時間：2023-03-17 18:11:33
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2港口建設(shè)工程水土流失的主要防治措施
2.1制定出詳細(xì)的水土保持措施計劃
根據(jù)工程項目的具體情況制定水土保持措施計劃，首先是陸域工程的水土保持措施計劃，根據(jù)項目建設(shè)過程中各防治分區(qū)水土流失狀況、危害程度、水土流失防治目標(biāo)、工程建設(shè)特點、已有的防治措施等進(jìn)行合理、全面、系統(tǒng)的規(guī)劃，提出不同地形單元上新增的水土保持措施，最終形成一個完整的工程措施、植物措施和臨時措施相結(jié)合的水土流失防治體系，保護(hù)工程建設(shè)區(qū)域內(nèi)的生態(tài)環(huán)境，保證工程建設(shè)的正常開展。如圖1所示為工程建設(shè)區(qū)水土流失防治體系。其次是水域工程建設(shè)，其需要考慮防洪泄洪、航運需要，施工應(yīng)遵循以下幾個原則:(1)施工前做好水下地形地勢測繪工作，將項目區(qū)中各關(guān)鍵點的控制高程、需方量等標(biāo)志出來，確保航道運行的安全。(2)及時組織有資質(zhì)單位做好防洪泄洪專項檢查和評審工作。(3)不得影響周圍居民的正常生活，合理布設(shè)綜合利用區(qū)。(4)加強(qiáng)施工階段的監(jiān)測，在利用區(qū)的上下游設(shè)置監(jiān)測斷面，密切關(guān)注斷面的含量變化情況。
2.2堅持港口建設(shè)水土保持原則
在水土流失的防治上，始終堅持“預(yù)防為主、保護(hù)優(yōu)先、全面規(guī)劃、綜合治理、因地制宜、突出重點、科學(xué)管理、注重實效”等原則，以港口的水土保持為重點，開展系統(tǒng)的水土保持工作，將工程措施、植物措施、耕地措施、臨時措施綜合起來，進(jìn)行綜合整治，起到既保持水土，又改變該港口生態(tài)環(huán)境和周圍農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件的效果，促進(jìn)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，促進(jìn)人與自然的和諧相處。
2.3港口建設(shè)工程開始之前的水土流失防護(hù)
在碼頭區(qū)等建筑物基礎(chǔ)開挖等工程之前，先對項目區(qū)進(jìn)行表土剝離，剝離表土臨時集中堆放用于棄土場，用于后期土地平整和綠化。表土剝離對保護(hù)寶貴的表土資源起到重要作用，剝離的表土用于后期綠化土回覆，解決了綠化土來源的問題，符合水土保持法律法規(guī)的要求，對減少水土流失起到積極作用。在陸域工程區(qū)道路一側(cè)修筑梯形排水溝，同時在坡腳修筑排水順接工程，在橫縱排水溝銜接處布設(shè)臨時沉沙池。各功能區(qū)通過四周的排水溝收集雨水，匯集后通過沉沙池排出。例如:棗莊港臺兒莊港區(qū)散雜貨泊位工程的水土保持中，其工程措施主要包括錨地開挖、港池開挖及護(hù)岸等水域作業(yè)帶，與水土保持相關(guān)的主體設(shè)計主要是護(hù)岸防護(hù)，護(hù)岸采用斜坡式，結(jié)構(gòu)采用漿砌塊石，防護(hù)長度為1293m。護(hù)岸斷面分兩段，護(hù)面結(jié)構(gòu)自上而下為30cm厚漿砌塊石、20cm厚碎石墊層和15cm厚中粗砂墊層，坡度均為1∶1.4，護(hù)腳和壓頂均為漿砌塊石結(jié)構(gòu)。為主體工程運行安全，主體工程設(shè)置漿砌石斜坡式護(hù)岸，防治岸坡塌陷及滑坡，同時起到防治岸坡土壤侵蝕的作用。由于該區(qū)的水土流失與雨水排放密切相關(guān)，故而排放系統(tǒng)采用暗溝形式，主要設(shè)置在場內(nèi)的道路兩側(cè);排水溝按照10年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計，采用漿砌石襯砌，厚度為30cm。經(jīng)計算，項目區(qū)共設(shè)置排水溝總長度約為2876m。集中徑流可以分散到項目區(qū)各級排水系統(tǒng)中排泄，極大地降低了徑流對場地、坡面地表的沖擊原動力，起到了排除地表水對工程土體以及堆場貨物產(chǎn)生不良影響的作用，保證工程排水暢通，使土體不出現(xiàn)滑塌，防止水土流失的發(fā)生。
2.4植物措施
植物措施是最常見的水土保持措施，植物具有優(yōu)良的固結(jié)水土、改善局部小氣候、防止水土流失、維護(hù)生態(tài)平衡等效果，在航道整治工程中運用較多。一般的方法是設(shè)置邊坡植草防護(hù)、陸域邊界防護(hù)林、堆場邊界防護(hù)林、臨時便道區(qū)植草防護(hù)、路基邊坡防護(hù)等，在堆場、道路、倉庫等地塊種植高大的喬木、灌木，并在道路和辦公區(qū)域設(shè)置花壇等植物形成良好的植物景觀。植物措施中常用的樹種有:側(cè)柏、白楊、柳樹、紫穗槐、龍柏、月季、櫻花、黃楊、女貞、木槿、紫荊、紫葉李、爬山虎、中華結(jié)縷草，而選用的草種主要是黑麥草和狗牙根。植物措施不僅能起到美化環(huán)境、減輕并防治污染、凈化大氣環(huán)境質(zhì)量等作用，還可以改善地溫和氣溫，改善小氣候。同時植物根系的固持作用和樹冠、草皮的攔擋、截留作用，都可減弱雨水對邊坡和地面的沖刷，起到涵養(yǎng)徑流，并能阻止或減少地表徑流，降低和防止雨水沖刷地表。
2.5港口工程水土流失的臨時性防護(hù)
港口工程中的水土流失防治方案常見的臨時措施是臨時圍堰、表土運回和臨時攔阻措施。臨時圍堰布設(shè)時應(yīng)先打木樁，再加填裝土的編織袋，分層壘實，高度以達(dá)到防洪要求和防止沖刷為宜。臨時圍堰施工時應(yīng)參照如下幾點規(guī)定進(jìn)行:(1)圍堰的高度應(yīng)高出施工期間可能出現(xiàn)的最高水位50～70cm;(2)堰內(nèi)面積應(yīng)滿足基礎(chǔ)施工的需要;(3)圍堰斷面應(yīng)滿足堰身強(qiáng)度和穩(wěn)定(防止滑動、傾覆)的要求;(4)圍堰修筑要求防水嚴(yán)密，盡量減少滲漏，以減輕排水工作，為此，須注意堰身修筑質(zhì)量。表土運回就是在工程建設(shè)完成后將集中堆放的表土運到綠化用地作綠化用土。臨時攔擋措施主要有兩種，一種為彩鋼板攔擋，一種為編織袋裝土攔擋，根據(jù)臨時堆土的堆放時間、位置等分別采取不同的防護(hù)措施。通過防塵網(wǎng)覆蓋減少揚(yáng)塵、對道路路面進(jìn)行硬化等。
Abstract: mass concrete construction main characteristic is big volume, general entity minimal size is equal to or greater than 1 m; Its surface coefficient are small, cement hydration heat release more concentrated, internal temperature rise faster. Concrete inside and outside when large temperature difference, can make concrete produce temperature crack, affecting the structure and normal use. So must fundamentally analysis it, to ensure the construction quality. This paper analyzes the port engineering mass concrete structure in large temperature crack reasons, and the port of mass concrete used in the construction of the measures and the quality requirements for the raw materials are discussed.
