论文岩土工程专业逆作法深基坑毕业设计，本文是关于工程专业类论文范文集和岩土工程和作法和毕业设计方面自考毕业论文范文.
涂兵雄 刘士雨 华侨大学土木工程学院
基金项目：国家自然科学基金资助项目（51408242）；中国博士后基金资助项目（2016M592082）.
摘 要：毕业设计是培养学生综合运用所学课程知识的一次系统训练,也是重要的综合性实践教学环节.结合岩土工程专业逆作法深基坑毕业设计,对岩土工程专业毕业设计中存在的问题进行了归纳、总结和分析.为提高岩土工程专业逆作法深基坑毕业设计的教学质量,从课程设置,理论教学、案例教学、资料库建设、指导教师交叉分组、过程管理等几个方面提出了相应的教学改进措施.
关键词：岩土工程 毕业设计 逆作法
中图分类号：G642.0;TU43 文献标识码：A 文章编号：0320
随着国民经济的飞速发展和城市建设规模的不断扩大,城市地下空间的综合利用 越来越得到工程设计师的高度重视.而地下空间的开发利用,必须对地表以下土体进行开挖,施工过程中如何对邻近地上建筑物和地下构筑物进行有效保护,是岩土工程设计师面临的首要难题.近年来,我国基坑支护技术得到长足发展,针对深及超深基坑施工遇到的巨大的水、土压力带来的基坑施工成本、工期及安全等诸多难题,逆作法[1] 工艺技术从理论到实践相对更具优势.
逆作法工艺基本原理是利用工程地下室结构本身作为地下施工支护体,从地面向下逐一施工,如果立柱有足够支撑力,上部结构可同时施工.逆作法设计施工技术适应了城市建设发展的需求,成为节能、节地、节水、节材和环境保护发展不可或缺的深基坑支护技术.同时逆作法设计施工大大提高了地下空间建设的工效.另外,逆作法设计施工技术充分和巧妙地利用了地下空间,即利用部分或全部地下室结构梁、板作为内支撑,不仅节约了大量临时内支撑的费用,而且梁、板体系刚度更大,更有利于控制深基坑侧向位移,进而保证周边环境安全.因此,随着城市的建设发展及地下空间的利用,逆作法在未来深基坑支护中必定会得到更为广泛的应用.掌握逆作法设计施工工艺对岩土工程师至关重要.
而大学期间的岩土工程毕业设计是本科教育中综合性、实践性极强的一个重要教学环节,对未来工程师的成长起着十分重要的积极作用.在毕业设计过程中,一方面要求学生具有扎 资料一般以规范居多,没有详细的介绍和说明,导致学生可能无法针对一项逆作法深基坑设计,考虑到需要设计计算的全部内容,更无法将课堂上学到的诸多内容相互关联,解决工程设计中需要解决的问题.
为适应岩土工程专业技术的发展需求,增强学生灵活正确应用各项专业知识解决工程实际问题能力,提高学生在就业择业中的核心竞争力,笔者所在学院开设了逆作法深基坑的毕业设计课题.由于此课题开设时间较短,学生掌握相关交叉课程知识相对较弱,指导老师相对年轻,缺乏一定的工程实践,使得逆作法深基坑设计存在一定的问题.因此,本文对逆作法深基坑毕业设计中存在的问题进行了归纳、总结与分析,并针对这些问题提出了相应的改进措施,以期对逆作法深基坑毕业设计的指导提供积极有益的参考.
一、存在的问题
(一)学生掌握逆作法深基坑设计施工的内容不够系统全面
岩土工程专业学生一般在大四上学期开始基坑支护专业课程,但是该课程讲授的设计方法及计算内容主要是针对传统顺作法基坑支护.顺作法基坑工程的设计一般来说可以与主体地下结构设计相互独立,支护设计只需根据基坑的规模和周边环境条件进行主体地下室回填前的各施工阶段的相关计算分析,确保基坑开挖及运营期间的安全.所以,顺作法基坑工程设计一般要求学生掌握通用的基坑支护方法及相应的设计计算和验算内容即可.要求学生掌握一定的岩土工程勘察、土力学、结构力学以及基本的钢筋混凝土专业知识,但主要以岩土工程专业知识为主.
而逆作法深基坑设计的主体地下结构在逆作法施工期间发挥着重要作用,其承载和受力机理与永久使用阶段截然不同,例如平面支护体系采用主体结构的梁板代替临时水平支撑,竖向支护体系采用格构柱或钢管柱进行竖向支撑等.逆作法施工阶段结构的整体性不够完善,故需要周密严谨的设计.并且逆作法设计中需要分别考虑施工阶段和永久使用阶段的受力和使用要求,同时考虑水平和竖向的受力状况,有时还需要根据现场逆作施工的需要对结构开洞及施工荷载等进行单独的设计计算.其相比顺作法设计计算内容要多,要复杂.要求学生掌握较为全面的钢筋混凝土知识、建筑荷载等结构工程专业知识.
