防灾减灾及防护工程精选(五篇)

序言：作为思想的载体和知识的探索者，写作是一种独特的艺术，我们为您准备了不同风格的5篇防灾减灾及防护工程，期待它们能激发您的灵感。

篇1

【关键词】隔震；橡胶；支座；阻尼；结构

中图分类号： TU761 文献标识码： A 文章编号：

1、工程结构防震减震技术的历史

从20世纪出开始，静力理论逐渐得到发展，减小了结构体系的刚度，并形成柔性结构体系，工程抗震防灾技术的发展，使上部结构刚度得到增加，并在柔性底层结构体系中减少了结构底层刚度，一直到现在，工程抗震防灾技术已经基本发展到全国普及的地步，而且延性结构体系的传统抗震方法也得到了广泛的应用。

“设防烈度”一般情况下会做为传统抗震方法的设计依据，此方法以“抗”为核心，通过控制构件的刚度以及非弹性状态下的延性，来达到抗震目的，这个方法能有效的消耗地震波能量以及减轻地震反应，达到使建筑物“裂而不倒”的效果。

2、建筑结构防震技术

2.1 防震方法

现在城市建筑物防震方法可分为两大类：一，建筑物的结构抗震方法。其中包括底部剪力法、振型分解法、时程分析法、频谱法、随机振动法等。二，建筑物的结构减隔震方法。其中包括辊轴隔震、滚珠隔震、橡胶垫块隔震、悬挂基础隔震、摇摆支座隔震、滑动支座隔震、悬挂结构隔震、耗能减震、冲击减震、主动控制减震等。

2.2弹性建筑

弹性建筑是一种防震效果最佳的新型防震建筑，其特点是以柔克刚。最常见的弹性建筑是建在隔离体上的防震大楼，隔离体由分层橡胶、硬钢板组和阻尼器组成，建筑结构不直接与地面接触。阻尼器由螺旋体钢板组成，以减缓上下的颠簸。此外，在滚珠和弹簧上建造大楼是抗震新法，其共同特点是通过隔离或吸收地震能量，减少到达建筑物的振动，防止地震破坏。

3、建筑隔震技术

3.1 隔震结构体系

为保留柔性底层结构体系的特性、避免底层结构构件的损坏，可采用隔震结构体系。根据隔震装置所处的位置，将隔震结构特性分为地基隔震、基础隔震和层间隔震三大类。

地基隔震可分为绝缘和屏蔽。绝缘是利用软弱地基或象人工地基那样较软的地基有降低输入加速度的性质，在地基自身中降低输入波的方法，但设计时首先必须保证地基对建筑物的支承强度和基础沉降量不超过允许值。屏蔽是在建筑物周围挖深沟或埋入屏蔽板等将卓越长周期的剪切波（S波）隔断的方法。这两种方法都是以地基为对象，用以减少地震波输入，实际工程设计中应用较少。

基础隔震是目前应用最为广泛最为成熟的一项技术，它是在建筑物基底设置控制机构（隔震装置）来隔离地震能量向上部结构传输，使上部结构的振动减轻，防止地震破坏。一些研究和应用较广泛的基础隔震方案有：①橡胶垫隔震装置。包括天然橡胶垫，标准多层橡胶垫，高阻尼橡胶垫，加铅多层橡胶垫等。②滑移隔震。在房屋基础底面处设置钢摩擦滑板、石墨、砂料、涂层垫层及聚四氟乙烯等材料形成滑移层，使建筑物遭遇地震时，通过该处不连续介面的滑移错动，部分地切断地震波的传播，限制上部结构的地震反应。③滚珠及滚轴隔震。用高强合金制成的滚珠（滚轴）涂以防锈或层后置于上部结构与基础之间，地震作用下，通过滚珠及滚轴滚动而达到隔震的目的，此外还有摆动隔震、悬吊隔震、螺栓钢弹簧隔震、混合隔震等装置。

隔震装置除了可以设在建筑物基底，还可视需要设置在建筑物层与层之间，即形成层间隔震体系。一种是将隔震层设置在结构一层、中间层的隔震结构；一种是将MD系统中的弹簧一阻尼器用叠层橡胶支座代替、用顶层楼板或隔热层作为质量块的屋顶隔震。由于这类结构的隔震装置都是最初用来隔震的橡胶支座，只是隔震层的位置不同，故统称为层间隔震结构。

3.2橡胶支座

根据“基础隔震”理论研究开发的建筑隔震橡胶支座是当今世界上应用最多、技术最成熟的隔震元件。橡胶支座的隔震原理是在建筑物或构筑物基底或某个位置上设置橡胶支座，利用橡胶支座的水平柔性形成一道柔性的隔震层，通过此层吸收和耗散地震能量，以集中发生在隔震层的较大相对位移为代价，阻止或减轻地震能量向上部结构传递，并使整个建筑物的自振周期得以延长，以减轻上部结构地震反应，最终达到减轻上部结构地震破坏目的。据有关资料报道，装用橡胶支座后，建筑物受地震冲击破坏的能量可减轻1/3～1/5。

目前常用的建筑隔震橡胶支座有三种：①天然橡胶支座，是由多层天然橡胶板与多层钢板相互叠合而成。天然橡胶耐老化、耐蠕变性能好，但减震（阻尼能力）差，作为隔震用途时，往往与其它阻尼装置配合使用，其外部用耐侯性、耐臭氧性好的合成橡胶做保护层。②高阻尼橡胶叠层支座，由于采用高阻尼橡胶，具有隔震橡胶所需要的稳定支承、弹性复位和阻尼功能，可单独作为隔震装置使用。其橡胶材料为天然橡胶和合成橡胶并用，或用氯丁橡胶、硅橡胶，由于其本身具有较好的阻尼性能，不需与其它阻尼装置配合，可单独使用。③铅芯叠层橡胶支座，在普通天然橡胶支座的中孔灌入铅芯而成，其目的一是提高橡胶支座的阻尼，二是增加支座的早期刚度。近年为保护环境，改用锡代替铅。

