城市地下空間工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)研究

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摘要：城市地下空間工程專業(yè)涉及的內(nèi)容具有點(diǎn)多、面廣、關(guān)聯(lián)性強(qiáng)、體系性強(qiáng)，畢業(yè)生將來(lái)從事的工作包括上部結(jié)構(gòu)、地下結(jié)構(gòu)、地下空間、基坑支護(hù)、隧道甚至海綿城市建設(shè)等領(lǐng)域。傳統(tǒng)的以地下空間、基坑支護(hù)等為內(nèi)容的畢業(yè)設(shè)計(jì)具有形式單一，覆蓋面小，學(xué)生難以得到全方位訓(xùn)練和能力提升。文章在研究專業(yè)特點(diǎn)和實(shí)踐環(huán)節(jié)作用的基礎(chǔ)上認(rèn)為，本專業(yè)的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）選題除了工程設(shè)計(jì)類和施工技術(shù)與管理類之外，應(yīng)加強(qiáng)研究開發(fā)類方面的訓(xùn)練，以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、工作能力和開拓精神。為此，在畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）選題、過(guò)程控制和答辯環(huán)節(jié)進(jìn)行了研究，將學(xué)生的畢業(yè)論文與聯(lián)絡(luò)通道施工、海綿城市建設(shè)等科研項(xiàng)目有機(jī)結(jié)合起來(lái)。經(jīng)過(guò)近十年的實(shí)踐，人才培養(yǎng)質(zhì)量得到了明顯提高。

關(guān)鍵詞：實(shí)踐教學(xué)；畢業(yè)論文；教學(xué)改革；研究

開發(fā)型社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)進(jìn)入新時(shí)代以來(lái)，停車場(chǎng)、商場(chǎng)、娛樂(lè)城、避難所等各種地下工程日益成為工程建設(shè)的重點(diǎn)。另外，隨著交通強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略的實(shí)施，隧道和地下車站建設(shè)也得到了迅猛發(fā)展。還有，海綿城市建設(shè)等新興環(huán)境問(wèn)題不斷向基于巖土理論的方向發(fā)展和滲透，與地下工程相關(guān)理論的關(guān)聯(lián)性越來(lái)越高。因此，地下空間工程專業(yè)的畢業(yè)生需求量不斷上升。鑒于此，培養(yǎng)高質(zhì)量、高素質(zhì)、能力強(qiáng)、學(xué)識(shí)廣的本科畢業(yè)生對(duì)我國(guó)地下空間建設(shè)具有特殊意義和價(jià)值[1]。畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）階段是培養(yǎng)目標(biāo)順利實(shí)現(xiàn)的重要環(huán)節(jié)，培養(yǎng)質(zhì)量好壞反映畢業(yè)生綜合能力和創(chuàng)新能力，并決定今后解決工程實(shí)踐問(wèn)題的能力。該階段的工作效率取決于老師的指導(dǎo)和學(xué)生的實(shí)踐兩個(gè)環(huán)節(jié)，需要雙方密切配合。畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）應(yīng)該是對(duì)所學(xué)知識(shí)的一次全面總結(jié)和能力提升。本文從專業(yè)特點(diǎn)、教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)現(xiàn)狀和存在問(wèn)題入手，研究了畢業(yè)生質(zhì)量不高和實(shí)踐能力下降的原因。從開題、過(guò)程指導(dǎo)與控制、答辯等環(huán)節(jié)入手，探討提高人才質(zhì)量的方法和措施。突破畢業(yè)設(shè)計(jì)題目局限于“基坑支護(hù)”、“隧道”、“地下商場(chǎng)和車站”等傳統(tǒng)內(nèi)容，忽略能力培養(yǎng)的現(xiàn)狀。通過(guò)增加題目類型和內(nèi)容比如海綿城市、凍結(jié)法施工、有限元計(jì)算、測(cè)試新手段、地下管廊、土體基本性質(zhì)研究，加強(qiáng)學(xué)生的能力培養(yǎng)，鍛煉科研能力、動(dòng)手能力和解決問(wèn)題的能力。

一、專業(yè)特點(diǎn)城市地下空間工程專業(yè)

