地基處理課程實踐教學改革研究

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

關鍵詞：地基處理；教學思路；實踐教學改革

中圖分類號：G642文獻標志碼：A文章編號：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）專業的一門必修課程，同時也是水文地質與工程地質、土力學及及基礎工程等系列巖土類課程的總結課程之一[1-4]。在學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就是地基處理課程。但在以往地基處理課程講授過程中發現，學生在學習過程中存在一些問題：一是土力學課程開設較早，學生對土力學基本理論認識模糊，有遺忘，導致在講授地基處理機理部分內容時學生無法及時掌握、消化；二是地基處理課程本身的特點決定了課程每章節的內容相對獨立，前后關聯性不強，學生不易把握知識的主脈。三是，地基處理課程涉及的知識體系龐雜，每章的施工方法與質量檢測都顯得枯燥無味。為此，在總結近5年該課程課堂教學經驗基礎之上，嘗試對地基處理課程的實踐教學進行改革[5-10]。

二 、實踐教學改革思路

（一）重組緒論知識框架，融前期相關課程內容于緒論講授中

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

土力學課程的研究對象是土，是一門講授土體變形、強度、滲流三大特性的專業基礎課程，專業性和和實踐性很強，對地基處理課程影響最大。在知識結構上本身呈現出循序漸進的特點，除了土的滲透性部分可適當調整位置，其他部分章節基本環環相扣，為后一章作鋪墊，其最終的知識落腳點放在地基承載力部分，而恰恰是這部分知識至關重要，為基礎工程與地基處理課程的教與學奠定良好基礎。以往在土力學教學中由于對后續課程了解不夠或受教學學時的限制，土力學課程在教學過程中容易出現頭重腳輕的現象，即前幾章講得比較詳細，到了后面的地基承載力部分或不講，或一帶而過。當學生進入地基處理課程學習時，常感到很多知識點不知來龍去脈，因此，在講授地基處理課程前，必須將地基承載力等部分內容補充到地基處理課程緒論部分。

（二）將通用的質量檢測內容獨立成章，系統講解

讓學生掌握地基處理質量檢測的共性原理與方法，能針對不同土質、不同要求選擇具體的地基處理檢測方法，學以致用，舉一反三。設計具體的工程案例，根據地基處理的影響因素綜合分析確定準確的地基處理檢測方法。

地基處理是巖土工程領域中的一種工程處理技術手段，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，需要進行工后檢測。雖然地基處理的方法有20多種，但是施工完成后的地基質量檢測方法基本相同，差異僅僅是檢測點數量的多少。如果依照課程體系順序，按照每種地基處理方法的概述—地基處理機理—施工方法—觀測與檢測組織教學，既顯得累贅述，又不利于學生掌握。為此 ，在講授完課程緒論之后，緊接著進入第二章節——地基處理監測與檢驗方法。經過總結和提煉后得出地基處理具體的檢測、監測方法有鉆孔取樣、靜力觸探試驗、輕便觸探試驗、標準貫入試驗、載荷試驗、取芯試驗、波速測試、注水試驗、拉拔試驗等。在檢測手段和方法的選擇時，或采用單獨檢測，或多種方法相結合，如圖1所示。地基檢測通常包括樁間土的擠密效果檢測、地基的承載力檢測、地基的防滲檢測，而這三方面正是土力學課程中土的三大特性再現。

（三）預留案例，讓學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與方法之前，選擇具有代表性的工程案例，讓學生置身于具體技術問題情境中，帶著問題進行前期的知識檢索與準備，重溫、回顧已學知識。

講授完緒論和檢測方法兩章內容后，即可進入第三章的講解。實際上第三章以及之后的各章節內容不存在遞進關系，可以前后調換。以第三章換填法地基處理為例，理解和掌握該章內容并不難，但是要掌握透徹，則要下足功夫、做好預習。換填材料的不同就出現了不同墊層種類，由于不同的墊層適用范圍不同，有嚴格的區分，在工程實踐中如何掌握和理解這些區別非常重要。深刻理解碎石、素土、灰土、高爐干渣、粉煤灰的物理、力學甚至化學性質，其適用范圍顯而易見，如圖2所示。因此，在學習該章節內容前，預先布置碎石、素土、灰土、高爐干渣、粉煤灰的物理、力學性質區別與化學成分分析；工程地質與土力學課程中涉及的知識點重現；淤泥、淤泥質土、濕陷性黃土、素填土、雜填土的區別等作業，讓學生帶著問題查閱資料，并分析歸納總結。

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

排水固結法的機理、施工方法、機具等知識點不難，難點在砂井地基固結度的計算，涉及高等數學的偏導、偏微分知識，學生必須提前預習，掌握這些預備知識。

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

其他章節諸如強夯、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。這與課程作為一門交叉學科課程的特點有關，都需要學生提前做好前期的知識儲備。

（四）搜集實踐中的地基處理實物圖片、視頻，努力使課程內容直觀化

地基處理實踐性極強，需要配合大量實踐現象及工程實物圖片、視頻資料。為此，搜集大量圖片、視頻，制作地基處理現場施工簡報以豐富課堂內容，擴大課程信息量，從視覺上刺激學生專心聽講，從而構建內涵豐富的多媒體課堂教學模式，如圖3所示。巖土設計、施工單位實際的地基處理操作流程、施工簡報是最寶貴、最真實有效的教學素材。對于施工簡報一般選取實踐工程中已經取得成功的項目案例，以北京某地基處理公司在北京市朝陽新區高層建筑物的地基處理為例，項目涉及降水、土方開挖、基坑支護和抗拔樁的設計與施工等與地基處理課程密切相關的實踐內容。項目實施具體步驟即基本工序：降水井施工及抽排水系統安裝、調試、運行→上部土方開挖及土釘墻支護→護坡樁→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，施工簡報是施工單位存檔的重要技術資料，也是學習最真實、最客觀的資料，圖4是該項目關鍵施工步驟展示。

經驗與實踐探索并重是地基處理課程的一大特點，經驗是已有的，而對于新問題需要實踐探索，各種地基處理手段也在不斷革新和發展中，革新的過程就是科研創新的過程，也是巖土學科科研成果的運用，當施工地質環境發生改變，地基處理手段可能也會產生新的工程問題；因此，在地基處理的過程中應該多關注地基處理相關的科研動態，及時將新的技術處理方法引入課堂，諸如：堆載預壓與真空排水固結方法、二次劈裂注漿與壓力分散性錨固手段等。對于這些由實踐而來的科研生產成果，在地基處理課程講授過程中應該給予及時的關注與追蹤，在恰當的時候可作為地基處理課程體系的一部分內容納入課程講授之中。

三、結語

基于地基處理課程的課堂教學經驗積累，剖析了地基處理課程體系的特點，并針對性地提出了地基處理課程教學改革的方向，給出了課程的整體教學思路，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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