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关键词: GPS定位技术;公路工程;应用现状;前景
中图分类号:P228文献标识码: A
一、GPS定位技术简介
GPS全球定位技术是一项有着广泛应用前景的高科技技术,是美国国防部主持开发的第二代全球卫星导航定位测时系统。自1978年2月22日第一颗GPS试验卫星的发射成功,经历了二十余年的研究、试验和开发,目前该系统己全部建成并投入使用。随着GPS技术的进一步发展和完善,这一技术必将将在我国公路工程和公路管理中迅速普及。 GPS定位技术是集数据传输、应用软件、微机处理和通讯、自动化控制于一体的综合性技术。全球定位系统的空间卫星星座由24颗卫星组成,其中包括3颗备用卫星。GPS卫星空间配置保证了在地球上任何地点、任何时刻均能至少可同时观测到4颗卫星,加之卫星信号的传播和接收不受天气的影响,因此GPS是一种全球性、全天候的连续实时定位系统。
目前GPS技术己深入到我国的资源勘察与开发、国土利用与规划、基础测绘和工程建设、交通管理和安全防范等领域,并正向社会发展的广阔领域渗透。就测量行业,CPS技术的应用无疑是一次革命性进步,它与经典测量相比主要有以下特点:(1)定位精度高。一般双频CPS接收机基线解精度为5mm+ 1ppm ,随着距离的增长,CPS测量的优越性愈加突出。(2)测站之间无需通视。测站间相互通视一直是测量学的难题,CPS这一特点使得选点更加灵活方便。(3)观测时间短。目前发展的短基线快速相对定位法,其观测时间仅需几分钟。(4)提供三维坐标。CPS测量在精确测定观测站平面位置的同时,可以精确测定观测站的大地高。(5)操作简便。CPS测量的自动化程度很高,卫星的捕获、跟踪观测等都由仪器自动完成。(6)全天候作业。CPS观测一般不受天气状况的影响,可在任何地点、任何时间连续地进行。所以,CPS定位技术的发展对于经典测量技术来说是一次重大突破。
二、 GPS定位技术在公路工程中的应用现状
我国自80年代末石油部、总参测绘局、国家测绘局等陆续进口了GPS接收机并展开了各方面的研究工作。进入90年代后,我国的一些公路勘测设计单位购置了GPS接收机,例如交通部第一勘测设计院、江苏省交通规划设计院等购置了GPS接收机并应用于实际工作中。GPS在公路工程中的应用主要包括三个方向:公路控制测量、公路测设和桥、隧形变监测。
(一)公路控制测量
公路控制测量是路线勘测设计的基础,随着高等级道路的兴建,对路线勘测提出了更高的要求,用常规手段不仅布网困难而且难以满足高精度的要求,而GPS高精度的特点正好可以满足这一要求。20世纪90年代中期,许多公路工程部门开始了GPS定位技术在公路控制测量中的应用和研究。GPS技术也同样应用于特大桥梁和隧道贯通的控制测量中,由于无需通视,可构成较强的图形结构特别是对常规测量中无检核的支点的量测提供了方便。在公路控制测量中通常采用静态相对定位技术。由于静态相对定位精度高,因此广泛应用于大地测量、形变监测等高精度测量领域。随着应用理论研究的深入以及作业规范的建立和完善,静态相对定位技术将会更好的为公路工程中的控制测量服务。
(二)公路测设测量
公路测设测量相对公路控制测量,测量的精度要求较低、实时性要求较高。随着GPS动态定位技术的发展,GPS也在公路测设测量中发挥重要作用。动态GPS应用于道路勘测在国内才刚刚起步,国外在这方面的研究已经开展并取得了一些成果。在公路测设测量中通常采用RTK定位技术。RTK技术可与常规全站仪相结合,充分发挥GPS无需通视以及常规全站仪灵活方便的优点,把两者相结合,可满足公路工程各种场合测量工作的需要,并大大加快观测速度,提高观测质量,形成新一代的线路勘测系统。
(三)桥、隧形变监测
利用高精度定位技术可进行桥、隧的形变监测。加拿大卡尔加里大学设计了一种动态定位系统,该系统包括一台捷联式惯性系统、两台GPS接收机和一台微机,用于公路线形的测定,为养路工作服务,我国也开始了用GPS技术进行桥隧的形变监测的尝试。美国德克萨斯州立大学应用研究实验室为美国联邦公路管理局的一项非破坏性检测评估计划研制了以GPS为基础的桥梁观测系统。该系统已经成功地完成了对美国两座大型公路桥梁的试验性观测。
三、GPS在公路工程中的应用前景
GPS全球定位技术是一项有着广泛应用前景的高科技技术,也是集数据传输、应用软件、微机处理和通讯、自动化控制于一体的综合性技术。我国正处在一个基础设施、交通运输等项建设飞速发展的时期。大批的桥梁等结构工程在近些年里迅速出现,为确保各种工程在这样一个高速增长期的施工质量和以后的使用质量,需要有大批的测量人员对大量新建和早期年久的结构工程进行连续的变形观测。因此,如何立足于中国目前的经济状况,建立起大量精确、方便、高效、价廉的观测设备是各级交通管理部门要考虑的一项重要内容。在今后的若干年里,我国城市道路交通拥挤现象会越来越严重。GPS技术在智能化公路管理系统中是一项重要技术。当前,我国在无线通讯、数据传输、计算机应用等领域的发展已具有相当规模。因此,广泛采用GPS定位技术,提高公路工程的施工和交通管理水平是有一定的应用基础。随着GPS技术的进一步发展和完善,有着广阔应用前景的这一先进技术必将在我国公路工程和公路管理中迅速普及。
参考文献:
[1] 许娅娅等.GPS在公路平面控制测量中的应用[J].东北公路,1999(3).
[2] 初东.GPS在公路工程测量中的应用研究[D].长安大学硕士学位论文,2005.
关键词:土木工程;竞赛;实践教学;创新
基金项目:黑龙江省教育科学规划课题项目 课题名称 普通高校土木工程专业创新型人才培养模式研究。编号:GBC1211059
作者简介:宋高嵩,男,1964年出生于山东省平度市,工学硕士,教授,从事工程:土木工程教学,研究方向:道路工程规划设计。林莉,哈尔滨理工大学 ,副教授。王晓东,哈尔滨理工大学 ,讲师。
1、土木工程专业实践教学体系的内容及存在的问题
按照土木工程(建筑、道桥)专业人才培养方案,制定了包括必修课、限选课、任选课三个层次的教学计划。该计划的特点是:文理渗透的公共基础,系统宽厚的技术理论,灵活多样的专业方向,多维立体的实践体系。在教学内容上[1] ,精选课程内容,做到厚基础,宽口径,减少必修课门数,增加选修课门数,提高新技术、新工艺、新材料等现代科学技术和现代管理技术的含量。方案设计[2]如下:
公共基础课(人文社会+数理化+外语+计算机文化+体育等)一公共理科平台
专业基础课(力学+地质水文+测量+材料十结设十土木概论等)一大土木基础平台
(两大平台)+(道路+桥梁课程模块)一道路与桥梁工程方向
(两大平台)+(结构工程课程模块)一建筑工程方向
从以上人才培养方案来看,似乎没有什么问题,但具体到每个细节和环节来看,如何提高学生素质,如何培养创新型人才方面,操作性不强,目标不明确,难道就是增加或者减少几门课程就做到创新了吗,人才的培养素质就提高了吗?从事土木工程建设设计、施工和管理的人员必须具备吃苦耐劳的创业精神和精益求精的工程质量意识。以培养学生创新、创造和创业能力为重点,以造就适应现代知识经济时代需要的高素质的应用型人才为目标,构建素质教育目标体系和工作体系。经过四年的学校生活,在浓郁的育人氛围中,养成人才必备的优良素质。目前的三段式人才培养方案是没有什么问题的,但在如何提高学生的工程实践能力,培养创新型人才方面存在许多不足,尤其实践环节,缺乏考核标准,尤其对学生的整体评价不合理。本文从土木工程专业的实践教学环节从发,探索研究创新型人才培养的新思路。土木工程实践教学环节包括实验、实习、课程设计、毕业设计等。
