防災減災及防護工程精選(五篇)

序言：作為思想的載體和知識的探索者，寫作是一種獨特的藝術，我們為您準備了不同風格的5篇防災減災及防護工程，期待它們能激發您的靈感。

篇1

【關鍵詞】隔震；橡膠；支座；阻尼；結構

中圖分類號： TU761 文獻標識碼： A 文章編號：

1、工程結構防震減震技術的歷史

從20世紀出開始，靜力理論逐漸得到發展，減小了結構體系的剛度，并形成柔性結構體系，工程抗震防災技術的發展，使上部結構剛度得到增加，并在柔性底層結構體系中減少了結構底層剛度，一直到現在，工程抗震防災技術已經基本發展到全國普及的地步，而且延性結構體系的傳統抗震方法也得到了廣泛的應用。

“設防烈度”一般情況下會做為傳統抗震方法的設計依據，此方法以“抗”為核心，通過控制構件的剛度以及非彈性狀態下的延性，來達到抗震目的，這個方法能有效的消耗地震波能量以及減輕地震反應，達到使建筑物“裂而不倒”的效果。

2、建筑結構防震技術

2.1 防震方法

現在城市建筑物防震方法可分為兩大類：一，建筑物的結構抗震方法。其中包括底部剪力法、振型分解法、時程分析法、頻譜法、隨機振動法等。二，建筑物的結構減隔震方法。其中包括輥軸隔震、滾珠隔震、橡膠墊塊隔震、懸掛基礎隔震、搖擺支座隔震、滑動支座隔震、懸掛結構隔震、耗能減震、沖擊減震、主動控制減震等。

2.2彈性建筑

彈性建筑是一種防震效果最佳的新型防震建筑，其特點是以柔克剛。最常見的彈性建筑是建在隔離體上的防震大樓，隔離體由分層橡膠、硬鋼板組和阻尼器組成，建筑結構不直接與地面接觸。阻尼器由螺旋體鋼板組成，以減緩上下的顛簸。此外，在滾珠和彈簧上建造大樓是抗震新法，其共同特點是通過隔離或吸收地震能量，減少到達建筑物的振動，防止地震破壞。

3、建筑隔震技術

3.1 隔震結構體系

為保留柔性底層結構體系的特性、避免底層結構構件的損壞，可采用隔震結構體系。根據隔震裝置所處的位置，將隔震結構特性分為地基隔震、基礎隔震和層間隔震三大類。

地基隔震可分為絕緣和屏蔽。絕緣是利用軟弱地基或象人工地基那樣較軟的地基有降低輸入加速度的性質，在地基自身中降低輸入波的方法，但設計時首先必須保證地基對建筑物的支承強度和基礎沉降量不超過允許值。屏蔽是在建筑物周圍挖深溝或埋入屏蔽板等將卓越長周期的剪切波（S波）隔斷的方法。這兩種方法都是以地基為對象，用以減少地震波輸入，實際工程設計中應用較少。

基礎隔震是目前應用最為廣泛最為成熟的一項技術，它是在建筑物基底設置控制機構（隔震裝置）來隔離地震能量向上部結構傳輸，使上部結構的振動減輕，防止地震破壞。一些研究和應用較廣泛的基礎隔震方案有：①橡膠墊隔震裝置。包括天然橡膠墊，標準多層橡膠墊，高阻尼橡膠墊，加鉛多層橡膠墊等。②滑移隔震。在房屋基礎底面處設置鋼摩擦滑板、石墨、砂料、涂層墊層及聚四氟乙烯等材料形成滑移層，使建筑物遭遇地震時，通過該處不連續介面的滑移錯動，部分地切斷地震波的傳播，限制上部結構的地震反應。③滾珠及滾軸隔震。用高強合金制成的滾珠（滾軸）涂以防銹或層后置于上部結構與基礎之間，地震作用下，通過滾珠及滾軸滾動而達到隔震的目的，此外還有擺動隔震、懸吊隔震、螺栓鋼彈簧隔震、混合隔震等裝置。

隔震裝置除了可以設在建筑物基底，還可視需要設置在建筑物層與層之間，即形成層間隔震體系。一種是將隔震層設置在結構一層、中間層的隔震結構；一種是將MD系統中的彈簧一阻尼器用疊層橡膠支座代替、用頂層樓板或隔熱層作為質量塊的屋頂隔震。由于這類結構的隔震裝置都是最初用來隔震的橡膠支座，只是隔震層的位置不同，故統稱為層間隔震結構。

3.2橡膠支座

根據“基礎隔震”理論研究開發的建筑隔震橡膠支座是當今世界上應用最多、技術最成熟的隔震元件。橡膠支座的隔震原理是在建筑物或構筑物基底或某個位置上設置橡膠支座，利用橡膠支座的水平柔性形成一道柔性的隔震層，通過此層吸收和耗散地震能量，以集中發生在隔震層的較大相對位移為代價，阻止或減輕地震能量向上部結構傳遞，并使整個建筑物的自振周期得以延長，以減輕上部結構地震反應，最終達到減輕上部結構地震破壞目的。據有關資料報道，裝用橡膠支座后，建筑物受地震沖擊破壞的能量可減輕1/3～1/5。

目前常用的建筑隔震橡膠支座有三種：①天然橡膠支座，是由多層天然橡膠板與多層鋼板相互疊合而成。天然橡膠耐老化、耐蠕變性能好，但減震（阻尼能力）差，作為隔震用途時，往往與其它阻尼裝置配合使用，其外部用耐侯性、耐臭氧性好的合成橡膠做保護層。②高阻尼橡膠疊層支座，由于采用高阻尼橡膠，具有隔震橡膠所需要的穩定支承、彈性復位和阻尼功能，可單獨作為隔震裝置使用。其橡膠材料為天然橡膠和合成橡膠并用，或用氯丁橡膠、硅橡膠，由于其本身具有較好的阻尼性能，不需與其它阻尼裝置配合，可單獨使用。③鉛芯疊層橡膠支座，在普通天然橡膠支座的中孔灌入鉛芯而成，其目的一是提高橡膠支座的阻尼，二是增加支座的早期剛度。近年為保護環境，改用錫代替鉛。