[2]是一個(gè)特殊的專業(yè)，有的著眼于土木工程地下空間方向，有的著眼于采礦工程地下洞室方向，還有著眼于交通工程隧道方向的。就目前國(guó)內(nèi)外設(shè)置該專業(yè)的大學(xué)看，該專業(yè)來(lái)源于多個(gè)不同的一級(jí)學(xué)科。由于地下工程種類繁多，與其他專業(yè)相比，本專業(yè)的培養(yǎng)目的相對(duì)較高。我校城市地下空間工程專業(yè)來(lái)源于土木工程一級(jí)學(xué)科，培養(yǎng)目標(biāo)是適應(yīng)社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)需要，德、智、體全面發(fā)展，具備土木工程學(xué)科基本原理和基本知識(shí)，掌握城市地下空間工程專業(yè)的基本技能和知識(shí)，能在城市地下民用與商業(yè)工程、市政工程、巖土工程等領(lǐng)域從事設(shè)計(jì)、研究、施工與管理等方面的復(fù)合型工程技術(shù)人才。可見(jiàn)，基礎(chǔ)扎實(shí)、知識(shí)面寬、實(shí)踐能力強(qiáng)、綜合素質(zhì)高、具有創(chuàng)新意識(shí)和國(guó)際視野，是畢業(yè)生應(yīng)該具有的基本素質(zhì)。畢業(yè)生應(yīng)該掌握地下混凝土結(jié)構(gòu)、地鐵工程、隧道工程、基礎(chǔ)工程的分析與設(shè)計(jì)方法，具有地下工程規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理、測(cè)試和管理能力，了解地下空間工程方面的理論前沿、發(fā)展動(dòng)態(tài)和行業(yè)需求，具有初步的科學(xué)研究和實(shí)際工作能力，具有較強(qiáng)的自學(xué)能力、創(chuàng)新意識(shí)和較高的綜合素質(zhì)，具有一定的批判性思維能力。不難看到，任何一個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)題目都難以應(yīng)對(duì)本專業(yè)知識(shí)點(diǎn)多、類型復(fù)雜、覆蓋范圍廣等特點(diǎn)，因此加強(qiáng)能力訓(xùn)練和提升是提高培養(yǎng)質(zhì)量的關(guān)鍵所在。

二、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的作用

本專業(yè)可供選擇的題目或方向較多，包括隧道、地下車站、防空洞、地下核設(shè)施、基坑、基礎(chǔ)等的設(shè)計(jì)、施工管理、施工過(guò)程數(shù)值模擬等。通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)，達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生綜合分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力、組織管理和社交能力，提升學(xué)習(xí)能力和工作能力，錘煉嚴(yán)謹(jǐn)、扎實(shí)的工作作風(fēng)和事業(yè)心責(zé)任感[3]。為將來(lái)走上工作崗位，順利完成各種任務(wù)奠定基礎(chǔ)。畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的是：1.鞏固和加深已學(xué)知識(shí)；2.提高知識(shí)的運(yùn)用能力；3.掌握地下工程設(shè)計(jì)的基本程序和方法；4.了解有關(guān)的建設(shè)方針和政策；5.正確使用各種規(guī)范和規(guī)程；6.提高認(rèn)識(shí)國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀的能力；7.培養(yǎng)調(diào)查研究能力和理論聯(lián)系實(shí)際能力；8.培養(yǎng)從經(jīng)濟(jì)、技術(shù)觀點(diǎn)解決問(wèn)題的能力；9.培養(yǎng)表達(dá)和交流能力。畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）是學(xué)生畢業(yè)前的最后學(xué)習(xí)、綜合訓(xùn)練和能力提升階段，是對(duì)所學(xué)全部課程的總結(jié)和升華，也是對(duì)學(xué)生綜合素質(zhì)與工程實(shí)踐能力的全面錘煉和檢驗(yàn)，是實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)目標(biāo)的重要實(shí)踐和最后環(huán)節(jié)。以往城市地下空間工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)題目局限于“基坑支護(hù)”、“隧道”、“地下商場(chǎng)和車站”等傳統(tǒng)內(nèi)容，學(xué)生可選范圍小，且與后期工作屬性明顯脫鉤。針對(duì)地下工程種類多、分布廣等特點(diǎn)，進(jìn)行比如海綿城市、凍結(jié)法施工、測(cè)試等內(nèi)容為載體的訓(xùn)練和能力提升，可以作為畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）階段的選題內(nèi)容。這與“畢業(yè)設(shè)計(jì)的內(nèi)容要符合教學(xué)基本要求，盡量結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)、科研任務(wù)”的要求相適應(yīng)。也符合“設(shè)計(jì)或論文內(nèi)容要有足夠深度，使學(xué)生達(dá)到本專業(yè)基本訓(xùn)練；對(duì)能力強(qiáng)的學(xué)生，可適當(dāng)加深加寬”的培養(yǎng)理念[5]。