1. 培养创新型本科人才,提高实验教学效果的新思路
1.1计算机课程的上机训练与考核的创新改革
传统的上机训练是学生上完理论课后,组织学生到计算机室练习,由于时代的发展,以及智能手机的广泛运用,学生对计算机基本操作和练习非常不感兴趣,尤其很多学生几乎每人一台笔记本,结果造成上机效果非常不好,打游戏,玩手机现象非常普遍。基于以上情况,结合学生的特点,把学生上机训练的内容,设置成游戏通关的模式,学生每过一关,相当完成一个上机训练项目,由易到难,由浅入深,循序渐进,根据学生的过关情况进行成绩评定。这种既提高学生的学习兴趣,又激发学生的创新能力,两者结合,达到较好的教学效果。
1.2 土力学、建筑材料试验课的创新改革
土力学、建筑材料试验课与工程实践结合紧密,但由于学生课前准备不充分,再加上目前学生普遍动手能力较差,另外,土力学、建材试验课接触的试验原材料如沙土、水泥、石料等较脏,环境差,造成学生参与意识差,试验无从下手,试验数据不准确,效果不理想等状况。这类试验课改革的思路是教师上课前先把试验项目告诉大家,让学生分组上网收集资料编写试验项目所需的原材料、试验仪器和操作步骤,当然,上试验课程前教师可以先领着学生参观试验仪器,并检查试验准备情况。上实验课时,教师主要负责检查,纠正学生试验过程中的错误,让学生独立完成试验项目,并且鼓励学生在实验时提出自己对实验方法、试验仪器的改进、改良,这种方法可以提高学生的独立思考和操作能力,由被动变为主动,由上实验课时不知所措,到上实验课时自己尽快完成,既节省了时间,又提高了学生的动手能力。一举多得。当然,比较理想的的土力学、建筑材料试验课程的上课方式是采用集中训练的方法,土力学一周,建筑材料3~4周,让每个学生在实验室独立系统地完成每一个试验项目,采用抽签比赛的方式进行考核,效果会更佳。另外,鼓励学生积极参加全国试验员资格考试,获得试验员资格证书的成绩评定为优秀。
2. 培养创新型本科人才,提高课程设计教学效果的新思路
土木工程专业的课程设计包括混凝土楼盖设计、预应力混凝土简支梁设计、单层厂房设计、房屋建筑学、梁桥工程设计、结构工程基础设计、桥梁基础设计、钢结构设计、路基路面工程设计、施工组织、道路勘测设计。这些课程设计概括起来,主要包括两项内容:一是设计计算分析,另一种是计算分析和结构外形设计。
对属于纯粹计算分析的课程设计,例如,施工组织中的概预算计算分析,路面设计中的厚度计算、预应力混凝土简支梁设计、桥梁基础设计等、建议鼓励学生使用计算分析软件来代替繁琐的手工计算,把学生从枯燥的计算中解放出来,学生尽可能地掌握软件使用技巧,有可能的话,让学生参与计算程序的修改和调试,提高学生的分析问题,解决问题的能力。鼓励学生参加造价员从业资格等考试,对获得造价员资格证书的学生,施工组织课程设计成绩直接评定优秀。
对于属于结构外形设计为主,计算分析为辅的课程设计,如房屋建筑学、桥梁工程设计、路基挡土墙设计、单层厂房设计、道路勘测线形设计等,建议教师在上理论课时就把课程设计题目提前布置下去,鼓励学生采用纸质模型、绘图渲染等手段表现设计效果,最后课程设计期间,鼓励学生全身心投入设计中,采用竞赛的方式进行成绩评定,例如房屋模型大赛、桥梁模型结构大赛等形式,激发学生的创新激情,调动学生参与的积极性,充分发挥学生的主观能动性,为培养创新人才奠定基础。
3. 培养创新型本科人才,提高实习教学效果的新思路
土木工程专业的实习包括认识实习、测量实习、地质实习和生产实习
对于认识实习,传统的做法是参观城市的著名建筑、著名桥梁和预制厂等内容,写实习报告的形式完成实习内容,为了增加认识实习的知识性、趣味性,在参观的基础上,聘请有关工程师、项目经理实地讲解和讲座的形式,实习成绩考核采用知识竞赛的形式进行评定。
对于测量实习,可采用与工程实践相结合的方式,积极与学校附近的公园、小区联系,为他们测绘地形图,通过实践提高学生的测绘水平,另外,开展测量竞赛考核活动,例如,水准高程测量大赛、导线闭合测量大赛,既提高学生的测量技术水平,激发学生的学习兴趣,培养学生的参与意识、创新意识,又可以公平合理地评定学生成绩。同样,鼓励学生积极参加测量员资格考试,获得资格证书的给予奖励。
对于地质实习采取实地踏查与鉴别分析相结合,采用矿石鉴别大赛等手段,提高学生岩石鉴别能力,发挥学生的创新能力和鉴赏水平。
对于生产实习,多年来一直采取与生产相结合的办法,学生直接参加工程建设第一线,顶岗挂职锻炼,实习结束后写一份实习报告和交一份实习鉴定进行评定成绩,总体看来没什么大问题,但在成绩考核方面,应根据学生工地实际情况,在实习期间拟定论文题目,结合工程实际撰写科研论文,实习结束进行论文答辩,对优秀论文推荐杂志发表,实习产学研一体化同步发展。使学生的创新水平得到真正实质性提高。
4. 培养创新型本科人才,提高毕业设计教学效果的新思路
学生的毕业设计是学生能力的综合培养的重要阶段,应该从选题开始,进行有针对性的引导和培养,根据学生大学近三年多来的学习体会、就业情况、考研情况以及将来的自身发展情况综合考虑。
对于已经考上研究生的学生,着重从科研能力方面培养,在毕业设计阶段跟着导师从事科研工作,撰写切实可行的科研论文,对于能发表EI、SCI检索的论文,毕业设计按优秀成绩评定。
对于已经签订就业单位的学生,应根据就业单位的实际情况和将来的就业要求,实行双导师制,由用人单位和学校各指派一名指导教师,共同研究和探讨毕业设计题目,学生可以在用人单位提前实习就业,在此期间完成毕业设计或者论文,但必须和工程生产实践相结合,解决工程中出现的疑难问题,或者有所创新,例如改良、改进试验检测方法、施工方法、施工设备等,只要有创新点,就可以完成毕业设计,有发明专利的成绩直接评定优秀。
对于未签订就业单位的学生,重点从工程基本训练方面选择毕业设计题目,例如,道路线形设计、玻璃幕墙设计、超市设计等内容,在设计过程中,让学生提出自己的创新思想,另外,鼓励学生从基础做好设计,把基本知识掌握牢固,一步一个脚印的做好每个设计。在设计中让学生体会脚踏实地,不要好高骛远,端正就业态度。最后取得设计、就业双丰收。
5、结论
培养创新型土木工程本科人才,不是简单的喊口号,应该从人才培养方案入手,贯穿教学的每个环节,处处体现培养创新型人才思想和方法、手段。我们从土木工程专业教学实践的各个教学阶段分析研究了培养创新型人才的创新模式和创新思想,在应用中取得了良好效果。开展实践性教学是创新人才培养模式的重要方面,在教学计划制定过程中,加大实践性教学的比重,尽可能地将实践性教学贯穿于高等本科教育的全过程,使教学方式从“以教为主”,逐步向“以学为主”转变。学生只有通过实际演练才能提高学习的自主性和创造性,才有可能形成创新能力和实践能力。在这方面,与企业的合作能够起到有效的促进作用。本科教育要重视培养学生的创新能力、实践能力和创业精神。当今社会对大学生的基本要求,不仅需要有全面的知识,而且需要有更好的适应性、开拓性,有更加灵活的创新意识和更加健全的创业心理。加强实践教学为学生这些创新素质的培养和提高创造了基本条件。从这个意义上讲, 创新型人才培养模式必须从细节入手,贯穿实践教学的每个环节是实施素质教育、促进学生全面发展的重要载体。
参考文献:
[1] 宋高嵩,曲贵民,林莉.构建土木工程(建筑、道桥)专业课程体系的研究探讨[J].硅谷,2009,(7):157.