4、建筑结构减震技术

4.1消能减震设计原理

消能减震设计指在抗侧力结构中设置消能装置，通过其局部变形提供附加阻尼，以消耗输入上部结构的地震能量，从而使主体结构构件在罕遇地震下不发生严重破坏。消能装置通常由阻尼器、耗能支撑等组成。消能装置不改变结构的基本形式，房屋的抗震构造与普通房屋相比不降低，其抗震安全性可有明显的提高。

4.2技术要求

需要减少地震水平位移的钢和钢筋混凝土等结构类型的房屋宜采用消能减震设计。减震设计应根据罕遇地震下的预期结构位移控制要求，设置适当的消能部件。消能部件应对结构提供足够的附加阻尼。目前减震部件较多有：橡胶垫隔震减震器、空气阻尼式减震器、不锈钢丝绳减震器、封闭形减震器等等，石墨也是较理想的助滑剂材料。

消能部件可由消能器及斜撑、墙体、梁或节点等支承构件组成，消能器与斜撑、墙体、梁或节点等支承构件的连接，应符合钢构件连接或钢与钢筋混凝土构件连接的构造要求，并能承担消能器施加给连接节点的最大作用力。消能器可采用速度相关型、位移相关型或其他类型。速度相关型消能器指粘滞消能器和粘弹性消能器等；位移相关型消能器指金属屈服消能器和摩擦消能器等。消能部件可根据需要沿结构的两个主轴方向分别设置。消能部件宜设置在层间变形较大的位置，其数量和分布应通过综合分析合理确定，并有利于提高整个结构的消能减震能力，形成均匀合理的受力体系。与消能部件相连的结构构件，应计入消能部件传递的附加内力，并将其传递到基础。

消能器和连接构件应具有耐久性和良好的易维护性。设置隔震部件和减震部件的部位，除按计算确定外，应采取便于检查和替换的措施。

参考文献：

[1]祁皑.层间隔震技术评述.地震工程与工程振动，2004（6）

篇2

【关键词】黄土;地铁;隧道开挖;支护

0.引言

近年来大城市的交通拥堵问题越来越严重，解决这一问题的出路就是发展地铁以开发城市地下空间。西北部新建地铁将是必然的，虽然在原有铁路隧道的经验基础上， 陆续修建了一些高等级黄土公路隧道、铁路隧道，由于西北黄土区土质特殊，工程地质与水文地质的不确定性和复杂多变，给技术人员修建地铁带来很多问题。本文据前人经验对可能出现的安全隐患加以总结概括，希望能对黄土区地铁建设有所借鉴。

1.黄土区工程地质环境及性质

我国黄土分布面积广、 厚度大、 层位齐全，具有特殊成分和工程地质特性。黄土是一种第四纪沉积物，具有多孔性，以粉土颗粒为主，富含碳酸盐 ，颜色以黄色为主。

1.1黄土的水敏性

天然低湿度下具有明显高强度和低压缩性的黄土，在一旦浸水甚至增湿时会发生强度大幅度骤降和变形大幅度突增的特性。对于黄土而言，另一个重要的问题是黄土的结构性问题。它的重要性早为太沙基所指出。黄土的结构性表现为在其结构联结没有遭到破坏以前它具有维持结构可稳性的能力；在结构联结遭到破坏以后表现为结构可变性的能力，它和颗粒的排列特性与均匀性有关。

1.2黄土的渗透性

老黄土中普遍存在构造节理，如斜节理，新黄土中原生柱状垂直节理发育，未曾发现有构造性节理。黄土中的节理，对路基边坡的稳定性常起控制作用。在具有构造节理的黄土层中开挖的边坡，其破坏形式常呈现为沿节理面滑落；具有垂直节理的黄土边坡， 其破坏方式常呈现为倒塌；无构造节理的黄土边坡破坏则主要为滑坡。黄土的渗透系数不是一个常数，它随渗透溶液的性质，水头梯度，渗透时间等变化。水头梯度越大，渗透系数越大。

1.3黄土的湿陷性

湿陷性是黄土的主要工程性质，它是指在一定压力下受水浸湿，土体结构发生迅速破 坏而发生显著下沉的特性。湿陷性黄土以粉粒为主，含量达60%以上。湿陷变形的特征指标用湿陷系数表示，它通过室内浸水试验确定，用δs表示。我国规定：当 δs大于0.015时为湿陷性黄土，当δs小于0.015时为非湿陷性黄土。根据湿陷系数的大小，可以大致判断湿陷性黄土湿陷的强弱。

2.黄土地区地铁施工建造的工程问题及防护

2.1施工过程水害的处治

黄土隧道的水对隧道的危害是多方面的，处理不当将会对隧道的施工、运营以及结构的耐久性产生极大的影响，对于黄土的隧道尤为不利。若地基存在地下水，且埋深较浅时，基坑开挖条件将会恶化．一方面，地下水的存在，可导致土体抗剪强度指标c，φ值的降低从而降低坑壁的自稳能力 ；另一方面，在基坑排水时，渗透水流会对坑壁发生渗压力，增大坑壁土压力，同样也会降低坑壁的稳定性．关于一般公路铁路隧道施工中对于水的处理，《公路隧道设计规范》中指出：隧道防排水应遵循“防、排、截、堵结合，因地制宜，综合治理"的原则。