Key words: port engineering; Mass concrete; Temperature crack; Prevention and control measures
中圖分類號：TU37文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：
0.前言
隨著我國交通設(shè)施建設(shè)發(fā)展, 大體積混凝土在港口建設(shè)中的運用越來越多,主要是用在大中型的基礎(chǔ)建設(shè)工程及樁基承臺上。其特點主要是結(jié)構(gòu)厚實，混凝土量大，工程條件復(fù)雜（一般都是地下現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)），施工技術(shù)要求高，水泥水化熱較大（預(yù)計超過25度），易使結(jié)構(gòu)物產(chǎn)生溫度變形。大體積混凝土除了最小斷面和內(nèi)外溫度有一定的規(guī)定外，對平面尺寸也有一定限制。因為平面尺寸過大，約束作用所產(chǎn)生的溫度力也愈大，如采取控制溫度措施不當(dāng)，溫度應(yīng)力超過混凝土所能承受的拉力極限值時，則易產(chǎn)生裂縫。下文主要對港口工程中大體積混凝土結(jié)構(gòu)導(dǎo)致溫度裂縫的原因,并對港口大體積混凝土施工中采用的措施以及原材料質(zhì)量要求等方面進(jìn)行了探討。
1 港口工程中大體積水泥混凝土溫度裂縫產(chǎn)生的原因
大體積混凝土溫度裂縫產(chǎn)生的主要原因是由于混凝土的導(dǎo)熱性能差，其外部的水化熱量散失較快，而積聚在結(jié)構(gòu)內(nèi)部的水化熱則不易散失，造成混凝土各部位之間的溫度差和溫度應(yīng)力，當(dāng)表面拉應(yīng)力超過混凝土的抗拉強(qiáng)度時，就會產(chǎn)生溫度裂縫，給工程帶來不同程度的裂縫。能夠深刻了解大體積混凝土中溫度變化所引起的應(yīng)力狀態(tài)對結(jié)構(gòu)的影響，認(rèn)識溫度應(yīng)力的一系列特點，掌握溫度應(yīng)力的變化規(guī)律，了解大體積混凝土溫度裂縫產(chǎn)生的機(jī)理，對于制定有效的施工方案，保證施工質(zhì)量能起到至關(guān)重要的作用。這就要求施工單位在原材料的選用、配合比的確定、混凝土的測溫、降溫和保養(yǎng)等幾個方面嚴(yán)格把好質(zhì)量關(guān)。
（1）影響混凝土內(nèi)外溫差的主要因素有混凝土厚度泥用量、水泥品種、澆筑入模溫度及環(huán)境溫度等?；炷猎胶?水泥用量越大；水化熱越高的水泥,其內(nèi)部變形越大,形成的溫度應(yīng)力越大,產(chǎn)生裂縫的可能性越大。因此, 防止大體積凝土出現(xiàn)裂縫最根本的措施是控制混凝土內(nèi)部和表面的溫度差,降溫速率要比升溫速率高,裂縫的產(chǎn)生可能發(fā)生在升溫階段,也可能出現(xiàn)在冷卻階段,升溫階段多為混凝土表層出現(xiàn)不規(guī)則裂縫,而在冷卻階段,則常由于外界條件的約束致使混凝土內(nèi)部出現(xiàn)貫穿性的長裂縫。
(2)混凝土澆筑后,水泥水化產(chǎn)生大量的熱,引起混凝土內(nèi)部升溫較快。氣溫的降低也會在混凝土表面引起很大的拉應(yīng)力。混凝土達(dá)到最高溫度后, 隨著熱量的散發(fā)又開始降溫,直到與環(huán)境溫度相同。在升溫結(jié)束后的散熱階段,由于內(nèi)外混凝土散熱條件不同,造成外部混凝土溫度低于內(nèi)部混凝土溫度。這樣,在升溫和降溫階段,混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)外都形成同一方向的溫度梯度,導(dǎo)致其變形不一致,從而使混凝土內(nèi)部受壓、外部受拉。當(dāng)混凝土的抗拉強(qiáng)度小于溫度拉應(yīng)力時,就會產(chǎn)生裂縫,溫度和濕度的變化、混凝土的脆性和不均勻性以及結(jié)構(gòu)不合理、原材料不合格(如堿骨科反應(yīng))、模板變形、基礎(chǔ)不均勻沉降、運輸和澆筑過程中的離析現(xiàn)象等。在同一塊混凝土中其抗拉強(qiáng)度又是不均勻的, 存在著許多抗拉能力很低,易于出現(xiàn)裂縫的薄弱部位。在鋼筋混凝土中,拉應(yīng)力主要是由鋼筋承擔(dān),混凝土只是承受壓應(yīng)力?；炷劣不陂g水泥放出大量水化熱，內(nèi)部溫度不斷上升,在表面引起拉應(yīng)力。后期在降溫過程中,由于受到基礎(chǔ)或老混凝土的約束又會在混凝土內(nèi)部出現(xiàn)拉應(yīng)力。當(dāng)這些拉應(yīng)力超出混凝土的抗裂能力時,即會出現(xiàn)裂縫；許多混凝土的內(nèi)部濕度變化很小或變化較慢, 但表面濕度可能變化較大或發(fā)生劇烈變化。如養(yǎng)護(hù)不周、時干時濕,表面干縮形變受到內(nèi)部混凝土的約束,也可能導(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生。
2 港口工程中大體積水泥混凝土溫度裂縫的主要應(yīng)對質(zhì)量控制措施
(1)控制混凝土原材料的質(zhì)量和技術(shù)指標(biāo)。選用低收縮原材料,如較高的水泥,較低含泥量的砂石以及合理的砂石集配。高堿水的外加劑,降低用水量和水泥用量,配置出收縮較小的混凝土。水化熱控制,水泥水化熱造成溫升,這樣固化后的混凝土在降溫過程中會產(chǎn)生較大的冷縮和溫差拉應(yīng)力,而混凝土抗拉強(qiáng)度低、變形能力小,很容易開裂。在混凝土中摻入膨脹劑,使其產(chǎn)生適度膨脹,用以抵消混凝土結(jié)構(gòu)的部分冷縮,從而可以減輕或避免溫差裂縫的出現(xiàn)。在混凝土中摻入適量的緩凝減水劑可以延遲水泥水化熱的釋放速度,同時降低熱量。而且此類減水劑還可提高混凝土的流動性,有利于運輸和泵送；同時能夠避免連續(xù)澆筑混凝土過程中的冷接縫問題,降低滲漏隱患；另一方面,減水劑的使用可以節(jié)約水泥用量,從而降低造價,且水泥用量越少,水化熱就越低, 溫差裂縫就越少。摻入粉煤灰或礦渣等活性混合材料,取代部分水泥,降低水泥水化的發(fā)熱量,減少溫度應(yīng)力,減少裂縫的出現(xiàn)。以上眾多因素都可以導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)自身的抗拉強(qiáng)度低于外施加給它的拉應(yīng)力,從而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)物開裂。