论文关键词:《城市道路与交通》,教学改革,开放式教学,教学内容,教学方法手段
《城市道路与交通》课程是城市规划专业的一门重要的专业技术课,是为规划设计打下坚实基础的课程。它着重阐述城市道路设计、城市交通规划和城市道路系统规划两方面的内容,具体表现为城市道路的分类、城市道路平横纵断面和交叉口规划设计教学方法手段,城市道路系统规划的方法,城市各类交通规划内容。这些内容对城市规划设计起着引导制约和具体表现的作用。
针对这门学科基础课的特点,特别是这门课程的教学理论较少进行系统整理完善的特点,如何教好它多年来一直困扰着规划教育者。笔者以自身多年的教学实践,对《城市道路与交通》教学,从教学内容的针对性,教学方法的改革和先进教学手段的应用方面,进行了一定的思考和尝试。
(一) 城市道路与交通》课程教学特点
《城市道路与交通》教学主要是理论讲授,结合课堂讨论及现场观测,在一定实践中应用理论以加深理解,最后的课程设计帮助学生通过一定难度的规划设计实践进一步理解理论知识。
整个课程包括城市道路的分类、道路平横纵断面及交叉口的规划设计、各项对外交通设施在城市中的用地规模和选址以及城市各类交通方式的作用和特征中国期刊全文数据库。本课程有实践性强、涉及学科门类较多的特点:实践性强源于工程技术都是在具体的城市道路沿线地形基础上进行规划设计的;涉及学科不仅包括测量学、工程制图、工程地质(专业基础课)、路基路面工程,而且与城市总规、控规、详规等专业课紧密相关;同时课程教学中有大量图纸图片演示及较繁琐的推理计算和设计计算内容。
(二)对教学内容组织的思考――精心组织教学内容,有效利用课堂时间
1.研究重难点,合理分配课时
本课程两大部分涉及内容较多,全部内容的讲授宜用60~70学时,而实际情况是:为适应应用型人才培养目标,课程体系调整表现为增加课程门数以扩大知识面教学方法手段,课程的学时数相应减少,目前《城市道路与交通》课程计划学时已减至45学时。
为了在极有限的学时中确保学生对较大量知识内容的理解并应用,教师在教学中必须精心领会并精简教材,充分利用有限学时,把教材变“薄”。对基本概念、基本原理做到目标明确、重点突出、详略得当、而对其它一些内容,如行人、车辆基本知识,城市交通特征、路面知识、城市桥梁隧道等,或者在其它课程有涉及,或者课程要求较低,建议引导学生自学,可略讲,甚至不讲。这样亦有利于培养学生主动学习、独立思考的能力。
2.教材、规范标准滞后于技术发展,对教材内容取舍、更新的高要求
随着城市道路交通规划技术及道路建设的高速发展,教学用教材、有关的技术标准规范应随之不断更新修订。而实际情况是,教材较长时间只有建工80版,2005、2007年分别有一套系统针对性教材上下册,且教材编写摘要新于之教学方法手段,对教材标准内容进行有益的扩展与深化。
如交通规划方法中增长系数法,实际应用已不常用,但因其方法简单易懂仍以之作突破口介绍交通规划出行分布预测方法,同时具体讲解其他方法及应用状况,保证学生掌握基本的关键性内容。
3.重视基础课教学,增强专业课内容联系。
《测量学》、《地质水文》等课程是城市道路与交通的技术基础课,同时《城市规划原理》之城市交通与道路系统部分、《城市详规原理》是本课程学习应用相关部分,有知识衔接的关系,学生应结合、交叉掌握。如道路设计的平交口竖向设计中等高线设计方法沿用测量学相关知识。若基础课内容掌握不到位,直接影响课程内容的理解消化。因此,教学中应加强与基础、专业课知识的结合,对学生正确引导,避免技术基础课与专业课相脱节,提高学生对课程的理解能力。
(三)对教学方法的思考
课程的教学一般为多媒体课堂教学+现场观测+课堂讨论+课程设计。
1.开放式教学模式的思考
包括两个方面:一是仍以教师为主导的启发式教学,二是以学生为主导的课堂讨论、专题科学报告、网上自主学习等。
(1)加强启发式教学,善于运用设问策略中国期刊全文数据库。
改变传统的“满堂灌”被动学习模式,转而以启发式教学模式使学生在学习过程中始终处于积极的思维状态(即主动学习)。教学中加强对学生思考活动的启发和引导教学方法手段,注重锻炼学生独立思考、创造性思维的能力。
如在学习城市道路平面、纵断面设计后设计一些问题:平面、纵断面设计各自满足设计要求后,设计的道路是否就满足汽车行驶的要求?学生主动思考寻求答案后再提出:既然道路平面、纵断面单独设计满足要求后仍不能使设计道路完全满足汽车行驶的安全舒适要求,那么应如何检验并保证设计的合理性?通过质疑、思考解答自然引入“线形综合设计”内容,明显改善教学效果。
(2)以学生为主导的自主学习教学法
突破教材的束缚,变教材的绝对主导地位为辅助地位。教学模式中教师是指导者,学生成为知识的主动建构者。可通过课堂讨论辩论、科学专题报告、网上学习等具体形式实施。如在讨论城市交通方式结构时为了在对各类各国交通模式了解中学习先进的规划理念,引入公共交通、自行车交通及私车交通等代表性出行方式在城市交通模式中地位的讨论,以宏观、发展的观点认识科学交通规划的基本点;对自行车交通、步行交通等布置专题报告写作任务,学生从选题、查资料、提出论点论文、汇报展出等5个方面进行,使学生在理解教材知识的前提下进一步锻炼独立分析思考问题的能力;建立多媒体教材体系,利用校园网课程辅助学习系统自主学习,辅助学习系统应包括课程内容、教学大纲、教案、习题、教学案例、授课录像、网上答疑等内容。学生通过校园网对课程内容进行复习、解疑、自测。
(四) 对教学手段的思考
教学中注重采用多样化的教学手段,包括采用CAI教学、多媒体教学、投影电化等多种教学手段,增加直观效果,有助于激发学生学习兴趣、加深学生对知识的理解。
1.图文并茂,加深理解
《城市道路与交通》需要演示、讲解大量图片图纸,如道路平、横纵断面图、道路交叉口平面及竖向规划图、路网构成及交通设施的类型、组织方式、规划布置等教学方法手段,将抽象内容具体化、形象化,有助于加深学生的理解认识。
如讲解平纵面线形组合时,配合适当和不适当线形组合的道路实貌透视图,加强空问想象能力,加深对线形组合的感性认识和理解。又如:讲授立体交叉内容时,由于立交特殊复杂的组成结构,不易在有限的时间内达到讲清立交的基本组成、功能和特点的目的。教学中考虑先选用图片介绍立交基本组成特点等,后用2学时观看录像,内容为某市环线上的各立交形式及交通特点,从而使学生以感性方式认识立交的基本内容,提高学习兴趣,加深了对课程的理解。
(五) 重视实践环节,加强理论联系实际
1.为强调学生实践能力的培养,需加强实践性环节。
课程设计是学生将所学理论用于实践的重要环节。设计实践中,要求学生独立使用工具书、查阅资料、正确运用规范和标准进行道路路线设计和交通模式规划设计中国期刊全文数据库。我们选择城市新区进行纸上定线道路平横纵设计和交通模式组织规划作业,设计时间为2周。
2.因课程设计在学期末,为加深平时课程学习中的理论理解,宜在讲解中穿插一定的实习时间教学方法手段,亦可以吸收学生参加科研项目和工程规划项目的道路交通规划设计部分,考虑将课堂设于工地或设计院,让学生参加技术设计、方案讨论会等,在教师和交通工程师的指导下,进行一定的工程方案设计,既加深了对所学内容的理解,又积累锻炼了动手能力和操作技能。
(六) 对一些教学内容的思考
随着城市建设的大力发展,城市道路设计、交通规划的实践也随之发展,设计实践相关规范必随之修订更新,而我们的课程教学因与教材、规范等同步而出现内容整合不完善、滞后实际明显的情况,这要求教师能及时把握学科理论发展,掌握学科前沿研究成果,将之直接输入到教学实践中,尽量缩小、减少与实践脱节、滞后的问题。
在教学实践中有些问题因实践发展其解答已与教材、规范有明显不同,这一点应该引起教师的特别注意。如城市道路横断面类型选用的问题,我国城市道路横断面因规划指标规定中推荐、交管部门的推广,一度几乎都采用三块板形式教学方法手段,我们的课程学习中也把三块板断面作为横断面的首选形式。但实际上,三块板断面在路段上有积极分流的作用,但在交叉口由于机非矛盾尖锐,容易引起严重的交通问题,如交通混乱、通行能力降低;比起一块板,比起放弃三块板改为多条平行支路,后者更容易合理安排保证路网畅通。再如其它知识点,路网中支路作用的重要性、交通方式结构中自行车交通出行比例、合理停车规划的重要性等等,实践与理论之间都存在脱节问题,这要求教师理解并掌握学科前沿知识,使课堂教学与实践紧密结合。
(七)结束语
作为一门城市规划专业的重要技术基础课,课程教学过程的进行直接影响到本专业学生的专业素质和技术水平。而教学过程的效果好坏关键在教师。教师不断学习本专业、本课程最新动态和发展,将最新科研成果引入课堂,真正做到使教学清晰、透彻,这样在培养学生创新素质的同时也锻炼了学生自我学习、主动获取知识的能力。
参考文献:
[1]建设部.城市道路交通规划设计规范GB50220-1995.北京:中国计划出版社,1995.
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[3]徐循初.再谈我国城市道路网规划中的问题[J].城市规划汇刊,1994,(4)
[4]宗琦,叶静辉.精简教材内容注重教学方法提高教学质量一浅析《道路勘测设计》课程教学改革[J],安徽理工大学学报,2004,vol.6(1)
[5]陆建.交通规划类课程实验教学的研究与实践[J].实验室研究与探索, 2005,vol.24(1)
[6]郑祖武.中国城市交通[M].北京:人民交通出版社,1994.