4、建筑結構減震技術

4.1消能減震設計原理

消能減震設計指在抗側力結構中設置消能裝置，通過其局部變形提供附加阻尼，以消耗輸入上部結構的地震能量，從而使主體結構構件在罕遇地震下不發生嚴重破壞。消能裝置通常由阻尼器、耗能支撐等組成。消能裝置不改變結構的基本形式，房屋的抗震構造與普通房屋相比不降低，其抗震安全性可有明顯的提高。

4.2技術要求

需要減少地震水平位移的鋼和鋼筋混凝土等結構類型的房屋宜采用消能減震設計。減震設計應根據罕遇地震下的預期結構位移控制要求，設置適當的消能部件。消能部件應對結構提供足夠的附加阻尼。目前減震部件較多有：橡膠墊隔震減震器、空氣阻尼式減震器、不銹鋼絲繩減震器、封閉形減震器等等，石墨也是較理想的助滑劑材料。

消能部件可由消能器及斜撐、墻體、梁或節點等支承構件組成，消能器與斜撐、墻體、梁或節點等支承構件的連接，應符合鋼構件連接或鋼與鋼筋混凝土構件連接的構造要求，并能承擔消能器施加給連接節點的最大作用力。消能器可采用速度相關型、位移相關型或其他類型。速度相關型消能器指粘滯消能器和粘彈性消能器等；位移相關型消能器指金屬屈服消能器和摩擦消能器等。消能部件可根據需要沿結構的兩個主軸方向分別設置。消能部件宜設置在層間變形較大的位置，其數量和分布應通過綜合分析合理確定，并有利于提高整個結構的消能減震能力，形成均勻合理的受力體系。與消能部件相連的結構構件，應計入消能部件傳遞的附加內力，并將其傳遞到基礎。

消能器和連接構件應具有耐久性和良好的易維護性。設置隔震部件和減震部件的部位，除按計算確定外，應采取便于檢查和替換的措施。

參考文獻：

[1]祁皚.層間隔震技術評述.地震工程與工程振動，2004（6）

篇2

【關鍵詞】黃土;地鐵;隧道開挖;支護

0.引言

近年來大城市的交通擁堵問題越來越嚴重，解決這一問題的出路就是發展地鐵以開發城市地下空間。西北部新建地鐵將是必然的，雖然在原有鐵路隧道的經驗基礎上， 陸續修建了一些高等級黃土公路隧道、鐵路隧道，由于西北黃土區土質特殊，工程地質與水文地質的不確定性和復雜多變，給技術人員修建地鐵帶來很多問題。本文據前人經驗對可能出現的安全隱患加以總結概括，希望能對黃土區地鐵建設有所借鑒。

1.黃土區工程地質環境及性質

我國黃土分布面積廣、 厚度大、 層位齊全，具有特殊成分和工程地質特性。黃土是一種第四紀沉積物，具有多孔性，以粉土顆粒為主，富含碳酸鹽 ，顏色以黃色為主。

1.1黃土的水敏性

天然低濕度下具有明顯高強度和低壓縮性的黃土，在一旦浸水甚至增濕時會發生強度大幅度驟降和變形大幅度突增的特性。對于黃土而言，另一個重要的問題是黃土的結構性問題。它的重要性早為太沙基所指出。黃土的結構性表現為在其結構聯結沒有遭到破壞以前它具有維持結構可穩性的能力；在結構聯結遭到破壞以后表現為結構可變性的能力，它和顆粒的排列特性與均勻性有關。

1.2黃土的滲透性

老黃土中普遍存在構造節理，如斜節理，新黃土中原生柱狀垂直節理發育，未曾發現有構造性節理。黃土中的節理，對路基邊坡的穩定性常起控制作用。在具有構造節理的黃土層中開挖的邊坡，其破壞形式常呈現為沿節理面滑落；具有垂直節理的黃土邊坡， 其破壞方式常呈現為倒塌；無構造節理的黃土邊坡破壞則主要為滑坡。黃土的滲透系數不是一個常數，它隨滲透溶液的性質，水頭梯度，滲透時間等變化。水頭梯度越大，滲透系數越大。

1.3黃土的濕陷性

濕陷性是黃土的主要工程性質，它是指在一定壓力下受水浸濕，土體結構發生迅速破 壞而發生顯著下沉的特性。濕陷性黃土以粉粒為主，含量達60%以上。濕陷變形的特征指標用濕陷系數表示，它通過室內浸水試驗確定，用δs表示。我國規定：當 δs大于0.015時為濕陷性黃土，當δs小于0.015時為非濕陷性黃土。根據濕陷系數的大小，可以大致判斷濕陷性黃土濕陷的強弱。

2.黃土地區地鐵施工建造的工程問題及防護

2.1施工過程水害的處治

黃土隧道的水對隧道的危害是多方面的，處理不當將會對隧道的施工、運營以及結構的耐久性產生極大的影響，對于黃土的隧道尤為不利。若地基存在地下水，且埋深較淺時，基坑開挖條件將會惡化．一方面，地下水的存在，可導致土體抗剪強度指標c，φ值的降低從而降低坑壁的自穩能力 ；另一方面，在基坑排水時，滲透水流會對坑壁發生滲壓力，增大坑壁土壓力，同樣也會降低坑壁的穩定性．關于一般公路鐵路隧道施工中對于水的處理，《公路隧道設計規范》中指出：隧道防排水應遵循“防、排、截、堵結合，因地制宜，綜合治理"的原則。

