地基處理課程實(shí)踐教學(xué)改革研究

摘要：地基處理課程涉及的知識(shí)體系龐雜，是系列巖土課程群的總結(jié)課程之一。在厘清地基處理課程體系特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，提出了適合地基處理自身特點(diǎn)的教學(xué)思路及其實(shí)踐教學(xué)改革方法，為今后地基處理課程教材的編寫及課堂教學(xué)提供借鑒。

關(guān)鍵詞：地基處理；教學(xué)思路；實(shí)踐教學(xué)改革

中圖分類號(hào)：G642文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：10052909（2018）03006205一、問題的引出

地基處理課程是工程類（土木工程、交通土建等）專業(yè)的一門必修課程，同時(shí)也是水文地質(zhì)與工程地質(zhì)、土力學(xué)及及基礎(chǔ)工程等系列巖土類課程的總結(jié)課程之一[1-4]。在學(xué)完以上巖土課程體系中的諸多課程之后，該課程群體系的最終落腳點(diǎn)就是地基處理課程。但在以往地基處理課程講授過程中發(fā)現(xiàn)，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中存在一些問題：一是土力學(xué)課程開設(shè)較早，學(xué)生對(duì)土力學(xué)基本理論認(rèn)識(shí)模糊，有遺忘，導(dǎo)致在講授地基處理機(jī)理部分內(nèi)容時(shí)學(xué)生無法及時(shí)掌握、消化；二是地基處理課程本身的特點(diǎn)決定了課程每章節(jié)的內(nèi)容相對(duì)獨(dú)立，前后關(guān)聯(lián)性不強(qiáng)，學(xué)生不易把握知識(shí)的主脈。三是，地基處理課程涉及的知識(shí)體系龐雜，每章的施工方法與質(zhì)量檢測(cè)都顯得枯燥無味。為此，在總結(jié)近5年該課程課堂教學(xué)經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)之上，嘗試對(duì)地基處理課程的實(shí)踐教學(xué)進(jìn)行改革[5-10]。

二 、實(shí)踐教學(xué)改革思路

（一）重組緒論知識(shí)框架，融前期相關(guān)課程內(nèi)容于緒論講授中

改變緒論僅介紹“該課程講什么”的疑問，重點(diǎn)把握“該門課程有何作用”這一關(guān)鍵問題，并為此提出地基處理所涉及的問題。剖析土力學(xué)課程在地基處理中的作用，歸納土力學(xué)課程中諸多基礎(chǔ)理論，諸如地基承載力理論對(duì)地基處理技術(shù)的鋪墊作用。通過對(duì)前期課程的回顧、歸納總結(jié)，使原本模糊的知識(shí)變得清晰，再通過教師的引導(dǎo)充實(shí)課堂。將工程地質(zhì)、土力學(xué)等課程相關(guān)知識(shí)點(diǎn)有機(jī)地融入地基處理課程緒論章節(jié)，體現(xiàn)其必要性，又不顯得贅述[11]。

土力學(xué)課程的研究對(duì)象是土，是一門講授土體變形、強(qiáng)度、滲流三大特性的專業(yè)基礎(chǔ)課程，專業(yè)性和和實(shí)踐性很強(qiáng)，對(duì)地基處理課程影響最大。在知識(shí)結(jié)構(gòu)上本身呈現(xiàn)出循序漸進(jìn)的特點(diǎn)，除了土的滲透性部分可適當(dāng)調(diào)整位置，其他部分章節(jié)基本環(huán)環(huán)相扣，為后一章作鋪墊，其最終的知識(shí)落腳點(diǎn)放在地基承載力部分，而恰恰是這部分知識(shí)至關(guān)重要，為基礎(chǔ)工程與地基處理課程的教與學(xué)奠定良好基礎(chǔ)。以往在土力學(xué)教學(xué)中由于對(duì)后續(xù)課程了解不夠或受教學(xué)學(xué)時(shí)的限制，土力學(xué)課程在教學(xué)過程中容易出現(xiàn)頭重腳輕的現(xiàn)象，即前幾章講得比較詳細(xì)，到了后面的地基承載力部分或不講，或一帶而過。當(dāng)學(xué)生進(jìn)入地基處理課程學(xué)習(xí)時(shí)，常感到很多知識(shí)點(diǎn)不知來龍去脈，因此，在講授地基處理課程前，必須將地基承載力等部分內(nèi)容補(bǔ)充到地基處理課程緒論部分。