因此,外部引起的裂縫是可以避免的。只要通過合理的設(shè)計、正確的施工和有效的保養(yǎng),就可以避免此類裂縫的產(chǎn)生。提高結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性，合理的設(shè)計能夠減少由外因引起的裂縫。例如,由結(jié)構(gòu)設(shè)計沒有考慮好而造成結(jié)構(gòu)變形協(xié)調(diào)、剛度協(xié)調(diào)問題,就可能出現(xiàn)裂縫。因此,設(shè)計人員應(yīng)該注重結(jié)構(gòu)設(shè)計,確定膨脹加強(qiáng)帶的位置,加強(qiáng)帶兩側(cè)用免拆模板網(wǎng)攔起,并采用鋼筋綁扎牢固。在配筋時考慮鋼筋的大小和粗細(xì)問題, 盡量多用細(xì)而密的配筋,少用粗而少的配筋。加強(qiáng)對基礎(chǔ)的處理和合理選擇混凝土材料。
(2)采取正確的施工方法在混凝土生產(chǎn)前,施工人員和監(jiān)理工程師必須檢查原材料質(zhì)量是否符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。仔細(xì)校核計量裝置,檢查攪拌機(jī)器設(shè)備和現(xiàn)場泵管布置,確?；炷辽a(chǎn)和泵送時設(shè)備能夠正常運轉(zhuǎn)。派專人負(fù)責(zé)投料, 并符合計量要求。水泥、砂、石、外加劑、膨脹劑、粉煤灰、礦渣粉和水都必須經(jīng)過計量后才能投入攪拌機(jī),計量誤差應(yīng)符合規(guī)范要求。膨脹劑不得少摻,也不得多摻,及時測定砂、石的含水率,以便及時調(diào)整混凝土拌合用水量,隨意增加用水量及攪拌時間, 確?；炷翑嚭途鶆颉；炷翝沧⑶暗臏?zhǔn)備:模板按設(shè)計圖紙安裝,必須固定牢固,清理干凈模板及鋼筋間的所有雜物并在表面涂上脫模劑,模板縫應(yīng)嚴(yán)密,不得漏漿,將加強(qiáng)帶兩側(cè)的免拆模板網(wǎng)綁扎牢固,并用豎筋加固,以免密孔鐵絲網(wǎng)被混凝土壓垮。每塊混凝土連續(xù)澆注時, 必須保證軟接茬以防止產(chǎn)生冷縫, 造成防水隱患?；炷恋恼駬v必須密實, 不能漏振、欠振、過振。振搗時間宜為20s～30s,以混凝土開始泛漿和不冒氣泡為準(zhǔn)。振搗時快插慢拔, 振點布置要均勻。在施工縫、預(yù)埋件處需加強(qiáng)振搗,以免振搗不實,造成滲水通道。振搗時應(yīng)盡量不觸及模板、鋼筋、止水帶, 以防止其位移、變形。每個澆注帶的寬度應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場混凝土的方量、結(jié)構(gòu)物的尺寸、供料速度、泵送工藝等情況預(yù)先計算好,避免冷縫的出現(xiàn)。
主管單位：中華人民共和國交通運輸部
主辦單位：交通部天津水運工程科學(xué)研究所
出版周期：雙月刊
出版地址：天津市
語
種：中文
開
本：大16開
國際刊號：1005-8443
國內(nèi)刊號：12-1176/U
郵發(fā)代號：
發(fā)行范圍：國內(nèi)外統(tǒng)一發(fā)行
創(chuàng)刊時間：1980
期刊收錄：
Pж(AJ) 文摘雜志(俄)(2009)
核心期刊：
期刊榮譽(yù)：
Caj-cd規(guī)范獲獎期刊
在地基加固的處理方法中，強(qiáng)夯法效果最為明顯，而且強(qiáng)夯法的設(shè)備很簡單、施工程序方便、經(jīng)濟(jì)易行、適用范圍比較廣泛、能有效地節(jié)省材料和工作時間。但是，強(qiáng)夯法也有它的弊端，如在施工中，強(qiáng)烈的振動會影響到其他地方的生產(chǎn)生活，還會對周圍的建筑產(chǎn)生不良的環(huán)境影響。這種影響被我們稱作“強(qiáng)夯振動”的“環(huán)境效應(yīng)”，也就是“振動效應(yīng)”。
近年來，國內(nèi)外的專家對強(qiáng)夯法的研究著重點主要是強(qiáng)夯機(jī)理和加固影響的深度方面。對于強(qiáng)夯振動和它的環(huán)境效應(yīng)這兩方面研究的就很少。本文結(jié)合了南方某沿海港口的實際施工，對強(qiáng)夯法在振動過程中對周圍環(huán)境的影響和隨著距離逐漸衰減的規(guī)律進(jìn)行分析，并提出自己的見解和建議，以望在類似的研究中起到參考作用。
一、 強(qiáng)夯振動所呈現(xiàn)的衰減規(guī)律
強(qiáng)夯法又被稱為動力固結(jié)法，即是指用重錘從一定的高度落下，夯實地面的土層，以使地基在短時間內(nèi)固結(jié)。這種方法是利用重錘下落時產(chǎn)生的巨大沖擊力，也就是振源，對土層進(jìn)行夯實，它是沖擊式的點源振源。
在使用強(qiáng)夯法時，振源首先會讓重錘底部周圍的土體顆粒振動，隨后牽動附近的土體顆粒一起振動，并且有層次地向外傳播振源的波動，使能量不斷地向外擴(kuò)散。由于這種傳播存在著幾何阻尼與材料阻尼，使用振動會隨著時間和土層的厚度迅速衰減。
一般，我們在描述振動的時候，主要是對振幅、頻譜以及持續(xù)的時間三個參數(shù)進(jìn)行描述，它們也被稱為“振動三要素”。對強(qiáng)夯振動衰減的研究主要是將地面的振動強(qiáng)度（即“振動三要素”里的“振幅”）進(jìn)行分析和研究。所謂的振幅就是“質(zhì)點振動的加速度、位移和速度三者之一的一個峰值、最大值或者某種意義上的有效值”。強(qiáng)夯地面的時候，所產(chǎn)生的振幅要根據(jù)夯檢距（夯擊觀測點的距離）的不斷增大而逐漸減少。表一中對質(zhì)點的位移和距離的衰減規(guī)律進(jìn)行了詳細(xì)地探究和討論。我們可以從表一中看出，振幅A在隨著距離的變化而變化，成反比的關(guān)系。圖一是某施工場地上實測的地面振幅和距離的關(guān)系，從圖中我們可以得出以下幾個結(jié)論：1、豎向的振動與水平的振動的變化差別不是特別明顯；2、振幅愈大，就離夯擊點越近，振幅愈小，就離夯擊點越遠(yuǎn)；3、振幅還在隨著夯擊的次數(shù)改變，次數(shù)越多，振幅就越大，但是，振幅增加的量卻在減少，這是因為土地的密實度在不斷提高。
二、強(qiáng)夯振動的實例研究
（一）準(zhǔn)備階段