但是，多次地震災害現象顯示，現有的地下結構并不安全。當受到震動荷載作用時，這些飽和軟弱黃土對震動作用非常敏感，其土骨架結構易遭到擾動而軟化，使飽和軟弱土層及其淺埋隧洞體系的受力條件發生顯著變化，改變了土層一隧洞體系已有的平衡條件，對體系的抗震穩定性有突出的不良影響。

解決排水方法：

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，它主要有操作簡單、工期短、費用低等特點。自然排水時最常見的方法。自然排水就是讓水體自動的從巖體中排出：導坑排水和鉆孔排水。

2.1.2阻止涌水法阻止涌水法就是把水體封堵或固定在巖體內部，不讓其涌入隧道；通常使用的方法是注漿法和凍結法。凍結法在含水量較高的土質地下工程中已經得到了很好的應用，其中上海的地鐵和過江隧道都曾采用過這種方法，且效果比較顯著。

2.2隧道崩塌

隧道塌方原因多種多樣，但地質因素是決定性的。濕陷性黃土遇水后會發生嚴重下陷，只是突然下沉，使開挖的圍巖迅速喪失自穩能力，如支護措施不能滿足其變化情況，極易造成塌方。隧道開挖后，土體原有的天然應力狀態被破壞，圍巖應力在洞周一定范圍內產生了重新分布。黃土垂直節理發育，垂直方向滲透性強，地表水很快滲透至地下，使深部黃土處于飽水狀態，其原有結構完全喪失，從而使強度和承載力降低。為防止黃土隧道襯砌開裂和隧道沉降等病害，提出以下處治措施：

2.2.1施工嚴格遵循“管超前，嚴注漿，短進尺，少擾動，強支護，早封閉，勤量測，速反饋”的原則，愛護圍巖，加強超前地質預測，短進尺，弱擾動開挖，防塌方，人工配合長臂挖掘機進行開挖。強支護，快封閉，仰拱緊跟對穩定支護的作用很大，要保持仰拱緊跟開挖面。

2.2.2對于城市地表地鐵隧道的施工，隧道開挖后立即進行噴錨初期支護，可有效的控制隧道輪廓的變形。在施工支護方法的選擇中要嚴格控制地面的沉陷，加強施工中隧道變形監測，以及地表沉陷監測。

2.3地面沉降和地面裂縫

隧道施工中，首先會沿著隧道走向分別在隧道兩側出現地表裂縫 。地裂縫作用可以由剪切、拉伸嚴重地破壞或摧毀結構物。地裂縫對所經過的建筑物及地下設施的破壞是不可抗拒的. 而隧道施工引起的地層沉降一般分為三個階段：

2.3.1前期沉降階段：地層受到擾動后產生的應變就開始反映到地表，可見開挖對覆蓋層的沉陷具有較強的誘導性，同時土體孔隙中的自由水夾裹土粒在重力作用下逐漸向開挖形成的臨空面滲透，失水、失土使地層土體發生固結變形。

2.3.2開挖過程沉降：開挖臨空面的產生使圍巖土體局部卸載，洞周徑向應力突變為零，土體原始地應力急驟發生重分布，圍巖開始發生持續性松弛變形；同時土體加速失水、失土使地層沉降保持增幅累積。

2.3.3后期固結沉降：主要是土體固結、徐變延續與累計、受巖體流變特性的影響，后期沉降延滯時間與覆土層厚度、類型(力學特性)、地下水情況及周邊環境等因素相關。

前期沉降是地層沉降遞增的緩慢過程，在松散、富水軟弱地層中隧道施工時，只要恰到好處地對隧道周邊圍巖進行加固,及時施作網噴支護，嚴格控制沉降時間達到控制地面沉降總量是可能的。洞頂地表裂縫及陷穴、落水洞應立即抓緊時間處理，對已形成的裂縫采用注漿或回填灰土的方法進行及時封閉，防止地表水下滲對隧道造成危害。此外，為保護隧址區原有生態環境，在陷穴、裂縫的處理上，盡量少用臨時占地，地表土壤作還原處理。

由于地鐵修建貫穿城市繁華地區，地表沉降又會直接破壞地面建筑物基礎，帶來很多安全隱患。而目前的技術欠缺，除很好的做好地下隧道支護工作，地表變形動態是判斷周圍地層穩定性的一個重要標志，其監測結果能反映隧道開挖過程中圍巖介質變形過程。

3.結束語

由于黃土的特殊性，在黃土地區施工要根據不同地區黃土的濕陷性不同，選擇適宜的施工方法，提高地基土層和隧道圍巖的承載力，降低沉降量，確保隧道圍巖的穩定。工程設計階段應對黃土地貌、地質、氣象、水文等進行詳細勘察、勘探及試驗，以達到設計合理，便于施工，工程質量有保證。只有如此，才能確保達到理想的巖土工程效果。■

【參考文獻】

［1］武強，陳佩佩．地裂縫災害研究現狀與展望[J]．中國地質災害與防治學報，2003，14．

［2］馬德芹．地下鐵道與輕軌交通[M]．四川：西南交通大學出版社，2003．

篇3

關鍵詞：高速公路; 邊坡; 植被;存在問題；對策

前言

目前在國際上,高速公路邊坡植被防護的方法有液壓噴播植草護坡、噴混植生植被護坡等,但其技術始終處于研究開發階段,而我國高速公路邊坡植被防護技術開展研究的時間較晚,還不是十分成熟,近十幾年來,他們主要是圍繞植被護坡工程技術進行討論,尚無或較少有人對高速公路邊坡植被防護方法中存在的不足進行研究。所以,系統地介紹高速公路邊坡植被防護方法和優缺點以及探索高速公路植被護坡技術的可持續發展對策就顯得尤為迫切。本文通過對高速公路植被護坡方法等方面的基礎研究,分析現有高速公路植被護坡方法及其存在的不足,結合研究內容提出合理的對策與建議,僅為高速公路植被護坡工程提供參考。