（二）將通用的質(zhì)量檢測(cè)內(nèi)容獨(dú)立成章，系統(tǒng)講解

讓學(xué)生掌握地基處理質(zhì)量檢測(cè)的共性原理與方法，能針對(duì)不同土質(zhì)、不同要求選擇具體的地基處理檢測(cè)方法，學(xué)以致用，舉一反三。設(shè)計(jì)具體的工程案例，根據(jù)地基處理的影響因素綜合分析確定準(zhǔn)確的地基處理檢測(cè)方法。

地基處理是巖土工程領(lǐng)域中的一種工程處理技術(shù)手段，地基課程中諸多地基處理方法與手段的可行性與處理后的效果如何，需要進(jìn)行工后檢測(cè)。雖然地基處理的方法有20多種，但是施工完成后的地基質(zhì)量檢測(cè)方法基本相同，差異僅僅是檢測(cè)點(diǎn)數(shù)量的多少。如果依照課程體系順序，按照每種地基處理方法的概述—地基處理機(jī)理—施工方法—觀測(cè)與檢測(cè)組織教學(xué)，既顯得累贅述，又不利于學(xué)生掌握。為此 ，在講授完課程緒論之后，緊接著進(jìn)入第二章節(jié)——地基處理監(jiān)測(cè)與檢驗(yàn)方法。經(jīng)過總結(jié)和提煉后得出地基處理具體的檢測(cè)、監(jiān)測(cè)方法有鉆孔取樣、靜力觸探試驗(yàn)、輕便觸探試驗(yàn)、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)、載荷試驗(yàn)、取芯試驗(yàn)、波速測(cè)試、注水試驗(yàn)、拉拔試驗(yàn)等。在檢測(cè)手段和方法的選擇時(shí)，或采用單獨(dú)檢測(cè)，或多種方法相結(jié)合，如圖1所示。地基檢測(cè)通常包括樁間土的擠密效果檢測(cè)、地基的承載力檢測(cè)、地基的防滲檢測(cè)，而這三方面正是土力學(xué)課程中土的三大特性再現(xiàn)。

（三）預(yù)留案例，讓學(xué)生帶著問題尋求地基處理方法

在講授一種新的地基處理技術(shù)與方法之前，選擇具有代表性的工程案例，讓學(xué)生置身于具體技術(shù)問題情境中，帶著問題進(jìn)行前期的知識(shí)檢索與準(zhǔn)備，重溫、回顧已學(xué)知識(shí)。

講授完緒論和檢測(cè)方法兩章內(nèi)容后，即可進(jìn)入第三章的講解。實(shí)際上第三章以及之后的各章節(jié)內(nèi)容不存在遞進(jìn)關(guān)系，可以前后調(diào)換。以第三章?lián)Q填法地基處理為例，理解和掌握該章內(nèi)容并不難，但是要掌握透徹，則要下足功夫、做好預(yù)習(xí)。換填材料的不同就出現(xiàn)了不同墊層種類，由于不同的墊層適用范圍不同，有嚴(yán)格的區(qū)分，在工程實(shí)踐中如何掌握和理解這些區(qū)別非常重要。深刻理解碎石、素土、灰土、高爐干渣、粉煤灰的物理、力學(xué)甚至化學(xué)性質(zhì)，其適用范圍顯而易見，如圖2所示。因此，在學(xué)習(xí)該章節(jié)內(nèi)容前，預(yù)先布置碎石、素土、灰土、高爐干渣、粉煤灰的物理、力學(xué)性質(zhì)區(qū)別與化學(xué)成分分析；工程地質(zhì)與土力學(xué)課程中涉及的知識(shí)點(diǎn)重現(xiàn)；淤泥、淤泥質(zhì)土、濕陷性黃土、素填土、雜填土的區(qū)別等作業(yè)，讓學(xué)生帶著問題查閱資料，并分析歸納總結(jié)。

石灰樁地基處理方法是一種典型和常用的方法，要掌握好該章節(jié)知識(shí)點(diǎn)，必然涉及前期甚至中學(xué)時(shí)代的化學(xué)知識(shí)，如生石灰、熟石灰、消石灰、石灰塊等基本概念，這些概念看似簡(jiǎn)單，但放在一起容易混淆，因此，講授該章之前學(xué)生應(yīng)提前檢索并自行歸納總結(jié)。