我們這里所舉的例子是某個公司在南方的沿海港口建設(shè)碼頭和大型的成品倉儲庫。首先，在施工前要對當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)條件進(jìn)行勘查，具體的數(shù)據(jù)如下：
土層的上部分是人工填的石頭，石頭的粒徑大約在0.3至0.5米，還有一小部分在1.0至1.2米之間。石塊是堅硬的花崗巖，還有少許的泥土，空隙比較大，整體的厚度在2.0至12.6米之間，東西方向上逐漸變厚，土層的平均厚度是8.0米。在這一層土的下面是淤泥和砂沉積巖，厚度在6米左右。其中，淤泥、粉細(xì)砂和中粗砂的承載能力分別為40kPa，80kPa，140kPa。
（二）測試階段
在測試時，施工人員在對夯擊點的第一次夯擊是1至14擊，夯擊能量是5000kN?m；第二次是1至21擊，其夯擊能量是6000kN?m。施工人員要將這兩次夯擊的數(shù)據(jù)記錄下來，方便后面對強(qiáng)夯振動的結(jié)果做評價。
（三）測試結(jié)果的認(rèn)識
1、強(qiáng)夯所引起的振動，一定會隨這夯檢距的不斷增大而衰減。離夯點的中心愈近，振幅衰減得越快。強(qiáng)夯所產(chǎn)生的振動值，在水平方向上面最大、垂直方向上次之、水平方向的最小，所以，施工中應(yīng)采用水平的振動作為振動影響的控制指標(biāo)。
2、在橫切面上，振動位移、速度以及加速度會隨著深度的不斷增大而迅速降低，振動曲線整體上呈現(xiàn)出反“S”的形狀。一般可以分成以下三段：零至十米為上凸陡降段；十至二十米為平緩段；二十米以下的為下凹陡降段。振動的速度與加速度會隨著夯擊次數(shù)的增多而逐漸增大，但振動的位移會降低。這可以用密實度的相關(guān)原理來解釋。
三、強(qiáng)夯振動的評價
（一）地面振動的評價和防治措施
根據(jù)上面實測的數(shù)據(jù)和國內(nèi)外整合的相關(guān)資料，可以在本場地上將強(qiáng)夯振動造成的影響分為3個區(qū)：
1、振動破壞區(qū)：離夯錘的中心距離小于二十米，該區(qū)域內(nèi)的土體振動加速度大子0.5g的，速度大于每秒5厘米，振動的位移大于1毫米。該區(qū)域的振動會對周圍的一般建筑物構(gòu)成破壞，但具體情況還需要具體分析。
2、振動損壞區(qū)：離夯錘的中心距離在二十米指三十米之間。該區(qū)域內(nèi)的土體振動加速度在0.02到0.5g之間，速度在0.2到5.0cm/s之間，振動的位移在O．1～1.0毫米之間。該區(qū)域的振動會對周圍的一般建筑造成一定的損壞。
3、相對安全區(qū)：離夯錘的中心距離大于三十米。該區(qū)域的土體振動的速度小于0.5cm/s，加速度小于0.2g，振動的位移小于0.1毫米。該區(qū)域的振動會對精密儀器設(shè)備有一定影響，不會對一般建筑造成損壞。
（二）垂向振動的評價和處理效果分帶
根據(jù)上面所得出的數(shù)據(jù)，我們可以得出以下結(jié)論：在鉛直的方向上，強(qiáng)夯的振動加速度、速度和位移會隨著深度的不斷增大而迅速衰減，振幅曲線呈現(xiàn)出反“S”的形狀，區(qū)段的界限約為十米到二十米。并且振動的速度和加速度會隨著擊數(shù)的增多而增大，但振動的位移就相反。強(qiáng)夯的處理效果，可以分成三個區(qū)段：零至十米作為處理的實效區(qū)；十米到二十米作為處理的影響區(qū)；二十米以下的作為處理無的效區(qū)。這與地基的對比勘察的資料幾乎是完全吻合的，僅在界限上會有些許的出入。這可以用檢波點密度來進(jìn)行解釋。
結(jié)束語：
綜上所述，強(qiáng)夯振動監(jiān)測的資料可以顯示出振動的衰減規(guī)律，這些資料不僅對強(qiáng)夯的振動效應(yīng)評價有重要的作用，它還是用強(qiáng)夯振動研究對場地上土質(zhì)的具體情況的重要方法。只有不斷地研究強(qiáng)夯振動，積累資料并建立資料庫，才能更加科學(xué)地指導(dǎo)實際工作。
參考文獻(xiàn)：
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Abstract: This paper put out the research summary and recommendations for the deep water terminal development needs of the arch piers on the basis of full understanding of the wharf structure at home and abroad.Key words: deep; large-scale; high-pile pier; arch
中圖分類號：U65文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號：
1、研究的背景及意義
1.1 港口發(fā)展趨勢
海運在我國的對外貿(mào)易中占有很重要的位置。我國擁有1.8萬公里的海岸線，承擔(dān)了近10%的國內(nèi)貨物運輸和85%以上的外貿(mào)貨物運輸任務(wù)。港口作為海運體系的樞紐，對社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起到了舉足輕重的作用。
盡管我國港口建設(shè)已經(jīng)取得這樣的成績，但是港口吞吐能力仍然滿足不了貨運量增長的需要。2001年我國沿海港口的吞吐能力為11.6億噸，但實際承擔(dān)的吞吐量卻達(dá)到13.8億噸；集裝箱碼頭吞吐能力約為1500萬TEU，而實際承擔(dān)的量高達(dá)2200萬TEU；大型原油接卸碼頭以及礦石碼頭的吞吐能力同樣亦小于實際承擔(dān)的吞吐量。我國港口吞吐能力與需求之比達(dá)1：1.2，與國際上1：0.7相去頗遠(yuǎn)。
為了更好地解決這種矛盾，船舶向大型化發(fā)展的趨勢日益明顯。為適應(yīng)大型船舶的靠泊，碼頭的建設(shè)也提出了更高的要求，碼頭建設(shè)日益向著深水化、大型化方向發(fā)展。深水碼頭的設(shè)計、施工等已成為港口工程界重要的研究課題。
收稿日期： 修回日期:
作者簡介：廉芳芳（1983-），女，天津市人，助理工程師，從事港口規(guī)劃和土地岸線管理工作。
Biography: LIAN Fang-fang (1983-), female, assistant engineer.