1、我國高速公路邊坡植被防護工程中存在的問題

隨著高速公路邊坡植被防護技術的推廣應用,在實際應用中發現也有一些不足,植被防護技術暴露出了許多問題。

1.1草坪的退化

在高速公路工程建設中,人工種植草坪在低養護或無養護情況下,極易退化、死亡, “一年一大片,兩年一條線,三年一點點,四年看不見”是其形象寫照。因為人工種植草種生長力較弱、品種單一,高速公路邊坡的水分、養分等供應較差,在自然狀態下,出現草坪退化。已竣工的廣東開(平)佛(山)高速公路,云南昆曼大通道部分路段如玉(溪)元(江)高速路等邊坡植草都呈現不同程度的草坡退化,這是一個十分突出和嚴重的問題,若草坡退化得不到解決,不僅造成重復建設、資金浪費,而且起不到生態防護效果,最終可能會引起水土流失、路面垮塌等許多不良后果。

1.2 坡面防護植物種類單一

目前,大多數高速公路護坡植物選擇較單一,常常采用牧草和草坪植物導致出現黃化、裸斑、滑坡等現象,其抗侵蝕能力較差,呈現較單一的景觀效果。單一的植物種類容易受到來自夏季高溫、冬季嚴寒的限制以及植物病蟲害的威脅。

1.3機械噴播時植物種子配比難以控制

在高速公路建設中,采用液壓噴播的方法在較短的時間內把開挖的邊坡恢復到植被覆蓋狀態,施工者面臨的首要問題就是如何將植物種子配比到最佳狀態,植物種子的比例將最終確定坡面植物的成型方式及護坡的效果。

1.4自然條件的惡劣對邊坡植被構成威脅

開挖后的巖石邊坡,巖石層厚,整體性好,坡體高陡,對邊坡進行植被綠化后,隨著時間的增長,秋冬季干旱,夏伏季炎熱,土體養分逐漸流失,土壤肥力降低,這將直接影響到邊坡植物的成活和生長。某些地區的夏季,即使選擇高羊茅抗旱、耐熱品種􀀁獵狗􀀁等作為巖石邊坡的優勢種,但由于高溫、高濕的氣候條件,使高羊茅出現了倒伏、死亡現象。灌木種子如合歡、火棘、胡枝子等在坡面的發芽、生長相當不佳,正常的發芽率不足10%。

1.5 噴播基材能否長期發揮作用

采用噴播技術對巖石邊坡綠化施工后,早期會得到一定的綠化效果,但隨著時間的推移,基材的養分必然會因流失或被植物吸收而損失,基材肥料的緩效性、基材的保水性也會逐漸喪失,從而難以使綠化的坡面得到長久的保護。如果該問題得不到解決,那么巖石邊坡的植被綠化技術將面臨巨大挑戰。

2、根據存在問題給出的措施與建議

2.1 灌、草結合走本土化道路

防治邊坡草坪退化的重要措施就是灌草相結合,掌握當地植物群落結構特點,走本土化道路。在國外已經開始流行以灌木為主的綠化方式,天然植被一般都是草木混生的,在較高的貧瘠土質或石質邊坡上,采用灌草結合的客土噴播或噴混植生技術施工,可以將灌木樹種和草種進行混播,早期以草坪防護為主,后期以灌木防護為主,構建灌草立體防護生態體系,達到恢復自然植被的目的。

2.2豐富邊坡植物的多樣性

在高速公路邊坡植被防護過程中,首先選擇灌草為主的水土保持植物作為“先鋒植物”,讓這些先鋒植物迅速覆蓋坡面,防止水土流失,使邊坡坡面與周圍的自然環境協調,使其與自然融為一體。在選擇坡面植被時草本植物可以考慮禾本科香根草,灌木植物考慮大葉黃楊、迎春、枸杞等,植物的選擇宜以鄉土植物為基調,同時也應考慮淺根植物和深根植物的結合、還要盡可能配置抗逆性強的植物和水、肥、光、熱利用率高的植物。建設一個具有生物多樣性的穩定的、生命力強。

2.3加大科研投入,探索新的護坡植被種類

我國植物資源豐富,在植被護坡的過程中優先選擇當地野生植物資源,它是在本地氣候條件和環境條件下長期進化的結果,最適合當地的立地條件。但這方面的研究目前還比較少,應加強研究力度,找出適合當地立地條件的新的護坡植被。

2.4 重視邊坡防護的設計,增加資金投入

在高速公路建設中,人們常將設計重點和大量資金放在它的工程功能及安全功能上,而邊坡植被防護設計重視不足,植被邊坡防護工程往往采取低價中標的方式,這種低投入、低質量的惡性循環,使邊坡生態環境發展不夠好,抗災能力不強。鑒于這種情況,要加大高速公路邊坡建設、養護資金的投入。

2.5 加強各學科之間的聯系、積極探索邊坡植被防護新技術

植被護坡是一門邊緣學科,涉及工程力學、生物學、土壤學、肥料學、園藝學、環境生態學等學科,必須加強各個學科之間的聯系,并積極引進、開發新材料、新工藝及配套施工機械設備,充分吸收新的科研成果、先進技術,注重國際和行業間的技術交流與合作。在科研和實踐的基礎上,積極探索邊坡植被防護新技術。

3、結束語

在通過分析和研究之后,筆者認為:

(1)灌木和草本二者有效的結合可以較好地防止坡面的局部水土流失,灌木植物的根系可以錨固0.75~1.5m的土壤深處,草本植物的根系在淺層土壤中錯綜盤結。在植被護坡的實踐中發現,灌草結合具有明顯的優勢,他們所形成的生態群落比較穩定,護坡效果明顯,所以加快人工植物群落向自然群落演替是實現邊坡穩定性的必然趨勢。