排水固結(jié)法的機(jī)理、施工方法、機(jī)具等知識(shí)點(diǎn)不難，難點(diǎn)在砂井地基固結(jié)度的計(jì)算，涉及高等數(shù)學(xué)的偏導(dǎo)、偏微分知識(shí)，學(xué)生必須提前預(yù)習(xí)，掌握這些預(yù)備知識(shí)。

灌漿法涉及的主要物質(zhì)是水泥漿，不同情況下對(duì)水泥漿的附加劑及摻量要求不同，因此，學(xué)生要提前搜集、了解速凝劑、緩凝劑、流動(dòng)劑、加氣劑、膨脹劑、防水析劑的成分、作用及用途。

其他章節(jié)諸如強(qiáng)夯、碎石樁法、土樁、水泥土攪拌法、高壓噴射注漿法、土工合成材料等各種地基處理方法都不同程度地涉及大量的課外知識(shí)。這與課程作為一門交叉學(xué)科課程的特點(diǎn)有關(guān)，都需要學(xué)生提前做好前期的知識(shí)儲(chǔ)備。

（四）搜集實(shí)踐中的地基處理實(shí)物圖片、視頻，努力使課程內(nèi)容直觀化

地基處理實(shí)踐性極強(qiáng)，需要配合大量實(shí)踐現(xiàn)象及工程實(shí)物圖片、視頻資料。為此，搜集大量圖片、視頻，制作地基處理現(xiàn)場(chǎng)施工簡(jiǎn)報(bào)以豐富課堂內(nèi)容，擴(kuò)大課程信息量，從視覺上刺激學(xué)生專心聽講，從而構(gòu)建內(nèi)涵豐富的多媒體課堂教學(xué)模式，如圖3所示。巖土設(shè)計(jì)、施工單位實(shí)際的地基處理操作流程、施工簡(jiǎn)報(bào)是最寶貴、最真實(shí)有效的教學(xué)素材。對(duì)于施工簡(jiǎn)報(bào)一般選取實(shí)踐工程中已經(jīng)取得成功的項(xiàng)目案例，以北京某地基處理公司在北京市朝陽(yáng)新區(qū)高層建筑物的地基處理為例，項(xiàng)目涉及降水、土方開挖、基坑支護(hù)和抗拔樁的設(shè)計(jì)與施工等與地基處理課程密切相關(guān)的實(shí)踐內(nèi)容。項(xiàng)目實(shí)施具體步驟即基本工序：降水井施工及抽排水系統(tǒng)安裝、調(diào)試、運(yùn)行→上部土方開挖及土釘墻支護(hù)→護(hù)坡樁→第一道錨索→冠梁→土方開挖及第二道錨索→ 第四道錨索→抗拔樁，施工簡(jiǎn)報(bào)是施工單位存檔的重要技術(shù)資料，也是學(xué)習(xí)最真實(shí)、最客觀的資料，圖4是該項(xiàng)目關(guān)鍵施工步驟展示。

經(jīng)驗(yàn)與實(shí)踐探索并重是地基處理課程的一大特點(diǎn)，經(jīng)驗(yàn)是已有的，而對(duì)于新問題需要實(shí)踐探索，各種地基處理手段也在不斷革新和發(fā)展中，革新的過程就是科研創(chuàng)新的過程，也是巖土學(xué)科科研成果的運(yùn)用，當(dāng)施工地質(zhì)環(huán)境發(fā)生改變，地基處理手段可能也會(huì)產(chǎn)生新的工程問題；因此，在地基處理的過程中應(yīng)該多關(guān)注地基處理相關(guān)的科研動(dòng)態(tài)，及時(shí)將新的技術(shù)處理方法引入課堂，諸如：堆載預(yù)壓與真空排水固結(jié)方法、二次劈裂注漿與壓力分散性錨固手段等。對(duì)于這些由實(shí)踐而來的科研生產(chǎn)成果，在地基處理課程講授過程中應(yīng)該給予及時(shí)的關(guān)注與追蹤，在恰當(dāng)?shù)臅r(shí)候可作為地基處理課程體系的一部分內(nèi)容納入課程講授之中。

三、結(jié)語(yǔ)

基于地基處理課程的課堂教學(xué)經(jīng)驗(yàn)積累，剖析了地基處理課程體系的特點(diǎn)，并針對(duì)性地提出了地基處理課程教學(xué)改革的方向，給出了課程的整體教學(xué)思路，為今后地基處理課程教材編寫及再版提供了思路。

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