但是，多次地震灾害现象显示，现有的地下结构并不安全。当受到震动荷载作用时，这些饱和软弱黄土对震动作用非常敏感，其土骨架结构易遭到扰动而软化，使饱和软弱土层及其浅埋隧洞体系的受力条件发生显著变化，改变了土层一隧洞体系已有的平衡条件，对体系的抗震稳定性有突出的不良影响。

解决排水方法：

2.1.1排除涌水法排出涌水法是隧道施工中使用最普遍的治理涌水方法，它主要有操作简单、工期短、费用低等特点。自然排水时最常见的方法。自然排水就是让水体自动的从岩体中排出：导坑排水和钻孔排水。

2.1.2阻止涌水法阻止涌水法就是把水体封堵或固定在岩体内部，不让其涌入隧道；通常使用的方法是注浆法和冻结法。冻结法在含水量较高的土质地下工程中已经得到了很好的应用，其中上海的地铁和过江隧道都曾采用过这种方法，且效果比较显著。

2.2隧道崩塌

隧道塌方原因多种多样，但地质因素是决定性的。湿陷性黄土遇水后会发生严重下陷，只是突然下沉，使开挖的围岩迅速丧失自稳能力，如支护措施不能满足其变化情况，极易造成塌方。隧道开挖后，土体原有的天然应力状态被破坏，围岩应力在洞周一定范围内产生了重新分布。黄土垂直节理发育，垂直方向渗透性强，地表水很快渗透至地下，使深部黄土处于饱水状态，其原有结构完全丧失，从而使强度和承载力降低。为防止黄土隧道衬砌开裂和隧道沉降等病害，提出以下处治措施：

2.2.1施工严格遵循“管超前，严注浆，短进尺，少扰动，强支护，早封闭，勤量测，速反馈”的原则，爱护围岩，加强超前地质预测，短进尺，弱扰动开挖，防塌方，人工配合长臂挖掘机进行开挖。强支护，快封闭，仰拱紧跟对稳定支护的作用很大，要保持仰拱紧跟开挖面。

2.2.2对于城市地表地铁隧道的施工，隧道开挖后立即进行喷锚初期支护，可有效的控制隧道轮廓的变形。在施工支护方法的选择中要严格控制地面的沉陷，加强施工中隧道变形监测，以及地表沉陷监测。

2.3地面沉降和地面裂缝

隧道施工中，首先会沿着隧道走向分别在隧道两侧出现地表裂缝 。地裂缝作用可以由剪切、拉伸严重地破坏或摧毁结构物。地裂缝对所经过的建筑物及地下设施的破坏是不可抗拒的. 而隧道施工引起的地层沉降一般分为三个阶段：

2.3.1前期沉降阶段：地层受到扰动后产生的应变就开始反映到地表，可见开挖对覆盖层的沉陷具有较强的诱导性，同时土体孔隙中的自由水夹裹土粒在重力作用下逐渐向开挖形成的临空面渗透，失水、失土使地层土体发生固结变形。

2.3.2开挖过程沉降：开挖临空面的产生使围岩土体局部卸载，洞周径向应力突变为零，土体原始地应力急骤发生重分布，围岩开始发生持续性松弛变形；同时土体加速失水、失土使地层沉降保持增幅累积。

2.3.3后期固结沉降：主要是土体固结、徐变延续与累计、受岩体流变特性的影响，后期沉降延滞时间与覆土层厚度、类型(力学特性)、地下水情况及周边环境等因素相关。

前期沉降是地层沉降递增的缓慢过程，在松散、富水软弱地层中隧道施工时，只要恰到好处地对隧道周边围岩进行加固,及时施作网喷支护，严格控制沉降时间达到控制地面沉降总量是可能的。洞顶地表裂缝及陷穴、落水洞应立即抓紧时间处理，对已形成的裂缝采用注浆或回填灰土的方法进行及时封闭，防止地表水下渗对隧道造成危害。此外，为保护隧址区原有生态环境，在陷穴、裂缝的处理上，尽量少用临时占地，地表土壤作还原处理。

由于地铁修建贯穿城市繁华地区，地表沉降又会直接破坏地面建筑物基础，带来很多安全隐患。而目前的技术欠缺，除很好的做好地下隧道支护工作，地表变形动态是判断周围地层稳定性的一个重要标志，其监测结果能反映隧道开挖过程中围岩介质变形过程。

3.结束语

由于黄土的特殊性，在黄土地区施工要根据不同地区黄土的湿陷性不同，选择适宜的施工方法，提高地基土层和隧道围岩的承载力，降低沉降量，确保隧道围岩的稳定。工程设计阶段应对黄土地貌、地质、气象、水文等进行详细勘察、勘探及试验，以达到设计合理，便于施工，工程质量有保证。只有如此，才能确保达到理想的岩土工程效果。■

【参考文献】

［1］武强，陈佩佩．地裂缝灾害研究现状与展望[J]．中国地质灾害与防治学报，2003，14．

［2］马德芹．地下铁道与轻轨交通[M]．四川：西南交通大学出版社，2003．

篇3

关键词：高速公路; 边坡; 植被;存在问题；对策

前言

目前在国际上,高速公路边坡植被防护的方法有液压喷播植草护坡、喷混植生植被护坡等,但其技术始终处于研究开发阶段,而我国高速公路边坡植被防护技术开展研究的时间较晚,还不是十分成熟,近十几年来,他们主要是围绕植被护坡工程技术进行讨论,尚无或较少有人对高速公路边坡植被防护方法中存在的不足进行研究。所以,系统地介绍高速公路边坡植被防护方法和优缺点以及探索高速公路植被护坡技术的可持续发展对策就显得尤为迫切。本文通过对高速公路植被护坡方法等方面的基础研究,分析现有高速公路植被护坡方法及其存在的不足,结合研究内容提出合理的对策与建议,仅为高速公路植被护坡工程提供参考。