同時隨著港口數(shù)量的增多，有著優(yōu)質(zhì)地質(zhì)、水深、氣象等自然條件的岸線資源已經(jīng)大多被開發(fā)。新建碼頭一般建設(shè)在自然條件相對復(fù)雜的區(qū)域，為了克服這些不利因素，新建碼頭一般選擇建造在離岸較遠(yuǎn)的深水區(qū)中。深水化和大型化已經(jīng)成為高樁碼頭未來發(fā)展的主要趨勢，但同時也對碼頭樁基礎(chǔ)的承載力提出了更高的要求。
1.2 高樁碼頭發(fā)展趨勢
高樁碼頭的發(fā)展趨勢可歸納為以下幾個個方面：
（1）減小構(gòu)件自重，節(jié)約材料。如：在碼頭中采用拱形結(jié)構(gòu)。例如拱形梁和雙曲板等。
（2）提高樁基承載力，減少樁基數(shù)量。如：采用大直徑管樁，通過增大樁尖底面積和樁側(cè)表面積來增大樁尖承載力和樁側(cè)摩阻力。以此達(dá)到提高樁基承載力，減少樁基數(shù)量，節(jié)約成本的目的。
（3）簡化樁基。如：減少樁的種類、簡化布置。
（4）簡化上部結(jié)構(gòu)，加快施工速度。如：通過加大構(gòu)件尺寸，統(tǒng)一構(gòu)件規(guī)格來減少構(gòu)件數(shù)量。目前國內(nèi)每跨碼頭的預(yù)制構(gòu)件數(shù)量已經(jīng)從23件減少到10件作用，大大地縮短了工期。
（5）碼頭排架之間跨度增大。如：隨著船舶向大型化發(fā)展的趨勢日益明顯，為適應(yīng)大型船舶的靠泊，碼頭建設(shè)日益向著深水化、大跨度方向發(fā)展；隨著排架間距的加大，所需樁基的數(shù)量降低，從而大幅降低碼頭造價。
近年大直徑混凝土管樁和大直徑鋼管樁在工程中的推廣應(yīng)用和施工技術(shù)的成熟，確保了高樁碼頭深水化和大型化的可行性。大直徑混凝土管樁和大直徑鋼管樁的承載力比一般的樁都有很大的提升，從而在確保碼頭深水化和大型化的基礎(chǔ)上，還使得用加大碼頭排架間距來減少碼頭成本的辦法變成可能。加大碼頭排架間距可以大幅減少樁基數(shù)量，并以此節(jié)省碼頭建設(shè)經(jīng)費。但這同時也帶來碼頭上部結(jié)構(gòu)跨度變大，上部結(jié)構(gòu)內(nèi)力急劇增大，普通梁板式結(jié)構(gòu)無法承受的問題。
為了解決以上問題，有關(guān)學(xué)者借鑒橋梁工程中的拱橋提出了拱形圬工縱梁、拱形桁架縱梁等結(jié)構(gòu)。但對碼頭結(jié)構(gòu)中拱形縱梁的研究才剛剛起步，還沒有一個統(tǒng)一的規(guī)范和通用的設(shè)計方法。本文在充分了解國內(nèi)外碼頭結(jié)構(gòu)形式的基礎(chǔ)上，對可適用于深水大碼頭發(fā)展需求的大跨度拱形縱梁碼頭的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了總結(jié)，并提出建議。
2、拱形結(jié)構(gòu)在碼頭上應(yīng)用的研究現(xiàn)狀
2.1 拱形結(jié)構(gòu)的特點
拱結(jié)構(gòu)與梁結(jié)構(gòu)的區(qū)別，不僅在于外形不同，更重要的是兩者受力性能有著本質(zhì)的區(qū)別。梁式結(jié)構(gòu)在豎向荷載作用下，支承處僅產(chǎn)生豎向支承反力，梁體主要承受彎矩和剪力；而拱式結(jié)構(gòu)在豎向荷載作用下，兩端支承除了有豎向反力外，還將產(chǎn)生水平推力。正是這個水平推力，使拱體的彎矩大大減小，拱截面主要承受軸向壓力，主拱圈以受壓為主，使之成為以受壓為主的壓彎構(gòu)件。由此使之成為大跨度結(jié)構(gòu)的優(yōu)選型式。
拱形的主要優(yōu)點是：（1）跨越能力大；（2）抗風(fēng)穩(wěn)定性強(qiáng)，結(jié)構(gòu)整體性好；（3）能就地取材，造價較低；（4）耐久性能好，維修、養(yǎng)護(hù)費用低；（5）建筑藝術(shù)造型簡介優(yōu)美。
拱形結(jié)構(gòu)用于高樁碼頭的主要缺點是：自重較大，自重和受力會對樁基產(chǎn)生較大水平推力。
2.2 拱形結(jié)構(gòu)在碼頭中應(yīng)用的研究現(xiàn)狀
拱形結(jié)構(gòu)在碼頭上的應(yīng)用主要借鑒于橋梁工程上的拱橋。拱形結(jié)構(gòu)因其良好的抗壓能力，被運用在碼頭結(jié)構(gòu)中可增加碼頭的承載力，減少構(gòu)件數(shù)，達(dá)到節(jié)省碼頭成本的效果。
華東水利學(xué)院水港系雙曲拱碼頭研究小組于1978年提出了有雙曲拱板的高樁碼頭的設(shè)計構(gòu)想，具體設(shè)計如圖1所示。本碼頭面板采用雙曲拱板，其結(jié)構(gòu)借鑒于橋梁工程中常見的雙曲拱橋。雙曲拱形較之一般拱形可以更加均勻的傳遞壓力給樁基，有更 等地得到小規(guī)模推廣，但因為施工麻煩，設(shè)計理論也不夠成熟，未在全國范圍內(nèi)得到大規(guī)模推廣。
圖1高樁雙曲面板碼頭典型斷面圖
浙江省交通局于1978年在浙江省6905碼頭工程中，使用了設(shè)置拉桿的拱形橫梁結(jié)構(gòu)。具體設(shè)計如圖2所示。拱形結(jié)構(gòu)可以將上部荷載更好的傳遞給樁基，同時減小橫梁上的彎矩，更好地發(fā)揮混凝土的抗壓性能。相對普通的梁板式碼頭，采用本結(jié)構(gòu)可以節(jié)省混凝土和鋼材20%以上。但是這種結(jié)構(gòu)因為施工較一般梁板式碼頭復(fù)雜，未能得到大規(guī)模推廣。
圖2高樁拱形橫梁碼頭典型斷面圖
2007年曹源在傳統(tǒng)的高樁梁板式碼頭結(jié)構(gòu)中，應(yīng)用拱式縱梁代替?zhèn)鹘y(tǒng)的簡支縱梁，提出了大跨度懸鏈線拱式縱梁碼頭的新型結(jié)構(gòu)型式（如圖3所示）。但是由于該結(jié)構(gòu)將拱腳固結(jié)在樁臺上，所以樁基礎(chǔ)要承受很大的水平承載力。為了提供足夠大的水平承載力，樁基礎(chǔ)被設(shè)計成由多根直樁和叉樁組成的樁臺。這種設(shè)計加大了施工難度，并且較大地提高了施工成本，并不能很好地達(dá)到減少碼頭造價的目的。
圖3懸鏈線拱式縱梁碼頭正面圖
2007年于忠偉在普通梁板式高樁碼頭結(jié)構(gòu)型式的基礎(chǔ)上，借鑒橋梁工程中的拱梁，在高樁碼頭結(jié)構(gòu)中，應(yīng)用拱式縱梁代替?zhèn)鹘y(tǒng)的簡支縱梁，提出了由拱梁、拉桿、吊桿、立柱組成的新型結(jié)構(gòu)型式（如圖4所示）。本結(jié)構(gòu)在拱梁之間設(shè)置了一個拉桿，雖然可以部分的平衡兩拱腳對樁基礎(chǔ)的水平荷載，但剩余的水平荷載依然需要通過多根樁組成的樁臺來抵消。這樣就提高了施工成本，并且拉桿和吊桿的設(shè)置加大了施工難度。拉桿在極端環(huán)境下的破壞也會給整個碼頭結(jié)構(gòu)帶來安全上的隱患。
圖4桁架式拱形縱梁碼頭斷面圖
2009年翟秋針對碼頭結(jié)構(gòu)的特殊性，借鑒拱橋結(jié)構(gòu)，提出了適用于外海深水條件的拱式縱梁新型碼頭結(jié)構(gòu)型式，并進(jìn)行了結(jié)構(gòu)整體布置，從材料特性、截面類型、構(gòu)件尺寸范圍等方面闡述了主要構(gòu)件的設(shè)計要求,具體結(jié)構(gòu)如圖5所示。并首次將拓?fù)鋬?yōu)化的概念及方法引入碼頭結(jié)構(gòu)的優(yōu)化中，基于拓?fù)鋬?yōu)化方法對拱圈梁的合理拱軸線進(jìn)行研究。但本結(jié)構(gòu)和圖4中的結(jié)構(gòu)存在著同樣的問題。
圖5桁架式拱形縱梁碼頭斷面圖