论文摘要:以培养创新能力人才为目标,从课堂教学入手,对研究型大学路基路面工程课程教学方法展开研究,提出了以讨论法代替传统简单教学、经典基础理论与最新研究成果结合、实验课程穿插课堂教学、深化课程设计等改进措施,提高学生创新能力及解决复杂问题的能力。
路基路面工程是土木工程专业道路方向的一门专业主干课程。该课程涵盖知识点较多,主要集中在路基工程及路面工程两个部分,涉及交通工程学、材料科学、岩土工程学、工程地质及水文地质、结构工程等相关学科。课程一般设置约60学时。在开设该门课程之前,通常需要先完成道路建筑材料、交通工程学、公路勘测、土质土力学等课程的学习。传统课程设置目标要求学生在掌握一定专业知识的基础上,具备自主完成规定设计项目,综合运用所学知识解决实际问题的能力。教学型大学以招收本科层次的学生为主体,履行人才培养职能,塑造高水平技能型人才,注重学生掌握专业知识的广度。研究型大学侧重培养学生的创新能力,注重创新环境的建设,在教学环节过程中注重学生掌握专业知识的深度,并具备以现有知识为基础开展相似问题的分析和解决能力。以路基路面工程教学为例,教学型大学应力求学生对教学内容全面掌握,实现知识点掌握的广度要求。研究性大学以研究型人才培养为己任,注重课程热点问题掌握的深度。当前,区别对待研究型大学与教学型大学课程教学十分必要。传统填鸭式教学方式对于研究型大学教学目标的实现有一定影响,难以达到预期的教学深度和效果。此外,路基路面工程课程教学内容多,涉及范围广,传统被动的学习方式,很难实现对知识点的全面、深入掌握。鉴于此,开展课堂讨论式教学、经典基础理论与现阶段研究成果相结合、穿插实验课程、深化课程设计等教学改革意义深远。
一、讨论式教学
讨论式教学法是探究式教学的一种重要形式和方法。它强调在教师的精心准备和指导下,为实现一定的教学目标,通过预先设计、组织、启发学生就特定问题充分发表自己的见解,以培养学生的独立思考能力和创新精神[1]。该方法是以学生为中心,通过讨论学习提高学生的自学能力、推理能力、运用所学知识解决实际问题的能力。讨论式教学方法在素质教育和创新教育中扮演中非常重要的角色,它为发展学生的主体性,培养学生的创新思维提供了良好条件。
实施讨论式教学方法的前提是教师必须预先明确课堂讨论内容,讨论题目应紧扣教学内容要求,把握好题目的难度和深度,并提前3~5天下发题目给学生。教师应提前完成基础知识的讲授,在此基础上发挥学生自主学习的空间,通过查阅资料、小组内部讨论、互助学习完成相关内容,并在学习的过程中将自己难以解决的问题标注,留待课堂教学讨论时供大家探讨、解惑。教师应把握题目的讨论方向,注意课堂讨论的节奏,按照教学计划的设置,针对每个讨论题目预留足够的总结时间,解答学生在自主学习及课堂讨论过程中遇到的难点。讨论式教学对于提高学生学习兴趣,发挥创新意识,提高学生创新研究能力具有举足轻重的作用,有助于提高学生自主学习的能力,锻炼学生发现问题、解决问题的能力。
二、基础理论与研究成果结合
了解知识点当前的研究成果是激发学生学习积极性、拓展学习空间、培养研究意识的重要途径,常规本科阶段的学生往往处于被动学习状态,在片面强调考试成绩的大环境下,常常采取对书本知识硬性记忆,而忽视了知识点的应用及该知识点的拓展空间[2]。此现象在教学型大学中尤为常见。研究型大学以建设创新环境、培养创新能力为首要目标,在该类院校的课堂教学环节中,针对某个知识点,教师应向学生阐述该知识点最新的研究近况及当前研究现状中存在的问题。如在沥青路面设计部分,在讲解道路结构层位设计时,应阐述当前路面力学计算的研究现状以及以弹性层状体系为基础路面力学计算方法的局限及改进方向。
路基路面工程是一门发展较为迅速的学科,新的理论、新的施工机具、新的施工方法及管理方法每天都有变化,在基础理论知识的讲解过程中无视新成果的存在,势必会影响教学效果,无益于提高学生的学习效果。引入最新研究成果辅助教学的方法要求教师花费更多的时间去了解自己研究方向以外的科研成果,对任课教师提出了更高要求。本科教学内容较为宽泛,教师的工作是最大限度地提升学生创新意识,在有限学时的课堂教学中力求使学生获得最大的知识储备。
三、实验课程穿插课堂教学
实验教学是土木工程专业的一个极为重要的环节,它可以有效弥补课堂理论教学的不足,增强实践性。路基路面工程的先修实验课程基本来自道路建筑材料实验及土质土力学实验。如沥青三大指标测试、混合料油石比确定、土的塑液限等基础实验[3]。此处所指的实验课程并非前述此类基本实验,是指在教学过程中针对抽象难懂的知识点在教师指导下,学生自行设计模型、自行加载验证,丰富课堂理论教学的一种方式。如在进行沥青路面结构层底拉应力计算的教学中,可鼓励学生采用相似材料进行小型实验,采用贴应变片等技术方式完成加载、测试,验证课堂教学成果,加深学生对所学知识的理解,同时也应鼓励学生在实验室内针对理解存在偏差的问题进行深入研究。当前,本科阶段学生对实验室的利用较低,除了进行必须的实验课程外,学生很少在实验室进行相关研究学习。为培养学生自主创新的研究能力,研究型大学的实验室应全面开放,鼓励学生走进实验室,进行创新性实验。吉林大学近年来开展大学生创新实验计划就是以研究小组的方式在实验室内完成相应级别的科研项目,取得了丰硕的成绩。
四、深化课程设计
课程设计在土木工程相关专业中的地位极为重要。以道桥工程专业为例,设置课程设计的课程有公路勘测设计、结构设计原理、路基路面工程、桥梁工程等[4]。课程设计是对课程的全面总结,它以完成某一小课题的形式实现对整门课程的一个有效串接,将各个章节看似孤立的知识点有机地结合到一个大问题中来,使学生对课程的知识点充分掌握[5]。
笔者调研发现,当前路基路面工程课程设计存在以下问题:一是,大多数课程设计围绕理论计算部分,而且主要针对沥青路面结构层设计及水泥路面结构层设计两大部分展开,立题范围相对较小;二是课程设计的难度偏小,学生可以按照书中例题所示步骤机械地完成,没有发挥学生创新空间,收获较小,达不到课程设计的根本目标。分析路基路面工程课程设计中存在的问题,笔者建议采取深化路基路面工程课程设计的方式增强课程的教学成果,满足研究型大学创新环境建设目标的需求。一是,拓展路基路面工程课程设计的选题范围,实现课程设计的多样化,教师将课程设计题目分类,如设置实验类课程设计及计算类课程设计,学生可结合自己的研究兴趣自主选择。二是,加深课程设计的难度,鼓励学生查阅资料解决复杂问题。可将传统课程设计中进行道路结构层厚度计算的题目改为道路结构拉应力或者剪应力分布规律的分析。在分析问题、解决问题的过程中,教师应全程指导,随时解答学生疑惑,以实现高水平课程设计的预期目标。
参考文献:
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地铁施工风险分析,是应地铁建设发展的需要而出现的。对于天津地铁一号线来说,风险分析就显得更加重要。天津近二十年来没有进行过如此大规模的地下工程建设,这方面的施工技术水平和经验在全国比较落后;同时由于地质条件等诸多因素的影响,给地铁施工带来了很大的困难。本文首先对影响天津地铁一号线工程施工的主要因素进行了分析,分析风险形成的原因,造成的危害,防范及解决的方法;然后本文对天津地铁一号线施工方案进行了总体评价。
关键词:天津地铁一号线地铁工程风险分析
Abstract:
The subway construction risk analysis, is the need of the development of the subway construction should be there. For tianjin metro speaking, risk analysis is more important. Tianjin nearly twenty years there are such a large-scale underground engineering construction, the construction technology and experience in the national level is relatively backward; And because the geological condition, the influence of various factors, to the subway construction causes a lot of difficulties. This paper first to influence the tianjin metro engineering construction of major factors are analyzed, and the causes of the formation of risk analysis and the harm caused, prevent and solve the method; Then this paper to tianjin metro construction scheme in the overall evaluation.
Keywords: tianjin metro subway engineering risk analysis