三、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）分類

本專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）至少可以包括工程設(shè)計(jì)類、施工技術(shù)與管理類和研究開發(fā)類。（一）工程設(shè)計(jì)類。工程設(shè)計(jì)類可選用具有代表性的地下車站等各類地下工程和基坑支護(hù)與開挖等施工環(huán)節(jié)和過(guò)程作為設(shè)計(jì)選題。設(shè)計(jì)內(nèi)容包括平面、剖面、立面和構(gòu)造設(shè)計(jì)；結(jié)構(gòu)布置；土壓力和水壓力等荷載的計(jì)算；主要構(gòu)件和巖土體的內(nèi)力、強(qiáng)度計(jì)算；施工圖繪制；施工過(guò)程計(jì)算和設(shè)計(jì)等。（二）施工技術(shù)與管理類。施工技術(shù)與管理類的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）內(nèi)容包括施工方案設(shè)計(jì)；施工組織設(shè)計(jì)；單位或分部工程概預(yù)算；投資控制；技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證和比較等。（三）研究開發(fā)類。研究開發(fā)類一般以畢業(yè)論文的形式出現(xiàn)，可以就某一真實(shí)或虛擬研究項(xiàng)目的某一方面開展研究并撰寫論文，包括摘要、正文、結(jié)論、致謝、參考文獻(xiàn)等。其中正文是論文的主體，應(yīng)闡明研究的目的意義必要性、研究?jī)?nèi)容、研究方案、技術(shù)路線、研究結(jié)果、研究結(jié)論等[4]。

四、選題注意事項(xiàng)

選題內(nèi)容和題目要分散，盡量不要雷同以促進(jìn)學(xué)生獨(dú)立思考。選題難易要適中，要結(jié)合學(xué)生就業(yè)方向，以調(diào)動(dòng)積極性。可以“真題真做”，也可以“假題真做”，最大限度地提高學(xué)生分析和解決實(shí)際問(wèn)題、從事科學(xué)研究和開發(fā)的能力。讓學(xué)生充分認(rèn)識(shí)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的重要性，調(diào)動(dòng)其主觀能動(dòng)性，鼓勵(lì)提出創(chuàng)造性問(wèn)題，鼓勵(lì)采用新理念、新技術(shù)、新方法解決新舊問(wèn)題[6]。選題應(yīng)考慮學(xué)校的專業(yè)背景，比如對(duì)于采礦型，選題主要集中在煤礦巷道設(shè)計(jì)與施工、隧道斷面設(shè)計(jì)與施工等方向；對(duì)于土木工程型城市地下空間工程專業(yè)，選題主要集中在基坑支護(hù)、隧道、地下商場(chǎng)和車站等方向。我校城市地下空間工程專業(yè)屬于土木工程型的，在選題過(guò)程中不斷提高覆蓋面和覆蓋范圍，除了傳統(tǒng)內(nèi)容外，還增設(shè)了一些相關(guān)領(lǐng)域研究方向[9]。1.增加以海綿城市為主題的畢業(yè)論文選題，具體包括透水構(gòu)件制作，加裝透水構(gòu)件后地表的雨水下滲量和下滲速度研究等。2.增加以凍結(jié)法施工等新興施工方法為主的畢業(yè)論文選題，包括土體熱參數(shù)影響因素研究，凍土溫度場(chǎng)數(shù)值模擬等。3.增加測(cè)試技術(shù)應(yīng)用和研究方面的選題，包括不同荷載作用下土體中的應(yīng)力應(yīng)變，施工過(guò)程中地下結(jié)構(gòu)應(yīng)力變化及穩(wěn)定性分析等。4.增加以城市地下管廊計(jì)算為主的選題，增加地震作用下隧道、建筑物安全穩(wěn)定性研究選題。5.增加多種因素影響下土的性質(zhì)研究和復(fù)雜荷載作業(yè)時(shí)的樁體變形與承載力研究。增加選題范圍的目的是加強(qiáng)畢業(yè)設(shè)計(jì)和畢業(yè)論文對(duì)本專業(yè)的適應(yīng)性研究，探索寬基礎(chǔ)、多口徑、多路徑、多目標(biāo)的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）綜合訓(xùn)練方案和考核方案[8]。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，本專業(yè)近五年的論文選題類型有三十多個(gè)，多數(shù)題目具有一定的新穎性和挑戰(zhàn)性，學(xué)生得到了鍛煉，效果良好，比如《聯(lián)絡(luò)通道凍結(jié)法施工過(guò)程模擬》、《反壓土在基坑開挖過(guò)程中的作用》、《凍土的熱參數(shù)研究》、《一種土層入滲裝置的有限元模擬》、《一種微型砂石滲井的研制及滲水性分析》、《一種強(qiáng)透水磚的研究及其應(yīng)用》、《聯(lián)絡(luò)通道設(shè)計(jì)和施工過(guò)程有限元模擬》、《電滲作用下水分遷移特性研究》、《軟土地層中深基坑開挖對(duì)下臥隧道影響的三維數(shù)值模擬研究》、《地下結(jié)構(gòu)與鄰近建筑物地震相互作用數(shù)值模擬》、《土壓力平衡盾構(gòu)刀盤扭矩模擬試驗(yàn)與數(shù)值模擬分析》等。