3 總結(jié)及建議
雖然拱形結(jié)構(gòu)有跨越能力大、耐久性能好、構(gòu)造簡單等優(yōu)點，但運用在碼頭結(jié)構(gòu)上時，依然存在以下問題：（1）設(shè)計理論不夠成熟。（2）施工較一般梁板式碼頭復(fù)雜。（3）對樁基礎(chǔ)的水平承載力要求較高，難以很好地達(dá)到減少碼頭造價的目的。所以建議：1、采用有限元軟件:對拱形縱梁內(nèi)力進(jìn)行計算。包括拱形縱梁在不同約束下的最大承載力、撓度變化、內(nèi)力分布、最大應(yīng)力位置等。并以此為依據(jù)對拱形梁進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，在承載力達(dá)到實際工程需求的基礎(chǔ)上解決拱腳對樁基礎(chǔ)的水平推力過高的問題；2、參照實際工程中的樁基布置，設(shè)計出適合拱形縱梁結(jié)構(gòu)的樁基構(gòu)造，并從工程造價的角度將本方案與原設(shè)計方案進(jìn)行比較分析。
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1引言
在經(jīng)濟(jì)與科技日益發(fā)展的今日，我國的城市人口急劇增加，我國的工業(yè)也取得了很大的發(fā)展，因此生活用水與工業(yè)用水的需求也日益旺盛，導(dǎo)致水源越來越短缺。在如此嚴(yán)峻的形勢面前，水利工程的設(shè)計尤顯重要。水利工程主要是指通過充分開發(fā)利用水資源，實現(xiàn)水資源的地區(qū)均衡，防止洪澇災(zāi)害而修建的工程。由于自然因素和地理因素的影響，各個地區(qū)的氣候不同，河流分布也不同，這就造成全國水資源分布嚴(yán)重不均勻，比如西北地區(qū)為嚴(yán)重缺水地區(qū)。為了滿足全國各地人民的生產(chǎn)生活需要，我們必須大力修建水利工程，認(rèn)真規(guī)劃水利工程的設(shè)計，關(guān)注水利工程未來的發(fā)展趨勢[1]。
2水利工程的設(shè)計趨勢
2.1水利工程設(shè)計過程中審查、監(jiān)管的力度會加大
由于近些年曝光的豆腐渣工程越來越多，國家對水利工程設(shè)計過程中的審查、監(jiān)管的力度會越來越大。水利工程的建設(shè)過程中要派專人監(jiān)管，防止出現(xiàn)不合理的工程建設(shè)及建設(shè)資金被貪污，建設(shè)完成后要對工程進(jìn)行嚴(yán)格審查，以免出現(xiàn)豆腐渣工程。例如1998年長江發(fā)生全國性特大洪水。其原因除自然災(zāi)害外，工程建設(shè)質(zhì)量差也是非常重要的原因。所以，在以后的水利工程設(shè)計中，就更要借助法律和市場的手段來進(jìn)行全面全方位的審查，使得水利工程的質(zhì)量過硬，禁得起時間的考驗。
2.2設(shè)計時突出對自然的保護(hù)
現(xiàn)代水利工程的設(shè)計更加注重對自然的保護(hù)，力求減少因水利工程建設(shè)而帶來的生態(tài)破壞。水利水電工程對環(huán)境影響，有些是不可避免的，而有些是可以通過采取一定的措施來避免或減小的。水利工程的建設(shè)會影響到河流的生態(tài)環(huán)境，嚴(yán)重的話會對魚類的生存繁衍造成影響，從而影響漁業(yè)與養(yǎng)殖業(yè)。水利工程建設(shè)會對上游植被造成破壞，容易造成水土流失，因此，這就要求下游平原應(yīng)該擴(kuò)展植被面積，減少水土流失，從而減輕下游港口航道淤積的程度。如果在建設(shè)過程中沒有注意對生態(tài)環(huán)境的保護(hù)，以后不僅會導(dǎo)致物種滅絕,而且也會對人的身體健康造成影響。例如，葛洲壩的建成導(dǎo)致了中華鱘的數(shù)量減少，再例如，阿斯旺水壩施工人員沒有做好建成以后對環(huán)境影響的預(yù)測，造成水壩建成以后下游水域居民大量得血吸蟲病，對身體健康造成了重大危害。
2.3設(shè)計時重視文化內(nèi)涵
完美的水利工程建設(shè)有利于城市美好形象的樹立，可豐富城市文化內(nèi)涵。杭州政府重視西湖，并為西湖做出很好的規(guī)劃、修整、維護(hù)，使西湖之美與時俱進(jìn)。所以說完美的水利工程，不僅為杭州增添了幾分自然美，也為杭州這座城市增添了濃厚的人文氣息[2]。城市水利工程的建設(shè)不僅要注意地上建設(shè)，也要兼顧地下建設(shè)，這樣不僅能防止城市內(nèi)澇，而且能突出城市天人合一的文化內(nèi)涵。例如巴黎的地下水道，干凈、整潔，許多外國人都曾到地下水道參觀，而我國在這方面仍存在很大的差距。
2.4設(shè)計過程中注意對地形的影響
大型水利工程的選址不應(yīng)該在地勢較低，地殼承載力較低的地區(qū)，例如盆地，這樣易引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害。如果選在地殼承載力較低的地區(qū)，水庫中的過大攔截水量會侵蝕陡峭邊岸，可能會導(dǎo)致山體滑坡，再加上水位波動頻繁，會導(dǎo)致地質(zhì)結(jié)構(gòu)變化，可能會引發(fā)地面塌陷，嚴(yán)重的可能引發(fā)地震。
2.5設(shè)計過程中應(yīng)注意對周圍文化古跡的保護(hù)
水利工程建設(shè)過程中可能會對文化古跡造成影響，未來水利工程的建設(shè)應(yīng)該建立在不破壞或者是盡量減少對文化古跡的破壞的基礎(chǔ)上，從而保護(hù)當(dāng)?shù)仫L(fēng)景名勝的安全。如三峽大壩建成之時許多文物古跡都被淹沒江水當(dāng)中，對中國歷史文化方面的破壞很大。
3水利工程的發(fā)展趨勢
3.1大壩建設(shè)會減少，近海港口工程會增加
自三峽大壩建成后，我國的大壩建設(shè)的需求量也在減少，大壩建設(shè)即將迎來低谷期。水利工程更多地開始投入到近海城市港口當(dāng)中，近海城市港口的開發(fā)也越來越重要。所以，以后水利工程的建設(shè)中近海港口工程會增加。
3.2水利工程的功能在不斷拓展
現(xiàn)在水利工程的功能已經(jīng)拓展到調(diào)節(jié)洪峰、發(fā)電、灌溉、旅游，航運等方面。就拿三峽大壩來說，它的功能不僅僅是防洪灌溉，而是集防洪、灌溉、發(fā)電、旅游為一體。三峽水電站裝機(jī)總?cè)萘繛?820×104kW，年均發(fā)電量847×108W，每年售電收入可達(dá)181×108～219×108元，除可償還貸款本息外，還可向國家繳納大量稅款，每年所帶來的經(jīng)濟(jì)效益非常可觀[3]。以往，三峽險峻眾所周知，建國后雖進(jìn)行了系統(tǒng)處理，但是航道狀況復(fù)雜，仍舊不時出現(xiàn)航運事故。但是，三峽大壩建成之后，萬噸大船可直達(dá)重慶，通航能力增加數(shù)倍，航運壓力減輕不少。三峽大壩的建成更推動了三峽旅游熱，現(xiàn)在去三峽旅游的人越來越多，推動了當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的發(fā)展。
3.3各個部門的合作會不斷加強(qiáng)
水利工程的建設(shè)離不開地理勘探，而且會對自然環(huán)境造成一定的影響，所以，這就需要協(xié)調(diào)各方，促使各方的通力合作，這樣才會對自然環(huán)境的影響降到最低。首先，水文部門要通知施工部門詳細(xì)解釋施工地區(qū)的情況，從而促進(jìn)施工人員對施工地區(qū)各種情況的了解，然后，施工部門需要采納環(huán)保部門的意見，以減輕對生態(tài)環(huán)境的破環(huán)程度。