1、我国高速公路边坡植被防护工程中存在的问题

随着高速公路边坡植被防护技术的推广应用,在实际应用中发现也有一些不足,植被防护技术暴露出了许多问题。

1.1草坪的退化

在高速公路工程建设中,人工种植草坪在低养护或无养护情况下,极易退化、死亡, “一年一大片,两年一条线,三年一点点,四年看不见”是其形象写照。因为人工种植草种生长力较弱、品种单一,高速公路边坡的水分、养分等供应较差,在自然状态下,出现草坪退化。已竣工的广东开(平)佛(山)高速公路,云南昆曼大通道部分路段如玉(溪)元(江)高速路等边坡植草都呈现不同程度的草坡退化,这是一个十分突出和严重的问题,若草坡退化得不到解决,不仅造成重复建设、资金浪费,而且起不到生态防护效果,最终可能会引起水土流失、路面垮塌等许多不良后果。

1.2 坡面防护植物种类单一

目前,大多数高速公路护坡植物选择较单一,常常采用牧草和草坪植物导致出现黄化、裸斑、滑坡等现象,其抗侵蚀能力较差,呈现较单一的景观效果。单一的植物种类容易受到来自夏季高温、冬季严寒的限制以及植物病虫害的威胁。

1.3机械喷播时植物种子配比难以控制

在高速公路建设中,采用液压喷播的方法在较短的时间内把开挖的边坡恢复到植被覆盖状态,施工者面临的首要问题就是如何将植物种子配比到最佳状态,植物种子的比例将最终确定坡面植物的成型方式及护坡的效果。

1.4自然条件的恶劣对边坡植被构成威胁

开挖后的岩石边坡,岩石层厚,整体性好,坡体高陡,对边坡进行植被绿化后,随着时间的增长,秋冬季干旱,夏伏季炎热,土体养分逐渐流失,土壤肥力降低,这将直接影响到边坡植物的成活和生长。某些地区的夏季,即使选择高羊茅抗旱、耐热品种􀀁猎狗􀀁等作为岩石边坡的优势种,但由于高温、高湿的气候条件,使高羊茅出现了倒伏、死亡现象。灌木种子如合欢、火棘、胡枝子等在坡面的发芽、生长相当不佳,正常的发芽率不足10%。

1.5 喷播基材能否长期发挥作用

采用喷播技术对岩石边坡绿化施工后,早期会得到一定的绿化效果,但随着时间的推移,基材的养分必然会因流失或被植物吸收而损失,基材肥料的缓效性、基材的保水性也会逐渐丧失,从而难以使绿化的坡面得到长久的保护。如果该问题得不到解决,那么岩石边坡的植被绿化技术将面临巨大挑战。

2、根据存在问题给出的措施与建议

2.1 灌、草结合走本土化道路

防治边坡草坪退化的重要措施就是灌草相结合,掌握当地植物群落结构特点,走本土化道路。在国外已经开始流行以灌木为主的绿化方式,天然植被一般都是草木混生的,在较高的贫瘠土质或石质边坡上,采用灌草结合的客土喷播或喷混植生技术施工,可以将灌木树种和草种进行混播,早期以草坪防护为主,后期以灌木防护为主,构建灌草立体防护生态体系,达到恢复自然植被的目的。

2.2丰富边坡植物的多样性

在高速公路边坡植被防护过程中,首先选择灌草为主的水土保持植物作为“先锋植物”,让这些先锋植物迅速覆盖坡面,防止水土流失,使边坡坡面与周围的自然环境协调,使其与自然融为一体。在选择坡面植被时草本植物可以考虑禾本科香根草,灌木植物考虑大叶黄杨、迎春、枸杞等,植物的选择宜以乡土植物为基调,同时也应考虑浅根植物和深根植物的结合、还要尽可能配置抗逆性强的植物和水、肥、光、热利用率高的植物。建设一个具有生物多样性的稳定的、生命力强。

2.3加大科研投入,探索新的护坡植被种类

我国植物资源丰富,在植被护坡的过程中优先选择当地野生植物资源,它是在本地气候条件和环境条件下长期进化的结果,最适合当地的立地条件。但这方面的研究目前还比较少,应加强研究力度,找出适合当地立地条件的新的护坡植被。

2.4 重视边坡防护的设计,增加资金投入

在高速公路建设中,人们常将设计重点和大量资金放在它的工程功能及安全功能上,而边坡植被防护设计重视不足,植被边坡防护工程往往采取低价中标的方式,这种低投入、低质量的恶性循环,使边坡生态环境发展不够好,抗灾能力不强。鉴于这种情况,要加大高速公路边坡建设、养护资金的投入。

2.5 加强各学科之间的联系、积极探索边坡植被防护新技术

植被护坡是一门边缘学科,涉及工程力学、生物学、土壤学、肥料学、园艺学、环境生态学等学科,必须加强各个学科之间的联系,并积极引进、开发新材料、新工艺及配套施工机械设备,充分吸收新的科研成果、先进技术,注重国际和行业间的技术交流与合作。在科研和实践的基础上,积极探索边坡植被防护新技术。

3、结束语

在通过分析和研究之后,笔者认为:

(1)灌木和草本二者有效的结合可以较好地防止坡面的局部水土流失,灌木植物的根系可以锚固0.75~1.5m的土壤深处,草本植物的根系在浅层土壤中错综盘结。在植被护坡的实践中发现,灌草结合具有明显的优势,他们所形成的生态群落比较稳定,护坡效果明显,所以加快人工植物群落向自然群落演替是实现边坡稳定性的必然趋势。

(2)单纯的工程措施虽然能在早期对坡面的不稳定性和侵蚀性有较好的效果,但随着时间的推移,效果越来越差;而植被护坡与此相反,开始的作用较小,随着植物生长、强度的增加,对坡面的稳定性、生态防护作用越来越明显,但植被根系的延伸使土体产生裂隙,增加了土体的渗透率。因此,工程措施与植被护坡技术相结合可以有效地发挥稳定边坡和美化环境功能,实现高速公路坡面的稳定性和景观效果的可持续性。

参考文献:

[1]李西,罗成德,陈其兵.岩石边坡植被护坡选择初探[J].中国园林,2004(9):52-53.