中图分类号:TU74文献标识码:A文章编号:
天津地铁一号线施工风险分析
天津市是我国四大直辖市之一,是华北地区海路交通枢纽和首都的门户。根据天津市政府最近制订的“三步走”战略发展目标,将要把天津建成中国北方重要的经济中心和国际化港口大都市。经济的发展必然带动城市建设的发展,作为现代化城市的硬件之一――快速轨道交通设施,将成为未来几年中天津城市交通建设的重点。已于2001年开工建设的天津地铁一号线工程是规划中的六条快速轨道交通线之一,计划2005年竣工。对于天津地铁一号线工程在施工中可能遇到的和应该考虑的风险进行分析,将在选择合适的施工方案避免和应对施工风险方面发挥重要的作用。
第一节 施工中可能诱发的环境灾害引起的风险分析
在施工中,由于施工方法不当、准备工作仓猝而造成的事故或对沿线建筑物、地下管线的破坏,也会给地铁工程带来很大的风险。本章就从两方面分析其中的危害和防范措施。
一、施工过程中易发生的各种事故的影响及应对措施
在地铁施工中出现事故对工程的影响是很大的,因为如果由于施工方法不当或施工质量不合格,而造成基坑倒塌、透水、火灾等事故,不但会使工期延长,还可能造成资金损失,使实际所需投资超过预算,给整个工程带来风险。以下举例说明事故的危害。
1994年9月1日上午7时许,某地某大厦靠某马路一侧约40m长基坑围护结构支撑破坏,地下连续墙突然倒塌,该马路路面下陷,面积约500m2,下陷最深处达6~7m。路面下的地下管线,包括电力电缆、电车电缆、煤气管道、自来水管道、雨水管道等遭受严重损坏,煤气大量外溢,大面积停气、停电和停水;交通中断,幸未造成人员伤亡。当时,公安分局调派350余名干警维持秩序,消防局出动百余名消防战士用大口径枪稀释外溢煤气。这是据传媒(1994年9月l日《新民晚报》报道的)一起特大基坑事故。
据事后有关部门调查获悉,该基坑围护结构破坏前已有种种迹象,如:基坑局部超挖,且一挖到底,地面下沉速率达到15cm/d,坑内有涌土现象,表明墙背后有流土正向坑底流动,钢支撑发出吱吱声等等,但是未引起有关人员重视。最终导致事故的发生。
为防止事态发展,当时工地采取了靠该马路边灌注水泥浆、在坑内回填黄砂万吨、加固支撑和立柱、尽快浇注未被破坏部位的底板混凝土等应急措施。
以上实例说明基坑支护结构倒塌带来的危害,属于施工工艺造成的事故。
二、施工过程中对沿线建筑物、道路和地下管线的影响及应对措施
采取盾构法或钻爆法进行隧道施工,连续墙护壁明挖法施工车站,打桩或钻孔灌注桩施工等,都将不同程度的引起地面沉降、深层土体的挤压扰动,导致地面建筑物和地下构筑物开裂破坏、甚至倒塌。有些施工方法还产生大量的粉尘、泥浆、渣土,严重污染环境。打桩、爆破法引起震动、噪声、烟雾等公害,严重影响城市居民正常的工作和生活。在广州地铁的施工过程中,由日本青木株氏会社承担施工的一区间隧道,曾引起局部地面沉陷20cm,遭到业主的罚款。
1、 市区地铁车站的施工
地下连续墙、桩排墙施工时产生泥浆、噪声、振动;井点降水造成地下水位变化及地下水径流和紊流的混乱、水质的变化,引起土层的沉降、密实度、孔隙水压力变化;甚至导致支撑的失稳,连续墙的倒塌,大面积土体的滑移、塌陷;车站深大基坑开挖,引起近旁道路的地下管线开裂。
2、地铁区间隧道的施工
软土盾构法进(出)工作井、转弯(纠偏)、穿越大楼桩群、浅覆土易引起流砂等不良地质现象,钻爆法施工山岭隧道引起振动、烟尘、渣土,断层和强烈破碎带引起冒顶坍落;浅埋暗挖法化学注浆时易引起土性的变化。
地铁区间隧道和车站的施工均会对其周围土层产生扰动,从而引起一定的地层损坏,位于影响区内的建筑物和地下管线必将受到不同程度的不利影响,甚至影响使用安全。其主要影响为:浅地表以下土层竖向和水平向的位移与变形以及地面沉降。地表移动和变形对地面与地下建筑物的影响亦不近相同,在建筑物和地下管线中产生大小不等的附加应力与变形,严重时将导致建筑物和管线的破坏。
通过分析施工时可能对建筑物造成损害的主要因素,包括两方面。一是建筑物自身因素,即建筑物自身结构形式及损坏程度对外部破坏作用具有不同的要求。二是外部因素,包括:(1)隧道开挖及支护方案不当,致使地表发生沉降或隆起变形。(2)竖井开挖不当,会在一定程度上造成地下岩层发生侧向移动。(3)爆破震动的破坏作用。(4)公纪区间地下水含量丰富,地下水流失会造成建筑物的损坏。
因此,在施工中,制定了一系列的施工保护方案,来控制地表沉降、岩体侧向位移、爆破震动对建筑物的影响、对地表建筑物的扰动以及对地下水的处理。
对于地表沉降的控制,在施工中遵循“重勘测、防治水、预加固、强支护、分部挖、短进尺、弱爆破、少扰动、快封闭、勤量测、速反馈、控沉陷”的原则。根据不同地质、断面尺寸等实际情况,选择不同的施工方法及辅助工法,以满足对地表沉降的控制要求。三线大跨度隧道,采用双侧壁导坑分步开挖,先墙后拱法施工,拱部采用注浆大管棚超前支护;喇叭口、双线隧道分别采用中隔壁(CD或CRD)法及双侧壁导坑法施工,注浆小导管超前支护;单线隧道采取短台阶法施工,全风化砂岩及土层人工开挖,人工开挖不了的围岩,采用微差松动爆破人工找面,同时,初期支护紧跟开挖,及早封闭成环,确保围岩稳定,有效控制地表沉降。同时,为确保地表沉降控制在规定范围内,以保证地表建筑物的安全,还需对围岩变形进行模拟计算。计算采用弹塑性非线性有限元法进行(计算过程略),并采用ANSYSV5.5版有限元分析软件对计算结果进行分析,最大位移满足要求。
对于岩体侧向位移的控制,通过采用合理的支护结构和确定合理的竖井开挖顺序以控制位移。1#、2#竖井采用格栅钢架喷锚支护,3#竖井采用人工挖孔咬合桩围护结构,钢筋混凝土内支撑。此两种结构均为整体结构,可有效的防止建筑物地基岩体发生侧向位移而破坏建筑物的地基结构,并可在一定程度上起到防止地下水过度流失的作用。在确定竖井开挖顺序上,以2#竖井为例,将竖井分成三个作业区,首先平行开挖两侧井区,而后开挖中间井区,开挖落差控制在1.5m~2.0m。每一作业层首先挖取竖井核心土,进尺为1.0m,边墙预留1.0m~1.5m。待核心土挖取完成后,边墙岩体进行跳跃式开挖,开挖长度以格栅钢架长度为准,井壁支护完成后再开挖相临边墙岩体,在每层井壁支护及中隔墙施工完成后,再进行下一循环的施工。
对隧道及地下工程引起环境危害的保护方法分为:积极保护法和工程保护法。积极保护法是在施工之前,根据不同的环境做好施工方案的比较,使得施工对周围环境的干扰最小;工程保护法是在施工过程中,根据对地面沉降和土层扰动的预测,采取不同的方法。盾构和沉管施工应尽量避开建筑群,以免刀盘切割建筑物的钢筋混凝土桩体;地下管线在土体中,随着施工扰动而变形。建筑物的工程保护方法有:地基拖换、主体加固、隔水墙、保护墙、土壤加固等,以减少建筑物的沉降。对地下公用设施管线的保护主要有:跟踪注浆地基加固或开挖暴露并悬吊保护等方法。
第二节 对天津地铁一号线施工方案的整体评价
天津地铁一号线公程是天津市的重点工程,由市政府投资兴建,铁道第三勘测设计院设计。施工方案是经过反复论证和在大量实地调查的基础上制订,方案充分考虑了各种风险因素,提出多种施工方案进行比较,最后根据实际情况和现有机具与技术力量确定施工方法,并准备了充分的防范应对措施。但也存在一些问题,如很多车站和区间隧道的施工方法选择明挖法,这在交通繁忙的天津市区必然会造成交通阻塞和市民出行不便,大量的土方施工会带来很多的尘土,加上天津多风的气候特点,结果是引起大气质量的下降给市民身体造成危害。再有由于天津多年来没有修建地铁,建筑单位缺乏这方面的经验,可以借鉴的资料也不多。这样在应对各种风险时就会增加难度。所以,在既有施工方案的基础上,还应考虑到种种可能发生的风险,并做好相应的准备工作。
结 束 语
随着我国经济的发展,人口数量的增长,城市地面空间正在缩小,交通拥挤的问题越来越突出。城市地下交通资源亟待开发,地铁以其快速、环保、安全的优点,正在成为现代化城市优先发展的交通工具。但由于地铁工程在施工中受多种条件影响,存在很多的风险因素。所以对这些风险进行分析就显得十分重要,所谓“知己知彼,百战百胜”。
我们现在所分析的各种风险,有的是因为自然条件的影响,也有很多是由于现在的施工技术还不成熟,施工机具还不够先进,施工人员素质不高而导致得人为因素影响。随着技术水平的提高和新技术、新机械的发明,地铁施工中的各种风险必将被一一克服。
参考文献
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关键词:公路;线形设计;运行速度;安全性评价
中图分类号: F540.3 文献标识码: A
引言
近年来我国公路建设取得了巨大的成就,但交通安全问题在我国尤为突出,交通事故率和交通事故死亡率居高不下。造成交通事故的原因是多方面的,其中道路本身线形设计上的缺陷是引发交通事故的原因之一。因此,在道路线形设计初期就要树立安全设计理念,制定和采取相对应的安全设计策略尤为重要。
1.公路线形安全性设计
1.1平面线形的安全设计
(1)直线
直线的长度过长或过短都不好,应对直线的长度加以限制。我国现行规范对直线的最大长度也没有明确的限制,只是让设计人员根据实际情况灵活掌握。但是对于设计车速较高的高速公路或作为干线公路的高等级公路,设计时尽量避免采用长直线。