3.4國外市場對水利工程建設(shè)的需求大于國內(nèi)市場
近些年來由于我國西南、西北地區(qū)的水利工程趨于完善，國內(nèi)市場對于水利工程的需求量越來越低。而國外某些發(fā)展中國家水資源分布不均勻，急需水利工程的建設(shè)，但其自身的水利工程建設(shè)技術(shù)不成熟。因此，我國可以去外國進(jìn)行水利工程的建設(shè)，這樣不僅有利于我國經(jīng)濟(jì)的增長，還可以促進(jìn)我國與他國之間的友好關(guān)系。
4結(jié)語
水利工程不僅關(guān)系到人類的生存發(fā)展，也關(guān)系到自然界的生態(tài)平衡，只有做到經(jīng)濟(jì)效益、社會效益與生態(tài)效益的統(tǒng)一，才能把水利工程所帶來的負(fù)面影響降到最低。大型水利工程建成以后，不僅會對當(dāng)?shù)氐臍夂蛟斐捎绊?，而且很有可能會對全球氣候造成影響。所以，這就要求在水利工程完工之后，氣象部門、水文部門、林業(yè)部、國土資源局共同監(jiān)控，做出預(yù)測，為及早地應(yīng)對水利工程所帶來的氣候變化、自然災(zāi)害做好準(zhǔn)備。水利工程有利有弊，只有讓利增加，讓弊減少，這樣的水利工程才稱得上利國利民。
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中圖分類號：G642.4 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2013）35-0078-03
隨著科技的發(fā)展，土木工程的相關(guān)規(guī)范已經(jīng)逐步過渡到基于概率的設(shè)計方法，即考慮結(jié)構(gòu)可靠度的設(shè)計方法。1998年出臺了國際標(biāo)準(zhǔn)，《結(jié)構(gòu)可靠性總原則》ISO2394：1998，2002年，考慮結(jié)構(gòu)可靠度的歐洲新規(guī)范《結(jié)構(gòu)設(shè)計基礎(chǔ)》（EN1990：2002）出臺，2008年，我國的新國家標(biāo)準(zhǔn)《工程結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》頒布。規(guī)范頒布至今時間不長，相關(guān)的教育教學(xué)還不完善。目前本科階段沒有《結(jié)構(gòu)可靠度》這門課，土木研究生只是選修課。本文針對我校研究生的現(xiàn)狀，談?wù)劇豆こ探Y(jié)構(gòu)可靠度》這門課的教學(xué)和體會。
一、《結(jié)構(gòu)可靠度》開設(shè)的必要性
《工程結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》1992年第一版頒布以來，各土木行業(yè)也陸續(xù)頒布了相應(yīng)的可靠度統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，包括港口工程結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)（GB50158—92），水利水電工程結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)（GB50199—94），鐵路工程結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)（GB50216—94），公路工程結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)（GB/T50283—1999）。2008年第二版的《工程結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》，對第一版進(jìn)行了修訂并增加了對既有結(jié)構(gòu)可靠性的評定?！督ㄖY(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》（GB50068-2001）也是修訂版。各標(biāo)準(zhǔn)的執(zhí)行，標(biāo)志著普遍設(shè)計方法的進(jìn)步，它從原規(guī)范的經(jīng)驗系數(shù)法轉(zhuǎn)到以概率為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)設(shè)計法。這種設(shè)計方法的轉(zhuǎn)變，具有普遍性，涉及到結(jié)構(gòu)工程的各種行業(yè)，包括土木、水電、建筑、鐵路、公路、港口等等。相關(guān)的從業(yè)工程技術(shù)人員也經(jīng)歷了以經(jīng)驗為主的安全系數(shù)法的舊規(guī)范到基于可靠度理論的極限狀態(tài)法設(shè)計的新規(guī)范的“轉(zhuǎn)軌”。新近入行的技術(shù)人員不必“轉(zhuǎn)軌”，直接采用新規(guī)范，但新規(guī)范的基礎(chǔ)——可靠度理論，只在極少數(shù)大學(xué)開設(shè)，這造成了理論與實踐的脫節(jié)，學(xué)生從業(yè)后對規(guī)范理解不夠深入和透徹。面對規(guī)范的“轉(zhuǎn)軌”，我校的相應(yīng)教學(xué)還沒跟上，作為規(guī)范的核心內(nèi)容工程結(jié)構(gòu)可靠度原理在本科階段是不學(xué)的。事實上，為了方便學(xué)生以后從事土木工程，需要在本科生階段就進(jìn)行教學(xué)，可以在本科生高年級開設(shè)。目前只在研究生階段學(xué)習(xí)，除了了解基于可靠度的規(guī)范外，也為學(xué)生科研提供了新方法，開拓了視野。
二、《工程結(jié)構(gòu)可靠度》教學(xué)體系探討
《工程結(jié)構(gòu)可靠度》教學(xué)體系，應(yīng)包括可靠度分析的基本方法，可靠度方法在不同地區(qū)、不同行業(yè)的實施情況，即規(guī)范，可靠度研究的進(jìn)展情況，讓學(xué)生對可靠度在土木行業(yè)的應(yīng)用和研究有較深入的理解，為學(xué)生的研究開闊視野。具體分析有以下幾點。
1.教學(xué)目的。《結(jié)構(gòu)可靠度分析》是為土木研究生開設(shè)的課程。本課程主要介紹結(jié)構(gòu)分析中的可靠度理論、方法和應(yīng)用。目前我國工程結(jié)構(gòu)設(shè)計，已從傳統(tǒng)的安全系數(shù)的方法轉(zhuǎn)變?yōu)榛诳煽慷壤碚摰臓顟B(tài)設(shè)計方法。傳統(tǒng)的設(shè)計方法沒有充分考慮設(shè)計參數(shù)的不確定性，而可靠度理論則較充分地考慮了參數(shù)的隨機(jī)變異性，廣義可靠度則還能進(jìn)一步考慮模糊不確定性和未確知性，是結(jié)構(gòu)設(shè)計理論與實踐發(fā)展的必然方向。課程目的是通過教學(xué)讓學(xué)生學(xué)會從隨機(jī)概率分析的角度來處理力學(xué)和結(jié)構(gòu)問題。