(2)單純的工程措施雖然能在早期對坡面的不穩定性和侵蝕性有較好的效果,但隨著時間的推移,效果越來越差;而植被護坡與此相反,開始的作用較小,隨著植物生長、強度的增加,對坡面的穩定性、生態防護作用越來越明顯,但植被根系的延伸使土體產生裂隙,增加了土體的滲透率。因此,工程措施與植被護坡技術相結合可以有效地發揮穩定邊坡和美化環境功能,實現高速公路坡面的穩定性和景觀效果的可持續性。

參考文獻:

[1]李西,羅成德,陳其兵.巖石邊坡植被護坡選擇初探[J].中國園林,2004(9):52-53.

篇4

關鍵詞：　互動一探究型教學　創新意識工業設計

伴隨未來社會對人才素質的需求變化，作為新興的、實踐性、應用性和創造性極強的邊緣交叉學科，工業設計人才的創新思維能力、設計表達和溝通能力、團隊交叉協作能力就成為衡量人才標準的重磅砝碼。針對工科院校學生偏重于邏輯思維、理性思維的特征，如何通過互動-探究型的教學過程，激發學生的興趣、培養學生的探究精神、自主學習能力、創新意識和團隊合作能力就成為我們面臨的新課題。本文以產品系統設計實踐教學為案例，借鑒國外設計院校的先進教學理念和方法，從設計選題、教學過程控制、學習結果評估、多維互動教學等教學實踐各環節進行了一些有益的探索和嘗試，使學生的設計理念、創新設計能力、專業適應性、延伸性和競爭力得到綜合提高。

一、互動一探究型教學方法

互動一探究型教學法的理論基礎可以追溯到美國著名哲學家、教育家約翰·杜威的探究式教學思想、美國教育心理學家和教育家杰羅姆·布魯納的發現學習、建構主義對學習及合作學習的理解?；犹骄啃徒虒W模式指教師引導學生從學科領域和現實生活中選擇研究主題，創設一種類似科學研究(學習)的情境，運用類似科學研究的方法，通過多維互動的教學關系，使學生主動探究問題，獲得知識、技能、情感和態度的發展，促進學生創新意識和創新能力提高的教育模式在探究教學活動中，教師是引導者，學生是探索者，學習方式是發現式學習，目的是學生建構性地獲取知識；它具有主體性、開放性、合作性、建構性、綜合性、實踐性等特點。這一教學理論體系運用到工業設計專業課程的教學過程中主要體現在以下幾個方面：

(一)強調課堂教學中學生的主體性。改變教師灌輸知識點、學生被動接受的方式，注重學生主動獲取知識，強調課題目標讓學生去確定，問題讓學生去發現，過程讓學生去探索，方法讓學生去尋找，學會自我學習。

(二)強調教學的開放性。教學內容開放，選題聚焦社會熱點、追綜科技進步，切合學生的生活體驗；教學思維開放，追求思維的流暢性、變通性、靈敏性；教學過程和結果開放；師生關系取向于教學相長的開放式關系。

(三)強調學生的交流、合作、競爭和創新能力。教師在教學開展過程中設計學生的互動交流模式，規范學生的交流行為，引導每個課題小組的成員實現自我思考的過程。

二、互動一探究型教學方法在工業設計課程教學中的實踐探索

在全球趨同、信息技術和科學技術發展迅猛的當下，工業設計的內涵和外延有了極大的拓展和豐富，它涉及到生活系統、交通系統、環境系統、工作系統、生產系統、服務系統及信息系統等各個層面，并且這些系統之間還存在著子系統和子系統、子系統和大系統之間更為復雜的關系，呈現出極大的開放性和延展性。

根據筆者在國外學習的經歷，國際知名設計院校的產品設計課程究其核心課程內容，非常注重課程的拓展和整合。既有對產品系統本身的思考，又有對產品環境以及對人文背景和經濟背景的思考，特別是設計在環境可持續發展、創新生活方式、服務設計等方面的思考、創造性的解決方案及對社會的意義，非常強調設計師的系統觀和社會責任感。一門綜合性的設計課程，往往由具有不同背景的教師團隊共同擔當，每一個具體的教學環節都有不同的內容和方式，在課題研究中從關注人、物、事、環境、商業性和社會性因素等不同角度進行探索，注重觀察問題、思考問題、研究問題、解決問題。學生在課堂教學中完全占據主導地位，學生的團隊合作和交流積極有效。筆者所處的環境雖然依托工科學院多學科、大學科的背景優勢，但各學科間的交叉合作較少，教學環境相對封閉，設計專業內部各年級、各課程、各班之間的交流學習也相對封閉，整體教學環境的開放性、交叉性受到了很大限制。此外，學生學習成果的評價方法和手段相對單一，在一定程度上制約了學生設計評價能力和綜合設計能力的培養。筆者期望通過互動-探究型教學模式的實踐探索改變目前這種現狀，在更開放的環境中培養學生的創新意識和綜合能力。

(一)教學內容和設計選題的優化。

在教學內容上，遵循和社會生活系統及企業經營系統的設計需求密切相關的原則。引導學生從日常生活中各個方面所展現的諸多現象發現設計問題和需求，通過多角度、多內容開展系統設計課題研究，致力于將系統設計的思維、理念及方法融入到學生思考、研究和實踐過程中去。并順應社會的不斷發展變化，豐富和拓展系統設計的內涵和外延，不斷進行新內容、新方法的探索。