篇4

关键词：　互动一探究型教学　创新意识工业设计

伴随未来社会对人才素质的需求变化，作为新兴的、实践性、应用性和创造性极强的边缘交叉学科，工业设计人才的创新思维能力、设计表达和沟通能力、团队交叉协作能力就成为衡量人才标准的重磅砝码。针对工科院校学生偏重于逻辑思维、理性思维的特征，如何通过互动-探究型的教学过程，激发学生的兴趣、培养学生的探究精神、自主学习能力、创新意识和团队合作能力就成为我们面临的新课题。本文以产品系统设计实践教学为案例，借鉴国外设计院校的先进教学理念和方法，从设计选题、教学过程控制、学习结果评估、多维互动教学等教学实践各环节进行了一些有益的探索和尝试，使学生的设计理念、创新设计能力、专业适应性、延伸性和竞争力得到综合提高。

一、互动一探究型教学方法

互动一探究型教学法的理论基础可以追溯到美国著名哲学家、教育家约翰·杜威的探究式教学思想、美国教育心理学家和教育家杰罗姆·布鲁纳的发现学习、建构主义对学习及合作学习的理解。互动探究型教学模式指教师引导学生从学科领域和现实生活中选择研究主题，创设一种类似科学研究(学习)的情境，运用类似科学研究的方法，通过多维互动的教学关系，使学生主动探究问题，获得知识、技能、情感和态度的发展，促进学生创新意识和创新能力提高的教育模式在探究教学活动中，教师是引导者，学生是探索者，学习方式是发现式学习，目的是学生建构性地获取知识；它具有主体性、开放性、合作性、建构性、综合性、实践性等特点。这一教学理论体系运用到工业设计专业课程的教学过程中主要体现在以下几个方面：

(一)强调课堂教学中学生的主体性。改变教师灌输知识点、学生被动接受的方式，注重学生主动获取知识，强调课题目标让学生去确定，问题让学生去发现，过程让学生去探索，方法让学生去寻找，学会自我学习。

(二)强调教学的开放性。教学内容开放，选题聚焦社会热点、追综科技进步，切合学生的生活体验；教学思维开放，追求思维的流畅性、变通性、灵敏性；教学过程和结果开放；师生关系取向于教学相长的开放式关系。

(三)强调学生的交流、合作、竞争和创新能力。教师在教学开展过程中设计学生的互动交流模式，规范学生的交流行为，引导每个课题小组的成员实现自我思考的过程。

二、互动一探究型教学方法在工业设计课程教学中的实践探索

在全球趋同、信息技术和科学技术发展迅猛的当下，工业设计的内涵和外延有了极大的拓展和丰富，它涉及到生活系统、交通系统、环境系统、工作系统、生产系统、服务系统及信息系统等各个层面，并且这些系统之间还存在着子系统和子系统、子系统和大系统之间更为复杂的关系，呈现出极大的开放性和延展性。

根据笔者在国外学习的经历，国际知名设计院校的产品设计课程究其核心课程内容，非常注重课程的拓展和整合。既有对产品系统本身的思考，又有对产品环境以及对人文背景和经济背景的思考，特别是设计在环境可持续发展、创新生活方式、服务设计等方面的思考、创造性的解决方案及对社会的意义，非常强调设计师的系统观和社会责任感。一门综合性的设计课程，往往由具有不同背景的教师团队共同担当，每一个具体的教学环节都有不同的内容和方式，在课题研究中从关注人、物、事、环境、商业性和社会性因素等不同角度进行探索，注重观察问题、思考问题、研究问题、解决问题。学生在课堂教学中完全占据主导地位，学生的团队合作和交流积极有效。笔者所处的环境虽然依托工科学院多学科、大学科的背景优势，但各学科间的交叉合作较少，教学环境相对封闭，设计专业内部各年级、各课程、各班之间的交流学习也相对封闭，整体教学环境的开放性、交叉性受到了很大限制。此外，学生学习成果的评价方法和手段相对单一，在一定程度上制约了学生设计评价能力和综合设计能力的培养。笔者期望通过互动-探究型教学模式的实践探索改变目前这种现状，在更开放的环境中培养学生的创新意识和综合能力。

(一)教学内容和设计选题的优化。

在教学内容上，遵循和社会生活系统及企业经营系统的设计需求密切相关的原则。引导学生从日常生活中各个方面所展现的诸多现象发现设计问题和需求，通过多角度、多内容开展系统设计课题研究，致力于将系统设计的思维、理念及方法融入到学生思考、研究和实践过程中去。并顺应社会的不断发展变化，丰富和拓展系统设计的内涵和外延，不断进行新内容、新方法的探索。

在设计选题上，走产、学、研、赛相结合的道路，拓展教学课堂。建立学校与企业的紧密联系，使学生走进企业参观学习，并通过企业设计研发人员对品牌战略、产品开发与发展战略、市场需求与竞争、销售策略、工程技术发展等相关内容的介绍，拓展设计研究的角度，在实践中得到锤炼。设计课题和设计竞赛相结合，以赛促学，提高学习积极性，设计成果通过申请专利、合作开发等方式使教学成果转化为社会效益。逐步建立一个资源丰富、操作性强、开放、立体的产品系统设计课程教学体系。