五、過(guò)程引導(dǎo)與指導(dǎo)

采用教師講解、試驗(yàn)指導(dǎo)、相關(guān)軟件集中學(xué)習(xí)、集體討論、成果總結(jié)等方式[7]。1.方向指導(dǎo)。指導(dǎo)教師對(duì)選題內(nèi)容、研究要點(diǎn)、主要寫作思路等進(jìn)行講解教學(xué)，包括所選設(shè)計(jì)的計(jì)算書內(nèi)容、計(jì)算要點(diǎn)、論文寫作大綱、寫作思路與邏輯等。2.指導(dǎo)教師對(duì)畢業(yè)生選題所涉及的相關(guān)試驗(yàn)進(jìn)行概念、思路、操作等方面的指導(dǎo)。例如滲透實(shí)驗(yàn)、模型試驗(yàn)等一些基本試驗(yàn)。3.同一畢業(yè)討論組的同學(xué)定期進(jìn)行集體討論，確定畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）完成進(jìn)度，并對(duì)寫作過(guò)程中的經(jīng)驗(yàn)及問(wèn)題進(jìn)行總結(jié)。4.調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)的主動(dòng)性。鼓勵(lì)學(xué)生主動(dòng)積極的學(xué)習(xí)，在自學(xué)中強(qiáng)化學(xué)過(guò)的知識(shí)點(diǎn)，進(jìn)而應(yīng)用到研究論文中。只有主動(dòng)學(xué)習(xí)，才能盡快解決研究中遇到的各種問(wèn)題。5.通過(guò)各種手段加強(qiáng)溝通和交流。通過(guò)面對(duì)面討論或新媒體，建立小組之間相互討論的有效途徑。針對(duì)共性問(wèn)題，指導(dǎo)教師進(jìn)行及時(shí)詳細(xì)的解答和說(shuō)明。6.建立階段性成果檢查制度。對(duì)畢業(yè)論文過(guò)程中存在的問(wèn)題及時(shí)指出和更正，能最大限度地避免學(xué)生走彎路。7.論文寫作的規(guī)范性。畢業(yè)論文的內(nèi)容和格式應(yīng)符合相關(guān)規(guī)范要求，學(xué)生和老師都應(yīng)知曉具體要求。做到內(nèi)容健康正確無(wú)錯(cuò)誤，摘要、目錄、頁(yè)眉、頁(yè)腳符合規(guī)范要求，大小寫、段落正確無(wú)誤。8.對(duì)于選題需要數(shù)值模擬的學(xué)生，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行軟件集中教學(xué)和培訓(xùn)，比如CAD、天正等繪圖軟件，以及Abaqus、Ansys、Midas等數(shù)值模擬軟件[10]。

六、答辯演練

答辯之前一定要進(jìn)行至少二次演練，分別安排在正式答辯之前的第15天和第5天左右，以便學(xué)生在得到教師評(píng)價(jià)后有充足的時(shí)間進(jìn)一步完善和修改論文。畢業(yè)論文答辯最好采用PPT形式以便學(xué)生得到全方位鍛煉。如果缺少答辯演練和老師的咨詢，答辯過(guò)程中會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)重點(diǎn)不突出、邏輯混亂、耗時(shí)過(guò)短或過(guò)長(zhǎng)、文字錯(cuò)誤、排版不規(guī)范等問(wèn)題。指導(dǎo)老師對(duì)匯報(bào)過(guò)程學(xué)生的用語(yǔ)、姿態(tài)、禮儀也要及時(shí)指正。如果必要，可以進(jìn)行第三次演練，直到達(dá)到理想的結(jié)果為止。

七、結(jié)論

為解決本專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目單一問(wèn)題，本文分析了畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）對(duì)城市地下空間工程專業(yè)的適應(yīng)性和二者的優(yōu)缺點(diǎn)，探索了增加選題內(nèi)容和形式的方法和途徑，在得到改進(jìn)方向的基礎(chǔ)上，增加和強(qiáng)化了研究開發(fā)類方面的選題內(nèi)容和訓(xùn)練。通過(guò)幾年的實(shí)踐，學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、工作能力和開拓精神，在畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）階段得到了明顯提升，人才培養(yǎng)質(zhì)量得到了提高。

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作者:李順群 柴壽喜 劉舉 周亞?wèn)| 單位:天津城建大學(xué)