在設計選題上，走產、學、研、賽相結合的道路，拓展教學課堂。建立學校與企業的緊密聯系，使學生走進企業參觀學習，并通過企業設計研發人員對品牌戰略、產品開發與發展戰略、市場需求與競爭、銷售策略、工程技術發展等相關內容的介紹，拓展設計研究的角度，在實踐中得到錘煉。設計課題和設計競賽相結合，以賽促學，提高學習積極性，設計成果通過申請專利、合作開發等方式使教學成果轉化為社會效益。逐步建立一個資源豐富、操作性強、開放、立體的產品系統設計課程教學體系。

(二)建立合理、完善的設計過程控制系統。

改變以往偏重于設計結果的課程評價方法，根據設計實踐課題研究展開的流程，設計不同的研究內容、研究方法及表達方式，強化學生對系統設計思維和方法的理解和領會。改變以往課程中將知識點以章節在課程開篇集中灌輸的方式，而是在每個課時段所對應的關鍵流程，將知識點以問題展開解決的邏輯順序導人到課堂教學中，并引導學生通過不同的研究方法和表達形式進行課題實踐，控制關鍵的時間節點，使教學進程順利的展開，并在不同的課程階段導人不同形式的互動教學模式，特別是建立學生問組與組、組與班、班與班的互動交流，調動學生的參與積極性和競爭意識，鍛煉學生的溝通和表達能力，營造系統設計課程開放、交流、合作的教學環境

(三)建立教師-學生-社會三位一體、過程評價和結果評價并重的評價系統。

通過教師評價，學生自評、互評，社會(企業和消費群體)評價構成一個三位一體的評價體系。針對設計過程、設計結果及學生綜合表現分別設定評價標準，通過構建設計過程和設計結果并重的評價系統，將設計評價引入到設計研究的全過程，改變過于注重設計結果而忽視設計過程的方式，促使學生重視提高系統解決問題的能力。同時也使評價系統更為客觀、科學、合理，鍛煉了學生的評判力，提升了學生對設計的正確認識。

(四)多維互動教學。

在教學方法上，改變傳統的以教師為中心傳授知識和技能的教學模式，通過開展案例誘導、現場教學、項目教學、互動誘導、課堂討論、團隊學習等多種形式并用的教學方法和手段，提高學生學習的主動性、積極性和競爭意識，推動學生自主學習，掌握新知識和新經驗的能力。

案例誘導——依托國內國際知名設計院校教學案例、國際重要學科競賽案例、國際知名設計機構和著名企業的實際案例，將專業知識及前沿研究動態系統地貫穿起來，運用案例激發學生的學習動力，并通過教師講解、組織學生研討、學生深度剖析等方式提高學生獨立思考問題、分析問題、判斷問題、解決問題的能力。

現場教學——根據教學內容，在課程中，讓學生深入到市場、企業，家庭等現場，進行實際項目調查研究、深度訪談、視頻記錄、參觀學習、講解，以獲取真實的設計感受和體驗。

項目教學——借助地域經濟發達，民營企業眾多的優勢，導入實際項目，以教師和企業設計師共同執教，使學生切實地了解用戶和企業的需求，熟悉項目設計的基本方法和綜合考慮因素，為學生走向社會、服務社會打下基礎。

互動誘導——將傳統意義上的教師教與學生學，不斷讓位于師生互教互學，形成教與學之間一種“對話”的關系。通過師生互動、學生互動、課內課外互動、設計方案討論與互動，指導學生自主學習、合作學習，交互學習，實行雙向互動的新型教學模式。

團隊學習——產品系統設計是一個系統工程，較為復雜，團隊合作的方式利于學生開展自我學習、分工合作、溝通交流。其工作方式也是一個系統的工作方式。企業設計部門、設計公司也都采用團隊合作式的方式，對即將進入社會的學生也是適應社會的預演。

互動教學環節示例：快速匯報(SpeedPresentation)操作案例：

實施目的：激發學生參與熱情，展現團隊合作精神，增強溝通和表達能力；各小組充分整理設計思維、審視、反思設計過程和成果；充分交流、分享設計成果，擴大學習成效；引入學生評分機制，增強學生的設計評價能力；公布優勝小組，激發小組問的競爭意識，樹立學習典范。

實施原則和程序：按具體設計小組數組建若干個陳述團隊，各團隊同時進行陳述；在團隊中每個小組分別向其它各組快速陳述設計方案，陳述方式不限；限定小組陳述時間和提問、答辯時間，不能超時；當小組陳述結束后，傾聽組各成員為其表現打分；當一個回合陳述結束后，根據提示快速進入下一個循環團隊，直至所有小組都完成了陳述者和傾聽者的角色轉換；打分公布優勝小組。

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關鍵詞 ：長江漫灘地質 大面積深淺相間深基坑 格柵式水泥土加固

1、引言

長江漫灘地質條件下大面積、深淺相間深基坑復合支護方式的研發和探索，將填補我單位在長江附近區域基坑支護設計與施工經驗較少的空白，同時也為該種地質條件基坑支護方式提供借鑒。若全采用灌注樁則施工成本較高，且無法截水;采用鋼板樁雖較經濟，但其處于不可靠狀態。綜合考慮采用“重力式水泥土墻+自然放坡+雙排灌注樁+坑內加固”復合支護方式及格柵式水泥土墻作為支護結構和加固土體較可靠和經濟，即技術上可行、經濟上合理。

2、工程概況

擬建項目位于泰州市經濟開發區濱江工業園區老廠區以北、疏港路及江平路南側、趙泰支港以西范圍內，離楊高碼頭約1000m，距離長江約300m。擬建工程基坑開挖平面形狀北部分為梯形，南部分為矩形，東西方向寬約30m，南北方向長約128m;地勢平坦，高差較小。基坑開挖深度北側6.5mm，南側部分約為5.5m，中間部分約9m。