(二)建立合理、完善的设计过程控制系统。

改变以往偏重于设计结果的课程评价方法，根据设计实践课题研究展开的流程，设计不同的研究内容、研究方法及表达方式，强化学生对系统设计思维和方法的理解和领会。改变以往课程中将知识点以章节在课程开篇集中灌输的方式，而是在每个课时段所对应的关键流程，将知识点以问题展开解决的逻辑顺序导人到课堂教学中，并引导学生通过不同的研究方法和表达形式进行课题实践，控制关键的时间节点，使教学进程顺利的展开，并在不同的课程阶段导人不同形式的互动教学模式，特别是建立学生问组与组、组与班、班与班的互动交流，调动学生的参与积极性和竞争意识，锻炼学生的沟通和表达能力，营造系统设计课程开放、交流、合作的教学环境

(三)建立教师-学生-社会三位一体、过程评价和结果评价并重的评价系统。

通过教师评价，学生自评、互评，社会(企业和消费群体)评价构成一个三位一体的评价体系。针对设计过程、设计结果及学生综合表现分别设定评价标准，通过构建设计过程和设计结果并重的评价系统，将设计评价引入到设计研究的全过程，改变过于注重设计结果而忽视设计过程的方式，促使学生重视提高系统解决问题的能力。同时也使评价系统更为客观、科学、合理，锻炼了学生的评判力，提升了学生对设计的正确认识。

(四)多维互动教学。

在教学方法上，改变传统的以教师为中心传授知识和技能的教学模式，通过开展案例诱导、现场教学、项目教学、互动诱导、课堂讨论、团队学习等多种形式并用的教学方法和手段，提高学生学习的主动性、积极性和竞争意识，推动学生自主学习，掌握新知识和新经验的能力。

案例诱导——依托国内国际知名设计院校教学案例、国际重要学科竞赛案例、国际知名设计机构和著名企业的实际案例，将专业知识及前沿研究动态系统地贯穿起来，运用案例激发学生的学习动力，并通过教师讲解、组织学生研讨、学生深度剖析等方式提高学生独立思考问题、分析问题、判断问题、解决问题的能力。

现场教学——根据教学内容，在课程中，让学生深入到市场、企业，家庭等现场，进行实际项目调查研究、深度访谈、视频记录、参观学习、讲解，以获取真实的设计感受和体验。

项目教学——借助地域经济发达，民营企业众多的优势，导入实际项目，以教师和企业设计师共同执教，使学生切实地了解用户和企业的需求，熟悉项目设计的基本方法和综合考虑因素，为学生走向社会、服务社会打下基础。

互动诱导——将传统意义上的教师教与学生学，不断让位于师生互教互学，形成教与学之间一种“对话”的关系。通过师生互动、学生互动、课内课外互动、设计方案讨论与互动，指导学生自主学习、合作学习，交互学习，实行双向互动的新型教学模式。

团队学习——产品系统设计是一个系统工程，较为复杂，团队合作的方式利于学生开展自我学习、分工合作、沟通交流。其工作方式也是一个系统的工作方式。企业设计部门、设计公司也都采用团队合作式的方式，对即将进入社会的学生也是适应社会的预演。

互动教学环节示例：快速汇报(SpeedPresentation)操作案例：

实施目的：激发学生参与热情，展现团队合作精神，增强沟通和表达能力；各小组充分整理设计思维、审视、反思设计过程和成果；充分交流、分享设计成果，扩大学习成效；引入学生评分机制，增强学生的设计评价能力；公布优胜小组，激发小组问的竞争意识，树立学习典范。

实施原则和程序：按具体设计小组数组建若干个陈述团队，各团队同时进行陈述；在团队中每个小组分别向其它各组快速陈述设计方案，陈述方式不限；限定小组陈述时间和提问、答辩时间，不能超时；当小组陈述结束后，倾听组各成员为其表现打分；当一个回合陈述结束后，根据提示快速进入下一个循环团队，直至所有小组都完成了陈述者和倾听者的角色转换；打分公布优胜小组。

篇5

关键词 ：长江漫滩地质 大面积深浅相间深基坑 格栅式水泥土加固

1、引言

长江漫滩地质条件下大面积、深浅相间深基坑复合支护方式的研发和探索，将填补我单位在长江附近区域基坑支护设计与施工经验较少的空白，同时也为该种地质条件基坑支护方式提供借鉴。若全采用灌注桩则施工成本较高，且无法截水;采用钢板桩虽较经济，但其处于不可靠状态。综合考虑采用“重力式水泥土墙+自然放坡+双排灌注桩+坑内加固”复合支护方式及格栅式水泥土墙作为支护结构和加固土体较可靠和经济，即技术上可行、经济上合理。

2、工程概况

拟建项目位于泰州市经济开发区滨江工业园区老厂区以北、疏港路及江平路南侧、赵泰支港以西范围内，离杨高码头约1000m，距离长江约300m。拟建工程基坑开挖平面形状北部分为梯形，南部分为矩形，东西方向宽约30m，南北方向长约128m;地势平坦，高差较小。基坑开挖深度北侧6.5mm，南侧部分约为5.5m，中间部分约9m。

2.1 周边环境

拟建工程南侧有一层高约6m的消防泵房，其与开挖边线的距离约为7m，其埋深约为4m;东侧是南北走向、宽约25m、深约3m的赵泰支港，距基坑东北角约2.5m，东南角约14m;场地其他地方较开阔。

2.2 工程地质条件

根据勘察报告，拟建场区地貌单元为长江漫滩相地貌，场地地基土与基坑支护、降水有关的岩性构成及分布除少量表层填土外自上而下为：第（1）层素填土;第（2）层粉土夹粉质粘土;第（3）层淤泥质粉质粘土;第（4）层粉质粘土与粉土、粉砂互层;第（5）层粉砂夹粉土;第（6）层粉土。各层岩土物理力学指标统计详见表1：