因此,相比常规顺作法深基坑设计设计,逆作法深基坑设计还需进行立柱设计、立柱桩计算、水平支撑选型、水平支撑结构设计、水平支撑与腰梁连接设计、水平支撑与立柱连接设计等,当围护结构兼作主体结构时,还需对围护结构进行不同工况下的强度、耐久性及其与水平支撑结构和地下室结构的连接构造等设计.而受制于一般教材内容的限制及教学课时的约束,学生在课堂上可能很少掌握甚至了解逆作法深基坑要求的设计内容.使得学生在毕业设计选题时,对逆作法深基坑课题存在一定的畏惧心态.
(二)逆作法设计案例及参考资料相对较少
目前大学选择基坑支护工程的教材往往需要结合固有的教学大纲,所以教材主要以理论学习为主,有时辅助一定的练习题.正因为如此,教材往往主要介绍今后工程设计过程中需要应用的零碎的相关计算理论和方法,而且往往是独立介绍.另外,对某一种支护方法,教材往往缺少系统的设计计算内容及施工注意事项的详细介绍,尤其是缺少完整的设计流程及相关工程的案例.因此,学生学习起来,有如盲人摸象,大多只能把握局部,无法将各深基坑支护方法所需的全套设计计算内容整体把握.而学院配给学生的资料一般以规范居多,没有详细的介绍和说明,导致学生可能无法针对一项逆作法深基坑设计,考虑到需要设计计算的全部内容,更无法将课堂上学到的诸多内容相互关联,解决工程设计中需要解决的问题.
(三)逆作法深基坑设计工作量过大
相比顺作法基坑支护设计,逆作法主要增加了水平支撑系统、竖向支撑系统、永久围护结构、以及水平支撑与围护结构的连接,围护结构与地下结构的连接等内容.导致学生在毕业设计过程中的工作量大大增加,实际毕业设计过程中,往往无法完成支撑结构和围护结构与地下室主体结构关联的相关设计,即无法按照施工图要求进行全面和完整的设计.
(四)学生对毕业设计课题缺乏全面认识
由于目前基坑支护课程主要以理论为主,所以往往忽略了对某一种支护方法进行全面系统的教授和讲解,使得学生学习了相关知识后,不知道今后该如何使用,怎么使用.即学生对毕业设计课题要求的内容和需要掌握的基本专业知识不够全面,使毕业设计选题具有一定的盲目性.
逆作法深基坑设计不能局限于有限的课堂教学及教材内容,需要学生主动查阅各种相关工程案例、设计手册,标准图集等资料.在毕业设计过程中遇到问题时,由于自身掌握知识不够全面,往往照搬类似工程案例的设计方案,或对标准图集拿来就用,而不去深入思考自己所选课题需要解决哪些问题,如何解决,案例的方案或图集的设计是否适合自己所选课题的实际情况.
(五)学生应用设计及分析软件能力不强
关于基坑支护课程的教学,主要以理论讲解为主.而毕业设计要求学生运用正确的理论方法对需要计算和验算的内容进行准确的计算和验算.由于逆作法深基坑设计内容多且复杂,如果学生全部应用普通的理论采取笔算,显然难度十分高,且无法保证在规定的时间内,正确完成相关计算.比如,基坑支护的稳定性验算,需要假定大量的滑动面,并对所有的滑动面进行稳定性分析,求解相应的稳定安全系数,最后取最小值作为该支护方法的稳定安全系数.显然,笔算无法完成这么大的工作量.
因此,要求学生借助相应的工程设计软件、计算分析软件对逆作法基坑进行全面的设计和分析,有时需要借助相关小型程序进行一些单独的设计和验算,比如理正深基坑设计软件、同济启明星设计软件等以及Midas GTS、Flac 等数值分析软件.对于本科生而言,学生在平时的教学环节中可能从来没有使用甚至接触过这类软件.所以,在毕业设计期间,学生需要临时学习毕业设计中需要用的软件,由于时间仓促,导致无法灵活、快速使用软件,无法深入掌握相关设计软件的技巧,降低毕业设计质量.
(六)毕业设计指导老师缺乏实际工程经验
对于逆作法深基坑设计,设计计算内容比顺作法要多,计算工作量要大.除了需要考虑理论计算、还要考虑施工过程中可能会出现的各种工况.所以要求指导教师具备较为完善的理论基础和全面施工技能,能够指导学生对毕业设计课题的选型,结构和构件设计,构造设计,施工图优化以及施工组织设计等.
但是,由于高校在引进人才制度或考核要求方面的一些原因,高校招聘教师往往主要招聘应届的硕士、博士研究生.这些应届毕业的研究生,在正式参加工作前,大多一直在学校进行相关课程或科研的学习,没有相关实际工程的设计或施工经验.而且在进行毕业设计指导前,大量的青年教师缺乏毕业设计指导经验.导致青年指导教师指导毕业设计的题目选型、过程指导、计算书和图纸审查等方面都存在较大的不足,直接影响了毕业设计的质量.