2.1 周邊環境

擬建工程南側有一層高約6m的消防泵房，其與開挖邊線的距離約為7m，其埋深約為4m;東側是南北走向、寬約25m、深約3m的趙泰支港，距基坑東北角約2.5m，東南角約14m;場地其他地方較開闊。

2.2 工程地質條件

根據勘察報告，擬建場區地貌單元為長江漫灘相地貌，場地地基土與基坑支護、降水有關的巖性構成及分布除少量表層填土外自上而下為：第（1）層素填土;第（2）層粉土夾粉質粘土;第（3）層淤泥質粉質粘土;第（4）層粉質粘土與粉土、粉砂互層;第（5）層粉砂夾粉土;第（6）層粉土。各層巖土物理力學指標統計詳見表1：

2.3 水文地質條件

根據勘察報告，擬建場地地下水為賦存于第四紀松散沉積物中的孔隙水，與本工程相關的地下水類型屬孔隙潛水。場地內地下水水位、水量主要受大氣降水和長江水水位影響明顯，排泄以自然蒸發為主，年變化幅度1.0～1.5m。

場區附近無污染源，環境類別為Ⅱ類，擬建場地地下水、地基土對砼結構及鋼筋砼結構中鋼筋呈微腐蝕性。

3、基坑支護方案比選

3.1 本基坑工程特點

（a）、基坑開挖深度約5.4～9.1m;基坑挖深局部變化較大，局部落深區1～3.7m，屬深淺相間深基坑;基坑面積大，達9000m2;基坑周長約400m（圖1）。因此，基坑開挖時間與暴露時間均較長。

（b）、基坑東側距離趙泰支港較近，其距離為2.5～14m，南側距離長江約800m;地下水位較高，約為自然地坪下1m。

（c）、場區原為草地和水塘，已進行了清淤和回填;③層淤泥質土較厚，埋深約為10m，厚度5m左右，流塑狀，土質極差。該層土對基坑支護結構設計影響較大。

3.2 支護方案比選

3.2.1 方案一：重力式水泥土墻+雙排灌注樁+坑內加固

開挖深度不同，其支護方式各異：中間部分開挖深度達9m多，采用“雙排灌注樁+攪拌樁截水帷幕+攪拌樁坑內加固”，灌注樁為800@1200mm，排距3000mm，樁間采用60mm厚掛網噴射混凝土，支護樁頂設900×600mm冠梁和連梁;其與部分開挖深度均不大于7m，采用“重力式水泥土墻+攪拌樁坑內加固”，水泥土墻兼做截水帷幕，且其厚度、深淺不一。經計算，該種支護方案均能滿足支護結構承載能力和正常使用的各項指標，基坑的整體穩定也有保證，但該種方案成本較高。

3.2.2 方案二：重力式水泥土墻+自然放坡+雙排灌注樁+坑內加固

因基坑西側和北側有較開闊的場地，南側距離既有建筑物較遠，故北側和南側可考慮使用“自然放坡+攪拌樁坑內加固”;西側除中間部分挖深達9m多處考慮“自然放坡+重力式水泥土墻+攪拌樁坑內加固”外，其余部分考慮“自然放坡+攪拌樁坑內加固”;東側除中間部分挖深達9m多處考慮“雙排灌注樁+攪拌樁截水帷幕+攪拌樁坑內加固”外，其余部分均按“重力式水泥土墻（墻厚、深淺不一）+攪拌樁坑內加固”考慮。

綜合考慮基坑周邊環境、開挖深度、施工工期等諸多方面，本著安全適用、保護環境、技術先進、經濟合理、確保質量的設計原則，本工程最終確定采用該方案。

3.3 局部支護結構方案

3.3.1 坑中坑

坑中坑是基坑失穩的薄弱地段，應進行加固。具體方法為土壓力主動區水泥土墻加寬，深度亦相應增長，且其超過深坑的平面支護長度取為深淺坑落差的2倍[10]。

3.3.2 “長邊效應”的控制

由于該基坑面積較大，南北邊長較長，且開挖深度深淺相間，為了控制基坑支護結構的變形和整體穩定，在坑內被動區設置坑底水泥土墻措施進行加固，以提高被動區土體抗力。坑內加固墻寬度均為2m，深度為4～6m，其形式見圖2[14]。

3.3.3 降、排水

根據地區經驗及相關規范要求，結合工程實際情況，本基坑采用坑內和放坡段坑外管井降水。同時，在坑外設置0.5m高防洪墻和繞基坑四周的截水溝，將坑外雨水等水流補給及時截斷并排入界區外排水系統中;坑內設置排水溝和集水井。

4、計算參數及結果

本工程基坑支護結構內力計算方法采用增量法，其安全等級均按二級考慮，邊坡安全等級亦均按二級考慮。距離基坑邊2米范圍內不允許堆載，2米～7米范圍內堆載不超過15kPa。設計水位為自然地坪以下1m，開挖深度為5.4～9.1m。

4.1 重力式水泥土墻段

基坑東北側、東南側及西部中部主要采用“重力式水泥土墻+坑內攪拌樁加固”。墻體寬度按0.8h（h為基坑開挖深度）考慮，其嵌固深度按1.3h考慮，采用格柵布置。樁頂為200mm厚的C20鋼筋混凝土壓頂板，雙向A8mm@200mm配筋。攪拌樁搭接長度為150mm。其剖面布置見圖3。