2.3 水文地质条件

根据勘察报告，拟建场地地下水为赋存于第四纪松散沉积物中的孔隙水，与本工程相关的地下水类型属孔隙潜水。场地内地下水水位、水量主要受大气降水和长江水水位影响明显，排泄以自然蒸发为主，年变化幅度1.0～1.5m。

场区附近无污染源，环境类别为Ⅱ类，拟建场地地下水、地基土对砼结构及钢筋砼结构中钢筋呈微腐蚀性。

3、基坑支护方案比选

3.1 本基坑工程特点

（a）、基坑开挖深度约5.4～9.1m;基坑挖深局部变化较大，局部落深区1～3.7m，属深浅相间深基坑;基坑面积大，达9000m2;基坑周长约400m（图1）。因此，基坑开挖时间与暴露时间均较长。

（b）、基坑东侧距离赵泰支港较近，其距离为2.5～14m，南侧距离长江约800m;地下水位较高，约为自然地坪下1m。

（c）、场区原为草地和水塘，已进行了清淤和回填;③层淤泥质土较厚，埋深约为10m，厚度5m左右，流塑状，土质极差。该层土对基坑支护结构设计影响较大。

3.2 支护方案比选

3.2.1 方案一：重力式水泥土墙+双排灌注桩+坑内加固

开挖深度不同，其支护方式各异：中间部分开挖深度达9m多，采用“双排灌注桩+搅拌桩截水帷幕+搅拌桩坑内加固”，灌注桩为800@1200mm，排距3000mm，桩间采用60mm厚挂网喷射混凝土，支护桩顶设900×600mm冠梁和连梁;其与部分开挖深度均不大于7m，采用“重力式水泥土墙+搅拌桩坑内加固”，水泥土墙兼做截水帷幕，且其厚度、深浅不一。经计算，该种支护方案均能满足支护结构承载能力和正常使用的各项指标，基坑的整体稳定也有保证，但该种方案成本较高。

3.2.2 方案二：重力式水泥土墙+自然放坡+双排灌注桩+坑内加固

因基坑西侧和北侧有较开阔的场地，南侧距离既有建筑物较远，故北侧和南侧可考虑使用“自然放坡+搅拌桩坑内加固”;西侧除中间部分挖深达9m多处考虑“自然放坡+重力式水泥土墙+搅拌桩坑内加固”外，其余部分考虑“自然放坡+搅拌桩坑内加固”;东侧除中间部分挖深达9m多处考虑“双排灌注桩+搅拌桩截水帷幕+搅拌桩坑内加固”外，其余部分均按“重力式水泥土墙（墙厚、深浅不一）+搅拌桩坑内加固”考虑。

综合考虑基坑周边环境、开挖深度、施工工期等诸多方面，本着安全适用、保护环境、技术先进、经济合理、确保质量的设计原则，本工程最终确定采用该方案。

3.3 局部支护结构方案

3.3.1 坑中坑

坑中坑是基坑失稳的薄弱地段，应进行加固。具体方法为土压力主动区水泥土墙加宽，深度亦相应增长，且其超过深坑的平面支护长度取为深浅坑落差的2倍[10]。

3.3.2 “长边效应”的控制

由于该基坑面积较大，南北边长较长，且开挖深度深浅相间，为了控制基坑支护结构的变形和整体稳定，在坑内被动区设置坑底水泥土墙措施进行加固，以提高被动区土体抗力。坑内加固墙宽度均为2m，深度为4～6m，其形式见图2[14]。

3.3.3 降、排水

根据地区经验及相关规范要求，结合工程实际情况，本基坑采用坑内和放坡段坑外管井降水。同时，在坑外设置0.5m高防洪墙和绕基坑四周的截水沟，将坑外雨水等水流补给及时截断并排入界区外排水系统中;坑内设置排水沟和集水井。

4、计算参数及结果

本工程基坑支护结构内力计算方法采用增量法，其安全等级均按二级考虑，边坡安全等级亦均按二级考虑。距离基坑边2米范围内不允许堆载，2米～7米范围内堆载不超过15kPa。设计水位为自然地坪以下1m，开挖深度为5.4～9.1m。

4.1 重力式水泥土墙段

基坑东北侧、东南侧及西部中部主要采用“重力式水泥土墙+坑内搅拌桩加固”。墙体宽度按0.8h（h为基坑开挖深度）考虑，其嵌固深度按1.3h考虑，采用格栅布置。桩顶为200mm厚的C20钢筋混凝土压顶板，双向A8mm@200mm配筋。搅拌桩搭接长度为150mm。其剖面布置见图3。

经计算，重力式水泥土墙的抗倾覆和圆弧滑动稳定安全系数均不小于1.3，抗滑移安全系数不小于1.2，正截面应力均符合规范要求。

4.2 双排灌注桩段

基坑中部东侧采用“双排灌注桩+截水帷幕4。经计算，双排灌注桩嵌固稳定安全系数不小于1.2，嵌固深度按1.2h（h为基坑开挖深度）考虑。

4.3 自然放坡+砼喷面段

基坑西侧大部分采用“自然放坡+坑内搅拌桩加固+混凝土喷面”，坡比按1：1.5考虑，边坡稳定安全系数不大于1.2。

5、支护体系施工技术要点

5.1 施工总体流程

（a）、按时间顺序考虑：灌注桩、水泥土墙搅拌桩及坑内土体加固搅拌桩同时施工;施工结束后10天以内进行降水井、观测井及回灌井施工，10天后进行降水;降水20天后，也即灌注桩、水泥土桩施工28天后进行土方开挖;土方开挖应与降水、混凝土砼面层喷射砼同时进行。