（七）研究生复试和工作应聘占用毕业设计时间
毕业设计是大学毕业前完成课程学习的最后一关,时间基本都在春节后的学期.而同一时间,毕业往往还需要完成毕业前的几件人生大事,如研究生复试、工作应聘、公等.所以毕业设计开始前期,需要进行研究生复试的学生,往往无法全身心投入复试的学习准备工作中,甚至根本不开展毕业设计工作,而等研究生复试结束后才开始进行毕业设计.需要进行工作应聘的学生,由于工作未能顺利签约,都希望在毕业前找到满意的工作,所以时常奔波于各大城市进行工作应聘,无法全身心投入毕业设计当中.需要进行公的学生,可能还需要同时进行相关的复习备考和复试准备工作,也会暂停毕业设计.因此,由于学生投入毕业设计的时间不够充分,难免存在不足之处.比如,设计方案不够优化,制定的支护体系不够合理,计算内容不够全面,参数选取不合理等等.
二、改进措施
(一)充实逆作法深基坑教学环节
针对岩土工程专业学生,学院开设有《基坑支护》等专业课程,但课时有限.因此,要求任课教师深入研究教学大纲,熟悉课程培养目标,在满足教学规定内容的前提下,精炼教学内容,制定方法合理且内容全面的教学计划[2].在每次课堂教学工作结束后,可以针对教学内容为学生提供相应的参考资料或案例,供学生课后进一步学习掌握教学内容,拓展学生掌握专业知识的深度和广度.同时也会提高教学环节中教师授课的热情和学生学习的积极性.
(二)完善基坑支护设计教学案例库
目前高校的专业课程的教学主要以理论教学为主,缺乏完善的实践教学环节.由于案例库主要来源于实际工程的设计施工原始资料,所以案例库的建设[3]可以在很大程度上弥补实践教学环节的欠缺.比如,学院可以收集逆作法深基坑工程相关信息,在工程不保密的前提下,通过企业协助或校企合作获取工程基本信息、设计方案和计算书、施工组织设计等资料,整理成册后汇总成教学案例.教学案例可结合课堂教学供学生课堂学习,也可以提供给学生作为课后辅助学习资料.案例教学可使得学生全面学习各基坑支护方法需要解决的计算和验算内容,并把所学的专业知识灵活应用到相应的设计计算中,可大大提高学生的教学质量.
(三)提高青年教师的实践能力
鉴于许多青年教师缺乏一定的工程实践经验,学院甚至学校可以通过校企合作,政府政策支持等措施,每年选派青年教师去对应专业的设计院或施工企业进行1-2 个月的观摩学习.或者学校提供资源供指导教师通过多种渠道开展实践教学[4],以此提升青年教师的工程实践经验,提高青年教师指导毕业设计的能力,最终提高毕业设计质量.
(四)合理设置毕业设计难度
为了保证逆作法深基坑毕业设计的质量,要求指导老师在毕业设计题目设置时,在满足毕业设计大纲规定和要求内容的前提下,尽量做到设计内容全面,知识结构合理、理论结合实际,难度适中.在毕业设计开始前,对学生进行毕业设计内容、难度、工作量、要求参考书等讲解,使学生对毕业设计有一定的整体认识,让学生根据自己所掌握的专业知识能力,合理选择难度适中的毕业设计课题[5].
(五)优化指导老师分组
由于逆作法深基坑设计涉及岩土工程、结构工程、施工工程等诸多专业的相关课程,要求学生掌握大量的知识,同时也要求指导老师具备完善的专业知识及相应的工程经验.而青年教师大多是博士毕业生,他们所研究的领域往往是专注于某一方面,比如岩土工程或结构工程的某一个研究方向.所以,在毕业设计指导老师配置环节中,尽可能根据毕业设计课题需要,安排不同专业的指导教师进行协同指导,共同指导毕业生完成毕业设计.如此,学生在毕业设计过程,如果遇到不同专业的难题,可以向更为专业的指导教师请教咨询.这样,有助于及时解决学生遇到的问题,更利于加强指导教师和学生的互动,提高学生咨询问题、解决问题的信心与决心.
(六)加强毕业设计过程指导
毕业设计的质量与指导过程密切相关.指导教师应定期驻留毕业设计教室,为学生及时进行答疑和指导,也可以根据毕业设计整体进度,进行相关设计内容和注意事项进行统一讲解,便于学生提前查找相关资料,顺利完成各设计阶段的计算验算内容.对设计期间学生遇到的共性问题,指导教师可以开展开放式研讨会,培养学生查阅资料、发现问题及解决问题的能力,鼓励学生介绍自己的新想法和新方案供大家共同学习探讨.同时,指导教师应定期检查学生毕业设计的进度和质量,完善考勤制度,将毕业设计的过程考核纳入毕业设计最终成绩评定当中,提高学生对毕业设计过程的重视程度.
三、结语
为提高土木工程专业毕业生逆作法深基坑设计的质量,对逆作法深基坑设计中存在的问题进行了归纳总结,并针对相应问题提出了改进措施,以便在今后的毕业设计中,能提高学生毕业设计质量,为即将步入的工作岗位打下坚实的基础.
归纳上述,上文是关于对写作岩土工程和作法和毕业设计论文范文与课题研究的大学硕士、工程专业本科毕业论文工程专业论文开题报告范文和相关文献综述及职称论文参考文献资料有帮助.
参考文献：
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