(2)平曲线
构成平曲线的要素有圆曲线和缓和曲线,圆曲线半径相关的基本计算公式为:
(1)
其中,R为圆曲线半径,m;v为汽车运行速度,km/h;μ为横向力系数;i为超高横坡值。
从式(1)中可以看出其他几个参数比较明确,只有横向稳定力系数μ是可变的。对于μ的取值如考虑汽车的横向稳定,一般μ≤0.15,如果要考虑乘客的舒适程度,μ≤0.1,因此对于高等级公路在计算一般半径时0.05≤μ≤0.07;对于低等级公路μ最大不应超过0.15,这样就可以结合实际的地形选择合适的曲线半径。
根据回旋线特点,当参数C较大时缓和曲线曲率变化比较缓慢,驾驶员容易感到线形的连续,易于操作方向盘。反之,C较小时驾驶员不易操作,容易产生事故。因此应尽可能让参数C取较大的值。
L≥3.6vt(2)
其中,L为缓和曲线长,m;v为行车速度,km/h;t为最短行程时间。
C=r·l=R·Ls (3)
其中,C为回旋线参数,m2,表示缓和曲线曲率变化的缓急程度;r为缓和曲线任意点的曲率半径,m;l为由缓和曲线起点到任意点的弧长,m;Ls为回旋线形的缓和曲线长度,m;R为缓和曲线所连接的圆曲线半径。
1.2纵断面线形的安全设计
纵坡与竖曲线构成纵面线形,是公路线形的重要组成部分。纵坡与竖曲线的设计,既要满足汽车行驶力学和安全的需要,又要满足视觉上的舒适性。在纵坡与竖曲线的设计中,安全是第一要素,其次道路的纵向视觉容易影响驾驶员心理安全感,因此纵断面线形的连续性也很重要。
1.3平纵线形组合的安全设计
常见的不良组合有:1)小半径曲线与长纵坡的组合即弯坡路段。2)平曲线组合的线形突变。3)在凸曲线顶部或凹曲线底部插入小半径平曲线。4)断背曲线。短直线介于两个同向曲线之间形成所谓的断背曲线,驶入这种线形的路段时容易使驾驶员产生错觉,把线形看成反向线,从而产生操作错误,甚至酿成车祸。5)在一长平曲线内如出现纵断面反复凹凸的现象,则可能造成驾驶员只能看见脚下和前方而看不到中间凹凸的线形,这样容易发生事故。因此设计时要控制曲线长度,同时在一个平曲线内的竖曲线个数不宜超过3个。
1.4采用运行速度对线形的安全性检验
(1)评价同一路段上设计速度与运行速度的一致性
(2)对于整个路线评价不同路段运行速度之间的协调性
2.公路项目安全性评价
2.1 公路线形的安全性评价
为保证汽车的行驶安全,路线的线形指标采用应严格执行公路线形规范,不能突破强制性条文要求,在公路的工可阶段应完成防洪安全性评价、地震安全性评价、地质灾害安全性评价,然后才进行初步设计及施工图设计。
出于行车安全的考虑,平面设计应尽可能采用曲线选线法、避免长直线与小半径曲线的结合,曲线段长占总路线的百分率最好能大于50%;全线平曲线半径的取值要均衡,(R平均-R最小)/R最小最好大于0.5;路线最小转角宜大于7°;平曲线的长度、缓和曲线的长度、停车视距及超车视距的长度均从安全的角度考虑采用大值;对于设计速度小于80 km/h(含80 km/h)的高等级公路,或设计速度小于40 km/h(含40km/h)的低等级公路,从安全的角度建议平曲线的超高值采用提高一级的指标控制。
2.2 路基路面的安全性评价
(1)路基的安全性评价
路基的安全评价包含:路基强度评价、边坡稳定评价、排水结构物评价与支档结构评价。路基强度影响路基的稳定性、承载力、路面使用功能,进而影响行车安全。路基的原始地面承载力强度小于150 kPa要进行处理,存在软基、岩溶等不良地质要采用换填、袋装砂井、碎石桩、灌浆等方法进行处治。路基填料要通过试验后选用,不能土石混填以保证路基的压实度。对于膨胀土作为路基填料应进行掺石灰、固化材料处理,同时进行防水处治。
(2)公路路面的安全性评价
公路路面的安全应从路面的强度、路面的抗滑、路面的排水、路面的平整度等方面进行评价。
2.3 桥隧结构的安全性评价
(1)桥梁的安全性评价
桥梁是公路十分重要的组成部分,它的安全影响整个公路的安全。桥位安全的选择应从地质、水文、通航的角度来考虑,同时兼顾桥位处高压电铁塔、建筑物的安全。地质、水文条件考虑不足将会导致桥梁墩台的失稳,带来安全问题。桥位与水流轴线交角太大容易产生船撞墩的现象。桥位处铁塔、建筑物因地震或本身的失稳倒塌可能损坏桥梁。
桥梁附属构造应考虑防撞栏杆的侧向余宽和自身强度的安全;考虑伸缩缝处的跳车和台背回填刚柔过渡的跳车安全问题。
(2)隧道的安全性评价
隧道的设计要考虑通风、照明、排水、防火、抢险等问题,施工组织设计要考虑施工时可能的垮塌、涌水等不良地质问题所带来的安全隐患。要对隧道的弃渣妥善处置,防止诱发泥石流灾害。做好隧道洞口光线明暗过渡的设计,防止司机眩目导致交通事故。
2.4 交叉工程的安全性评价
公路与公路平面交叉(含互通立交中T形平面交叉):为确保交通安全,交叉位置应选在视距条件良好处,交角大于45°;两条被相交道路的纵坡不大于3%;交叉口应进行渠化设计,减少不必要的交织;为了保证视距安全,两条道路中心靠近交叉口处不能植树。
2.5 交通工程设施的安全性评价
为保障行车安全,公路应按规范要求设置必要的标志标牌。对于险要地段沿溪线的路侧陡崖、深沟路段以及高填土、高挡墙路段,挡墙、边坡高度h≥4 m、路侧距离土路肩边缘3.0 m内有江河、湖泊、沟渠、沼泽等均视情况增设防撞护栏,加设反光镜、增设标志牌、划设反光标线、设置公路线形诱导标志等,或者综合运用以上技术措施进行处理。对于线形指标高、通视条件好、人群密集的不封闭公路,要适当增加标志标牌的数量,以减少安全事故的发生。
不在同一平面的分离式路基的上幅路基波形护栏及临河、临谷、长下坡路段弯道外侧波形护栏均应改为墙式护栏,防止汽车失控翻入下幅路基、河谷,导致更大的安全事故。
3.结语
安全设计应该贯穿整个道路设计过程,线形设计是道路设计中最基本的内容,不要因为道路线形设计上的疏忽而给后期运营埋下安全隐患。为降低交通事故的发生率,首先应该从道路线形设计上注重安全设计。一般设计人员在线形设计时所选用的平纵线形指标很容易满足规范要求,但不是所有满足规范要求的线形设计就是安全的,应该从“以人为本”的设计新理念出发采取主动预防措施,灵活地选用平纵线形指标,对安全影响较大的指标(曲线半径、纵坡、坡长、超高、视距等)尤其要慎重,不刻意追求高指标,着重从线形指标的连续性、均衡性方面优化公路线形设计,减轻驾驶员的工作强度,减少因失误和错误而发生交通事故的可能性。
参考文献:
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关键词:工程测量;城市道路;现状;应用
中图分类号: U41 文献标识码: A
每一次的科技变化都会带来其涉及领域的进步,现代技术已经渗透到工程测量的领域中,像数字测量,计算机的应用,地面测量仪器等各种高科技的运用,使得工程测量有着很大的进步,而工程测量技术的进步很大程度上带动了城市道路工程的不断完善。工程测量技术包括工程建设中勘测设计、施工和管理阶段,运用的各种测量的理论、方法和技术,测量的技术几乎渗透到城市道路工程的每一个环节。
一、工程测量的原则和要求
工程测量的要求是根据道路交通施工现场的实际路线、施工要求和施工的质量精度、地形等多方面的因素所决定的。它不仅仅要满足道路和隧道的贯通要求,还要满足设计图纸、周遭环境、轨道铺设等多方面的精度要求。在城市道路工程中保证道路贯通是首要的任务,贯通测量误差的大小直接影响到整个工程的实施质量和成本,因此在工程测量的误差应该严格遵循《城市轨道交通工程测量规范》中相关的规定,目前误差一般允许范围是在50mm以内。
1.城市交通工程中工程测量的误差
城市道路工程中工程测量的误差是不可避免的,但是我们要尽可能的减小人为的误差和避免人为的失误,要知道在道路施工的测量工程中有些数据真可谓失之毫厘差之千里。在施工之前要考虑到各个测量环节中有可能存在的误差范围即人为能够达到的精确度。设计者结合在施工过程中所得到的经验,才不同环节采用不同的精确分配方法,尽可能的将施工过程中存在的误差减小到安全范围内,从而保证道路工程的质量。
2.引用先进的技术设备
随着科技的发展,城市道路领域中的科技进步也带动着道路工程的进步,水准仪、GPS卫星、航空摄影等高科技运用到工程测量当中,很大程度上减少了误差和失误。在高程测量方面就可以采用水准仪或三角高程的测量方法进行测量;平面测量方面可以采用GPS卫星测量,这种测量方法可以精准的测量出工程的位置,迅速直观的反应相关数据,GPS测量的原理是测距后方交会的原理,接收机接收到四颗卫星反映的测距,从而推算出施工道路的绝对坐标,将施工现场所反映的数据精确地、直观地、立体地体现出来;在长路线的测量方面,工程师一般采用航空摄影测量方法,它可以根据公路施工现场自身的特点,长路线的公路施工现场进行精确的测量。其测量过程是以飞机为载体,利用摄影机拍摄出道路施工现场的录像,真实有效的视频能够直观、形象、准确的反映施工地貌和周遭环境,工程师根据航空影像读取相应的数据,从而提取有用的信息和绘制精确地地形图纸。航空摄影可以非常准确的反映施工现场,虽然不能够直接反映相应的数据,但是它能够从整体上生动形象的反映道路的真实状况。