（b）、按平面、空间顺序考虑：灌注桩先于水泥土墙搅拌桩及坑内土体加固搅拌桩施工;水泥土墙搅拌桩先于坑内土体加固搅拌桩。灌注桩从南向北施工水泥土墙搅拌桩及坑内土体加固搅拌桩从两短边向中间施工。土方开挖从两头向中间施工，并分层分段施工，分段长度为30m，分层厚度为3m。土方开挖顺序与水泥土墙搅拌桩及坑内土体加固搅拌桩施工顺序对应，混凝土砼面层喷射砼顺序与土方开挖顺序一致。

5.2 支护体系施工技术要点

5.2.1 重力式水泥土墙

重力式水泥土墙采用单轴水泥土搅拌桩，桩径500mm，桩心距350mm，搭接150mm，采用二喷四搅工艺。水泥采用P.O42.5，桩体水泥掺入量不低于17%（60kg/m），水灰比宜取0.6～0.8。28d无侧限抗压强度大于或等于0.8MPa时方可进行土方开挖。

5.2.2 双排桩灌注桩

支护桩采用钢筋混凝土灌注桩，桩径为0.8米，桩心距均为1.3米，排距为2.4m，桩顶绝对标高均为3.5m;桩长20m。混凝土等级采用C30，钢筋采用HPB300和HRB400。纵向受力钢筋的混凝土保护层为50mm。受力钢筋采用焊接。冠梁沿支护桩顶周圈浇筑，连梁将前后排桩连接起来，形成排桩。冠梁、连梁高度均为600mm，宽度为900，采用C30混凝土。其形式见图3。桩间面板厚度60mm，配置双向φ6.5@200钢筋网片。

5.2.3 自然放坡+砼喷面

喷射砼支护工程施工的特点是边挖边支，分层分段开挖、支护。其施工顺序为定位放线基坑开挖修整边坡钢筋锚入埋设喷射砼厚度控制标志、第一层砼喷射铺设钢筋网第二层砼喷射。插筋采用C16钢筋，垂直间距为1.5m，长度为1m。喷射砼终凝2h后，应浇水养护。

5.3 土方开挖施工技术要点

（a）、在开挖过程中应遵循分区、分段、对称、平衡原则，每次开挖深度不得超过1.5m。

（b）、严禁将土堆放至坑边，应随挖随运。

（c）、开挖至基坑底面标高以上30cm处，改用人工开挖至基底，严禁超挖。挖土到位后应及时浇筑垫层，严禁地基土暴露时间时间过长。

（d）、土方开挖至离支护结构30cm处，应改用人工开挖至支护结构表面，期间，应注意挖土机械不得损坏支护结构等。

6、基坑监测方案

6.1 监测项目

（a）、墙顶、压顶板及冠梁水平、垂直位移：沿顶部每隔约20m布设一水平、竖向位移监测点。

（b）、基坑周边道路、污水管线、高压线塔等2倍深度范围内待保护的建构筑物等水平、竖向位移监测点。

6.2 监测报警值

7、结语

施工人员应熟练领会设计的目的和意图，严把施工关，因为施工是检验设计成功与否的唯一标准。同时，该设计的有效和成功实施，也将为我单位在沿海地区长江漫滩地质大面积、深浅相间深基坑的设计和施工过程中积累宝贵经验。“重力式水泥土墙+自然放坡+双排灌注桩+坑内加固”复合支护方式及格栅式水泥土墙作为支护结构和加固土体的应用，真正做到了技术可行、经济合理，大大缩短工期，为业主赢得更多后续施工的机动时间和降低了工程造价。对于长江漫滩地质大面积、深浅相间深基坑的设计与施工，应特别注意以下三点：

（a）、本工程基坑支护方案在专家论证过程中，经泰州地区岩土专家建议，泰州地区土质较差，水位较高，设计中的c值和φ值不宜太高;其次施工过程中，应重视降水，一旦水降下去，基坑开挖就简单多了。

（b）、本工程在施工总体流程中对施工顺序进行了纲领性叙述，施工中应严格执行，重视过程控制。

（c）、大量工程实践表面，多数基坑工程事故是有征兆的。基坑工程施工和使用期间及时发现异常现象和事故征兆并采取有效措施是防止事故发生的重要手段[4]。所以，必须重视有资质的第三方对基坑进行的有效监测。做到“预防为主，防治结合，综合治理”。

参考文献

[1] 《岩土工程勘察报告（详勘）》（20132044-2：南京勘察工程有限公司，2014.4）.

[2] 底板平面图、剖面图及桩位图等相关图纸.

[3] 《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）

[4] 《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-2012）

[5] 《建筑边坡工程技术规范》（GB50330-2013）

[6] 《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）

[7] 《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）

[8] 《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2012）

[9] 《建筑基坑工程监测技术规范》（GB50497-2009）

[10]《建筑深基坑工程施工安全技术规范》（JGJ311-2013）

[11] 谢石连，丁其锋，卢玉南.钻孔灌注桩在软土地区深大基坑围护工程中的应用[J].探矿工程（岩土钻掘工程），2010（5）：59-63.

[12] 刘杰，孙志亮，付宝亮.重力式水泥搅拌桩挡土墙稳定性的分析研究[J].四川建筑科学研究，2006（5）：102-105.

[13] 程曦，高建光.格构式重力挡土墙在基坑支护中的应用[J].土工基础，2004（1）：9-11.

[14] 深基坑工程设计施工手册编委会. 深基坑工程设计施工手册/龚晓南主编，高有潮副主编.第一版.北京：中国建筑工业出版社，1998.