經計算，重力式水泥土墻的抗傾覆和圓弧滑動穩定安全系數均不小于1.3，抗滑移安全系數不小于1.2，正截面應力均符合規范要求。

4.2 雙排灌注樁段

基坑中部東側采用“雙排灌注樁+截水帷幕4。經計算，雙排灌注樁嵌固穩定安全系數不小于1.2，嵌固深度按1.2h（h為基坑開挖深度）考慮。

4.3 自然放坡+砼噴面段

基坑西側大部分采用“自然放坡+坑內攪拌樁加固+混凝土噴面”，坡比按1：1.5考慮，邊坡穩定安全系數不大于1.2。

5、支護體系施工技術要點

5.1 施工總體流程

（a）、按時間順序考慮：灌注樁、水泥土墻攪拌樁及坑內土體加固攪拌樁同時施工;施工結束后10天以內進行降水井、觀測井及回灌井施工，10天后進行降水;降水20天后，也即灌注樁、水泥土樁施工28天后進行土方開挖;土方開挖應與降水、混凝土砼面層噴射砼同時進行。

（b）、按平面、空間順序考慮：灌注樁先于水泥土墻攪拌樁及坑內土體加固攪拌樁施工;水泥土墻攪拌樁先于坑內土體加固攪拌樁。灌注樁從南向北施工水泥土墻攪拌樁及坑內土體加固攪拌樁從兩短邊向中間施工。土方開挖從兩頭向中間施工，并分層分段施工，分段長度為30m，分層厚度為3m。土方開挖順序與水泥土墻攪拌樁及坑內土體加固攪拌樁施工順序對應，混凝土砼面層噴射砼順序與土方開挖順序一致。

5.2 支護體系施工技術要點

5.2.1 重力式水泥土墻

重力式水泥土墻采用單軸水泥土攪拌樁，樁徑500mm，樁心距350mm，搭接150mm，采用二噴四攪工藝。水泥采用P.O42.5，樁體水泥摻入量不低于17%（60kg/m），水灰比宜取0.6～0.8。28d無側限抗壓強度大于或等于0.8MPa時方可進行土方開挖。

5.2.2 雙排樁灌注樁

支護樁采用鋼筋混凝土灌注樁，樁徑為0.8米，樁心距均為1.3米，排距為2.4m，樁頂絕對標高均為3.5m;樁長20m?；炷恋燃壊捎肅30，鋼筋采用HPB300和HRB400?？v向受力鋼筋的混凝土保護層為50mm。受力鋼筋采用焊接。冠梁沿支護樁頂周圈澆筑，連梁將前后排樁連接起來，形成排樁。冠梁、連梁高度均為600mm，寬度為900，采用C30混凝土。其形式見圖3。樁間面板厚度60mm，配置雙向φ6.5@200鋼筋網片。

5.2.3 自然放坡+砼噴面

噴射砼支護工程施工的特點是邊挖邊支，分層分段開挖、支護。其施工順序為定位放線基坑開挖修整邊坡鋼筋錨入埋設噴射砼厚度控制標志、第一層砼噴射鋪設鋼筋網第二層砼噴射。插筋采用C16鋼筋，垂直間距為1.5m，長度為1m。噴射砼終凝2h后，應澆水養護。

5.3 土方開挖施工技術要點

（a）、在開挖過程中應遵循分區、分段、對稱、平衡原則，每次開挖深度不得超過1.5m。

（b）、嚴禁將土堆放至坑邊，應隨挖隨運。

（c）、開挖至基坑底面標高以上30cm處，改用人工開挖至基底，嚴禁超挖。挖土到位后應及時澆筑墊層，嚴禁地基土暴露時間時間過長。

（d）、土方開挖至離支護結構30cm處，應改用人工開挖至支護結構表面，期間，應注意挖土機械不得損壞支護結構等。

6、基坑監測方案

6.1 監測項目

（a）、墻頂、壓頂板及冠梁水平、垂直位移：沿頂部每隔約20m布設一水平、豎向位移監測點。

（b）、基坑周邊道路、污水管線、高壓線塔等2倍深度范圍內待保護的建構筑物等水平、豎向位移監測點。

6.2 監測報警值

7、結語

施工人員應熟練領會設計的目的和意圖，嚴把施工關，因為施工是檢驗設計成功與否的唯一標準。同時，該設計的有效和成功實施，也將為我單位在沿海地區長江漫灘地質大面積、深淺相間深基坑的設計和施工過程中積累寶貴經驗?！爸亓κ剿嗤翂?自然放坡+雙排灌注樁+坑內加固”復合支護方式及格柵式水泥土墻作為支護結構和加固土體的應用，真正做到了技術可行、經濟合理，大大縮短工期，為業主贏得更多后續施工的機動時間和降低了工程造價。對于長江漫灘地質大面積、深淺相間深基坑的設計與施工，應特別注意以下三點：

（a）、本工程基坑支護方案在專家論證過程中，經泰州地區巖土專家建議，泰州地區土質較差，水位較高，設計中的c值和φ值不宜太高;其次施工過程中，應重視降水，一旦水降下去，基坑開挖就簡單多了。

（b）、本工程在施工總體流程中對施工順序進行了綱領性敘述，施工中應嚴格執行，重視過程控制。

（c）、大量工程實踐表面，多數基坑工程事故是有征兆的?；庸こ淌┕ず褪褂闷陂g及時發現異?，F象和事故征兆并采取有效措施是防止事故發生的重要手段[4]。所以，必須重視有資質的第三方對基坑進行的有效監測。做到“預防為主，防治結合，綜合治理”。

參考文獻

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[2] 底板平面圖、剖面圖及樁位圖等相關圖紙.

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[7] 《建筑樁基技術規范》（JGJ94-2008）

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[9] 《建筑基坑工程監測技術規范》（GB50497-2009）

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[12] 劉杰，孫志亮，付寶亮.重力式水泥攪拌樁擋土墻穩定性的分析研究[J].四川建筑科學研究，2006（5）：102-105.

[13] 程曦，高建光.格構式重力擋土墻在基坑支護中的應用[J].土工基礎，2004（1）：9-11.

[14] 深基坑工程設計施工手冊編委會. 深基坑工程設計施工手冊/龔曉南主編，高有潮副主編.第一版.北京：中國建筑工業出版社，1998.