测量人员在使用这些测量仪器时应该善于总结使用仪器的经验,力求掌握各种仪器的优缺点,使得下次能够在合适的情况下熟练地使用仪器以辅助自己完成相应任务。
3.测量人员应具备的职业道德
道路工程的测量人员要具备一个严谨的态度,清楚的认识到对于一个工程来说质量是首要要求,严格遵守相关测绘标准、规范图示和操作规程,要知道千里之体溃于蚁穴,不要让测量的失误导致整个工程滞留甚至瘫痪。测量员应该真实准确地测量出相应的数据,在测量过程中认识到自身的重要性,细心、严谨的态度去对待自己的工作,以确保测量数据的准确性;测量人员不应该固步自封,要及时接受新的事物,学习与测量相关的技术,运用到测量工程当中,做一个与时俱进、积极进取和创新意识的测量人员,将自身的作用发挥到极致;测量人员除了在技术上的要求外还要有一种团队精神,测量工程不是一个人能够完成的,他需要一个团队去完成,每一个测量人员应该学会团结协作,有爱集体,这样整个测量工程才能趋于完美。
二、工程测量的现状
对于工程测量,我们要抱着不断总结经验、创新的理念,不断完善工程测量的数据,从而是道路施工有一个质的飞跃,要实现这个目标首先就要了解工程现状目前的现状,在此基础上更进一步。
1.工程测量在城市道路中所涉及的阶段
工程测量所涉及的范围远比想象中的要广泛,它几乎涉及到道路工程的方方面面,工程测量越精准,城市道路的工程就可能设计出经济的方案下保证工程的质量。
在施工之前,工程设计师在设计之前应该有一个初步准确的数据库,根据所获得的数据进行拟定施工方案,并尽可能计算出主要的施工任务,做出较为准确的工程估算。在设计图纸方面提供一个可行的施工方案,并提供图表等资料,初步设计出设计平面图,主要工程的控制计划,地形图等,在以后的施工过程中根据实际情况的需要可以再进行修改和完善;施工图的设计需要根据严格的数据测量来进行工程设计和路线方案,所需的数据有中线放样、纵断面测量、横断面测量、主要施工地点的地形测量,主要控制地物高程数据,这些数据要十分精准,如果出现偏差就很有可能某个环节不能长期完成,从而导致整个工程瘫痪,无法进行下去,这种低级也是严重的错误是绝对不能够在施工过程中犯的。
2.工测量在城市道路工程的必要性
所谓工程测量指的是在工程建设之中所涉及的数据测量,布置所有的控制网点,在这些网点做出精准的测量,为以后的图纸设计和施工打下一个坚实的基础。所谓的控制网点就是沿着施工线路方向呈网状逐渐蔓延,形成长达数公里、数十公里、甚至数百公里控制网,测量工程就是一句每一个网点进行测量。工程测量在整个工程中处于一个基础的地位,一切的设计和施工都要以数据为依据,并不是凭空想象,要结合道路工程的现场数据,这样才能使工程继续实施下去。如果没有工程测量的数据,一切的图纸设计都只是纸上谈兵,没有可实施性,只是一座空中阁楼,后期的一系列施工都将无法继续下去。工程测量巧妙地建设设计方案和现场施工紧密联系在了一起,使工程设计能够真实有效地落实到工程实施当中。
结束语:
总而言之,随着社会的不断发展,城市不断扩建,对道路工程的要求也越来越高,对测量工程的精确度也越来越高,测量工作是施工过程的重点也是难点,整个测量数据库对整个施工过程都起着一个指导的作用,测量数据的精准程度直接影响到整个工程的决策和质量,因此对于道路工程中的测量工程是十分重要的。在道路工程建设的过程中必须以准确的测量数据为依据,以经济效益和质量为主要目的,在整个测量工程中的任何一个测量数据都需要谨慎对待,无论是道路工程还是建筑工程数据的测量都是至关重要的。
参考文献:
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[2]乔军.公路工程水准测量误差来源及控制措施探讨[J].工程建设.2012(01)
[3]马全明.城市轨道交通工程精密施工测量技术的应用与研究[J].攀测绘通报.2010(11)
“走出去”———1992年,在省交通厅和学院领导的大力支持和帮扶下,学院与“贵州省交通规划勘察设计研究院”合作成立了以路桥系专业教师为班底的“贵州省交通规划勘察设计研究院第七测设处”。“引进来”———2010年年6月,学院又筑巢引凤,通过校企合作,整体引进贵州省公路勘察设计院进驻校园,实现了优势互补,创新了“校企一体,任务驱动”的人才培养模式。设计院的整体进驻,可充分利用企业的生产任务、技术人员、设备,为在校学生提供便捷的工学交替生产性实训,让学生能更好地得到企业技术人员及时辅导,真正地走产学结合的办学道路,更好地培养学生的实践技能。同时企业的进入将提供一定数量的兼职教师,通过在校教师和兼职教师的沟通,使得理论和实践互补,自2010年以来设计院累计派遣经验丰富的中级职称以上专业技术人员16人(每学期达3.2人)参加专业核心课程及实训教学;为学生生产性实训提供了200多个工位,充分体现了学校与企业“专业共建、人才共育、资源共享”的校企合作人才培养模式。
二、运行机制
路桥勘察设计采用系企一体的运行机制,教师双师双职。依据企业生产要求,结合教师的专业特长及专业发展愿望,对专业教师进行专业归口管理。专业系主任兼任实体负责人,专业教师兼任实体员工,体现出“系级负责人有‘老总’,专业带头人有‘总工’,骨干教师有‘能工巧匠’”的特色。
三、特色亮点
(一)另类模式,打造实训基地路桥勘察设计为学生提供了一个独具特色的、移动式的、稳定的实践教学基地。学生在学习完专业课后,测设处从各班抽取一定比例的同学参与公路勘察的全过程,从测绘仪器的准备、校检到外业勘察,学生被分成横断面组、中线组、水平组、地质组、调查组、内业组等,每组由专业教师带队指导,在测设过程中定期轮换,各组的同学都在实战的环境中进行职业训练,如中线组进行RTK、全站仪放线;地质组进行小桥涵手摇地质钻探、绘制地质剖面、采集土样和一些现场土工测试;内业组进行数据复核、输入、纵断面点绘、小桥、涵洞、挡墙设计等。野外勘察大多都是在自然条件十分恶劣、人烟稀少的艰苦环境下进行的,有时还常要借宿老乡家,在每一次的实践锻炼中,学生深入社会,了解社会各阶层,无不受到生动的国情、省情教育,感受到社会责任感,经历一次次精神的洗礼。通过真实的公路勘察设计任务,对学生进行生产性实训,培养学生的工程测绘和专业识图能力。多年来结合教学实习,路桥系学生直接参与测设工作达2000多人次,深受用人单位的欢迎,在贵州交通职业技术学院“人才双选会”上,贵州省公路勘察设计院、贵州省公路工程总公司、贵州省桥梁工程总公司等用人单位就点名要参加过勘察设计实践的同学。
(二)稳定专业教师队伍、促进师资成长
学院的发展离不开优秀的师资队伍,但是,在交通大发展,行业优势和收入差距不断加大的背景下,优秀的毕业生大都选择收入高、待遇好的施工企业,而具有实践经验的一线工程人员更难引进到学校。不仅如此,相关单位也瞄准了学校的人才,常常在专业师资队伍中“挖人”,学院派到施工企业实践的专业老师就曾出现过流失,路桥系专业教师队伍不稳定,成为一段时间以来一个不争的事实。如何应对人才馈乏的挑战?如何提升专业教学质量?结合实际情况,学院进一步明确了背靠行业、瞄准市场、打造路桥特色优势专业,以积极的姿态参与市场竞争的思路,通过参与公路勘察设计,以优质的测设质量和良好的后期服务获得路桥系专业实践的品牌效益,使教师在参与生产的过程中获得相应的报酬,收入的增加稳定了教师队伍,更使本专业具有了生命力,测设项目不断找上门来,优秀的专业人才也随之而来,形成良性循环。从1992年至今我们教师收入逐年增加,缩小了行业收入差距,教师心态趋于平衡,安心教学,这对吸引人才、稳定教师队伍起到了较大的作用。在公路勘察设计及施工后期服务的过程中,师资队伍得到优化,专业教师技术水平和动手能力得到提升,理论和实践相结合,及时了解、掌握行业发展的新技术、新设备、新资料,“双师”素质教师比例渐趋合理,骨干教师得到强有力的实践锻炼。路桥系目前“双师”素质教师比例已占全系专任教师的100%,骨干教师大多数在测设工作中承担项目负责人或分项负责人工作,50多名学生在校就考取监理员、试验员等国家执业资格证书;25名教师分别考取注册监理工程师、注册造价工程师、注册岩土工程师、公路(水运)试验检测工程师等执业资格证书。
(三)互帮互学,特色助教小组
路桥勘察设计带出了大批具有较强的实际操作能力和岗位职业能力的学生,他们大多成为了学习骨干,在同学中具有较强的带头和示范作用,同时在公路测设中,实习学生还配合老师进行相应的土工实验、岩石实验。借此,成立由品学兼优、有较强的动手和组织能力的同学组成的助教小组,由实践教学口指派教师专门指导,建立完善的规章制度和管理制度,配合实训老师负责全系学生的实验室实验、实训项目课外开放的管理和指导工作,路桥系实验室每周对外开放3天,让学生有一个提高技能训练、相互交流和展示自己的舞台,为“多证书式”教学改革发挥积极的作用,同时助教小组还积极协助老师组织全系学生的实践技能比赛和各种文体活动,如全省职业技能大赛、全院技能大赛、路桥系技能大赛、迎新晚会、演讲比赛、金秋文艺晚会等,他们的身影活跃在课外活动的各个环节,成为我院一道亮丽的风景线。助教小组成立以来,每届同学互帮互传,一直延续,至今已16个年头。助教小组同学不仅学习能力强,专业知识过硬,还可深造,读本、读研、甚至个别突出的同学读博,他们的优秀表现,在学生中形成了良好的你争我赶学习氛围,激发了学生们“学知识、比技能”的热情。
(四)系企一体,教学实践相融
贵州交通职业技术学院路桥勘察设计,并未与系部脱离单独成立勘察设计公司,而是系处一体,专业老师既是勘察设计的的一员,又是系部上课老师,既在施工一线担任设计代表,又在课堂传授知识,这样做十分有利于将勘察设计中的新思想、新规范、新标准、新工艺、新方法等教学资源在第一时间传授给学生;十分有利于理论教学与实践教学的紧密结合。参与勘测设计的专业教师人数从2006年的21人增加到36人,教师专业业务水平不断提高,技术服务的成果转化为教学资源,促进人才质量的提高,丰富的实践经验又大大充实了教学内容,教师上课得心应手,工程实例信手拈来;学生通过这些生动的案例教学,学习兴趣大增。
四、实施效果
(一)促进专业可持续发展,专业教学成绩斐然
路桥勘察设计这项以路桥系教师为主体的实践教学改革,为师生提供了优质的实训平台,锻炼了教师队伍,大大强化了学生技能。经过多年的实践探索,逐渐形成了路桥独有的“五合一”,即:教师与企业员工身份合一、学院课堂与施工现场合一、教学内容与生产任务合一、职业能力培养与生产活动合一、教学评价与完成生产任务合一的工学结合人才培养模式。依托路桥勘察设计项目,团队成员核心期刊发表专业论文13余篇;普通期刊发表专业论文21余篇;完成了9门课程的课程资源建设及教材出版;获得了两门国家级精品课程建设任务;一门国家级共享资源库建设任务,2013年道路桥梁工程技术教学团队获得“贵州省省级高等职业教育教学团队”称号;道路桥梁工程技术专业毕业生近年来就业率均在96%以上,取得了学生、学校、企业三满意的好成绩。
(二)依托项目,走“产学研”之路
通过外联内引,路桥勘察设计无论在勘察任务还是在技术上都得到了充分的保证和支持。至今完成公路勘察设计100余条,累计达1500多公里,设计完成通车高速公路里程300多公里。承担厅级科研项目5个,其中厅级科研《山区高等级公路横断面测量新技术研究》获得2012年贵州省公路学会科学技术二等奖。
(三)提高学生质量,让学生能就业也能创业
关键词:高填土路基,形成原因,病害,处理措施
高速公路作为社会现代文明的产物,对我国的经济发展和社会生活起到了具大的推动作用,因其全封闭、全立交的特点,为满足快速、安全、经济、舒适等社会发展需要,而得到迅速发展。高速公路的路堤由于多种原因一直偏高,平原地区平均高3 m~5 m,跨公路处高8 m~10 m,跨铁路处高10 m~12 m。高的路堤,必然带来建设资金增加、建设周期加长、技术难度加大、病害增多。建设初期,由于对某些问题重视不够,导致一些高填土路基早期病害的发生。
1.高速公路高路堤的形成原因
为充分发挥高速公路的功能,高速公路要求“全封闭,全立交”,因此为解决横向交通必须设置一些行人 行车通道。特别是在目前,我国尚存在大量的非机动车、慢速车及行人,必须从横向通道通过。高速公路大多处于经济较发达地区,人口较多,通道设置密度不得不相应增大。为满足发展速度较快的农机、部分汽车的通行能力,通道一般尽量高一些、宽一些。桥梁通道净高的制约是路堤平均填土高度较高的一个主要原因。高速公路在山区的普遍发展,使高填深挖路基逐渐增多,同时也是路堤填土较高的原因之一。从技术要求上来讲,路基填土高度只要在1.8 m~2.5 m就可以保证路基处于一种安全状态。
2.高路堤路基病害的表现形式
由于填土过高引起的路基病害形式有以下几种:不均匀下沉和路面不平、纵横向开裂、滑坍等。
3.高路堤病害形成的原因
3.1 土基承载能力不足造成地基变形过大
高速公路一般路线较长,所经地区可能会具有各种复杂的地形,特别是路线经过覆土层较厚的水田地及低洼地带,其承载能力大多较低,有很多在100 kPa以下,部分在100 kPa~150 kPa之间,并且土质天然密实度较低,加压时具有较大的变形和可压缩性。路基填土压实后密度在18 kN/m3~19 kN/m3之间,当路基填土高度达到4.5 m时,地表层压应力值为81 kPa~--85.5 kPa,如果考虑基层路面结构层,其容密度加权值还要加大。按地表承载力为100 kPa,干密度 kN 换算,允许填土高度约为5.4 m。由于沿线桥涵的控制,每条高速公路的路基填土高度大于5.4 m路段约占总长度的25%左右,再加上车辆的换算荷载,会形成较多路段的路基处外加荷载大于相应地段的地基承载力。可以认为那些地基承载力小于设计承载力值的地基是软弱地基。
在路基施工前,由于各种原因,对地基承载力探测不详尽,也未对地基承载力不够的路段进行验算和综合处理,仅对沟渠、坑塘、淤泥层等软弱地基进行了一些处理。导致路基和路面完成后开放交通时,局部位置和路段的路基仍未稳定,发生不均匀沉降,
从而导致路面的早期损坏。
3.2 施工质量难以控制造成土压实质量不足
实践证明,当压实度大于95%时,填高每增加1 m,工后沉降约为1 cm,而车辆荷载作用影响仅为80 em~150 cm深度,路基沉降主要是自重作用,因此,路基的层问压实显然成为控制的重点。路基压实度是保证路基强度及路面使用质量的关键,直接关系到路面的使用性能及寿命。而在高填土路段往往需要大量借土,而且取土场也很难控制在一个性质稳定的土场。科技论文。土质复杂,压实指标难以确定。对于一个施工路段,用同样的压实机械组合和压实遍数以及确定的同一个最大干密度,压实度随机取样结果不稳定。虽对不合格点进行处理,仍会造成路基施工压实不匀,如果路基压实度不足,在运营过程中,路面就可能产生辙槽、裂缝、沉陷等病害,使路面产生剪切破坏。有时为了赶上总体进度,有赶工期的现象,导致施工期间控制不严,自然沉降期不够,路面形成后在使用期间高填土段沉降仍在明显发生,导致路面早期损坏。现在使用弯沉检测路槽顶强度,作为路基强度控制指标,对高填土路基不够全面、准确,无法完全反映路基的实际状况。
3.3 水对路堤破坏作用
水是引起路基各种病害的主要因素,特别是我国南方省份年降水量大,山体地下水极其丰富,如处理不当,将会造成恶劣后果。排水防护工程设施不完善,排水不畅将造成高路堤路基和路面破坏。高填土路堤多在少雨的春季形成,少雨、缺水,难以保证最佳含水量及压实要求。科技论文。土的孔隙大,等到路基形成时,又多在夏季,必然要遭受夏季雨的冲刷损坏。即使是路面形成后,当路面排水不善时,雨水侵入路堤,造成路基浸水和软化,局部下沉塌陷,导致路面早期损坏。对填高3.5 m以上的路基,施工期问至少要经过一次夏季暴雨冲刷过程,而现在的高填土路基一般施工方法均是超宽填筑,再刷坡,然后再防护,加上填筑土质易被冲刷,由于防护和路基施工的不同步,造成土路堤暴露,被暴雨冲刷。当高填土路基不是全硬化防护和防护不完善时,也会在使用期间被暴雨冲刷,造成路堤和路面局部损坏。
4.高填土路基病害处理措施
4.1 采用换土法处理
对于表层软弱,土层较浅的路段,可将软土层清除,换填强度较高、透水性较好的材料进行处理,以达到提高路基整体强度的目的。
4.2 对软土层较深的地基用粉喷桩处理对高填土路基原地基承载力不够路段和明显的淤泥层、坑塘软弱段,采用直径50 cm,长15 m~20 m的粉喷桩进行处理。
4.3 严格控制含水量
必须严格检测用作填料土的含水量,只有在最佳含水量±2%的范围内才允许进行碾压。在施工现场主要用酒精燃烧法来测定填料土的含水量,如出现含水量 <㈨一2%时,需加水均匀拌和;当> n+2% 时,需要晾晒。
4.4 清表和挖除控制
在雨量充沛,雨季又长的地区,各种乔灌植被生长茂盛。为保证路基的填筑质量,在填筑前,必须对植被根系进行彻底挖除。
挖除后的根穴要进行分层夯实,达到规定的压实度。监理人员要对根穴压实进行抽检,按桩号位置做好记录,备查。清表与植根挖除后,按规定进行填前碾压。
4.5 反压坡道和挡土墙对高填土路堤的侧向约束作用利用反压坡道和挡土墙对高填土路堤的侧向约束作用提高高填土路堤的整体稳定性。科技论文。
4.6 对桥涵端部和高填深挖结合部,采用预先压浆处理桥涵端部和高填深挖结合部具有同样性质,即一侧较稳定,另一侧沉降随时间在变化,在两端接合部,采用预先压浆处理,减少了桥涵端部不均匀沉降和高填深挖结合部差异沉降,实践证明能起到较好的效果。
4.7 做好防排水设施
在山区为了将地下水畅通的排出路基以外,路段填方可专门设置碎石盲沟,将山体中的地下水引入河流。随着路基填筑高度的增加,更应及时排除路基顶面积水,根据纵断面高程的变化,每隔25 m~30 m设置一处临时排水水簸箕,这样既防止了雨水冲刷边坡造成冲沟,又能将路基顶面积水排出,避免路基顶面积水引发的各种病害,为路基雨后及时施工创造了条件。建设期间,在防水和排水设施方面加大投入,对高填方路基防冲刷、雨水侵入损坏和提高整体稳定能起到事半功倍的效果。
4.8 合理安排工期,确保高填土路堤有一年以上的预压期
如果能保证高填土路堤在建设期间通过科学组织,均衡施工,有一年以上的自然沉降期,就能消除沉降的60%~70%,有效减少通车后的沉降量,有利于路堤的后期稳定。
5.结语
高填土路基是高速公路为满足使用功能而迫不得已使用的一种建筑方式,在高速公路方案设计时,应从路线方案、分离式立交桥型选择等方面进行系统考虑,尽可能降低路堤填土高度。
参考文献
[1]张雨化.道路勘测设计[M].北京:人民交通出版社,2002.