2.教學(xué)內(nèi)容選擇。工程結(jié)構(gòu)可靠度教學(xué)采用的教材是《工程結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計原理》，參考教材是《結(jié)構(gòu)可靠度理論》，內(nèi)容包括：工程結(jié)構(gòu)可靠度研究歷史簡介，傳統(tǒng)設(shè)計方法和半概率設(shè)計方法，中心點法——次二階矩理論之一，驗算點法——次二階矩理論之二，荷載及抗力的統(tǒng)計分析，近似概率法的應(yīng)用，材料性能的質(zhì)量要求和控制，以及工程結(jié)構(gòu)可靠度理論發(fā)展中的幾個問題。本課程學(xué)習(xí)的重點是一次二階矩理論、概率極限設(shè)計實用表達(dá)式和結(jié)構(gòu)體系可靠度。由于是研究生課程，在講授時增加了結(jié)構(gòu)的穩(wěn)健性與抗倒塌設(shè)計，既有結(jié)構(gòu)可靠性評估，又有巖土工程可靠度等內(nèi)容，為學(xué)生科研提供參考。
3.教學(xué)方法。當(dāng)今教育注重知識講授與能力培養(yǎng)的統(tǒng)一。知識是能力的基礎(chǔ)，能力是已獲知識應(yīng)用的手段和體現(xiàn)。（1）在課堂教學(xué)方法上，采用小班教學(xué)，課堂教學(xué)方式相對比較靈活。根據(jù)教學(xué)內(nèi)容的不同可采用講解、回答問題、討論、自學(xué)等多種教學(xué)方式。（2）將多種教學(xué)手段引入教學(xué)體系。除常規(guī)教學(xué)手段外，還可采用多媒體技術(shù)，比如ppt、視頻、動畫，以形象直觀地展示教學(xué)內(nèi)容，使學(xué)生理解更加容易，另外，由于土木工程的普遍性，還可以采用帶學(xué)生現(xiàn)場參觀的形式，拉近課堂與現(xiàn)實的距離。這些教學(xué)表現(xiàn)形式的多樣化，大大提高了教學(xué)效率和質(zhì)量。（3）提升學(xué)生的科研意識。課堂上重視科研現(xiàn)狀和科研前沿的介紹，讓學(xué)生了解相關(guān)方面的研究情況。
4.重視應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)。在互連網(wǎng)發(fā)達(dá)的今天，學(xué)生上網(wǎng)幾乎成了習(xí)慣。充分利用這個條件，讓學(xué)生從網(wǎng)上搜集資料，自己了解和解決一些對他們相對有難度的問題。培養(yǎng)學(xué)生搜集、查閱資料、綜合資料的基本科研能力。
5.提高教師素質(zhì)。教師的素質(zhì)直接關(guān)系著教學(xué)的質(zhì)量和效果。深厚的基礎(chǔ)理論和廣博的專業(yè)知識，一定的生產(chǎn)實踐經(jīng)驗，相當(dāng)?shù)目茖W(xué)研究能力，是對現(xiàn)代大學(xué)教師的時代要求。教師須注重調(diào)整知識結(jié)構(gòu)體系，努力學(xué)習(xí)新技術(shù)，才能保證在教學(xué)中有效地提高講授的質(zhì)量，較好地提升學(xué)生的工程意識和科研意識。當(dāng)然，作為教師的一般素質(zhì)要求的提升也不可懈怠，比如表達(dá)能力、與學(xué)生互動的能力、敏感捕捉學(xué)生疑惑點的能力等。教師自身素質(zhì)的提升，是保證土木《工程結(jié)構(gòu)可靠度》良好教學(xué)效果的動力和源泉。
三、《工程結(jié)構(gòu)可靠度》教學(xué)實踐總結(jié)
結(jié)合教學(xué)實踐，下面是對《工程結(jié)構(gòu)可靠度》的教學(xué)實踐總結(jié)。
1.精心組織教學(xué)，全力保證教學(xué)質(zhì)量。在學(xué)生掌握結(jié)構(gòu)可靠度教學(xué)目的的基礎(chǔ)上，讓學(xué)生學(xué)會如何把結(jié)構(gòu)可靠度用于自己的研究領(lǐng)域；利用多樣化的教學(xué)手段，培養(yǎng)學(xué)生理解、解決實際問題的能力。
2.拓展課堂教學(xué)，開展多層次多種形式的教學(xué)活動。對于可靠度相關(guān)的概率、數(shù)理統(tǒng)計、隨機(jī)振動等數(shù)學(xué)知識，采用重點講解與學(xué)生自主學(xué)習(xí)相結(jié)合，對于規(guī)范現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢，科研現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢，在課堂講解時穿行，開設(shè)與教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的專題講座，開拓學(xué)生的視野，對可靠度有較深入的了解。結(jié)果表明：通過學(xué)習(xí)拓展、前沿講解和專題講座，學(xué)生鞏固了所學(xué)知識，開闊了視野，豐富了結(jié)構(gòu)可靠度的教學(xué)內(nèi)容。
3.結(jié)合科研與實際工程，提升教師素質(zhì)。做好科研課題，積極參加實際工程，可以有效提升教師的素質(zhì)。做好科研，才能把握土木結(jié)構(gòu)可靠度的快速發(fā)展，及時調(diào)整知識結(jié)構(gòu)，拓展知識面，了解新技術(shù)和新方法。積極參加實際工程，才能提高動手能力，增強(qiáng)工程素質(zhì)。實踐表明：通過將科研和工程實踐成果引入教學(xué)，能深入淺出，避免紙上談兵，有效增強(qiáng)教學(xué)效果。
4.考核辦法?？己瞬捎闷綍r成績和寫論文的形式，由于是小班，學(xué)生本科學(xué)習(xí)的背景不一樣，每個學(xué)生的論文題目和方向是不一樣的，迫使其獨立完成。經(jīng)學(xué)生的實踐說明，這種考核方法是適合該課程特點的一種較好的考試辦法。它既可以促進(jìn)學(xué)生掌握可靠度的基本內(nèi)容，又可以增強(qiáng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力，并對以后的碩士論文撰寫有幫助。
四、結(jié)束語。
在結(jié)構(gòu)可靠度的教學(xué)實踐中，有如下幾點體會：（1）課程內(nèi)容應(yīng)盡可能地反映學(xué)科領(lǐng)域的發(fā)展現(xiàn)狀。課堂講義應(yīng)反映一些較成熟的、工程上適用的較新研究成果，著重從方法和思路方面加以講解。（2）教學(xué)與學(xué)生擴(kuò)展閱讀、自己查資料、寫論文相結(jié)合。培養(yǎng)學(xué)生自己就某個方向收集資料、提煉觀點的能力。（3）針對部分學(xué)生本科教學(xué)的背景差異，在課堂講授時，做一些查漏補(bǔ)缺的教學(xué)。該部分應(yīng)簡單易懂，并給出進(jìn)一步閱讀的參考書目或網(wǎng)址，以方便學(xué)生拓展閱讀。（4）教學(xué)與科研相結(jié)合。高水平的教學(xué)離不開科研，科研與教學(xué)相互促進(jìn)，高質(zhì)量的教學(xué)需要高質(zhì)量科研的融入。
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1 引言
所謂安全投入，即安全活動的一切人力、物力和財力的總和。人員、技術(shù)、設(shè)施等的投入、安全教育及培訓(xùn)、勞動防護(hù)及保健費用、事故援救及預(yù)防、事故傷亡人員的救治花費等，均視為安全投入。
港口航道工程建設(shè)中對安全投入的目的就是使利益最大化，以防后續(xù)更多不必要的投入，港口航道工程安全投入的滯后性尤為突出。當(dāng)下我國港口航道工程的重建及改造迫不及待，但港口航道工程具有工程規(guī)模大、形式多樣、施工技術(shù)復(fù)雜、地處野外且多為開敞式施工等特點，與一般建筑工程相比．港口航道工程施工存在更多的安全隱患，安全問題更為突出。因此更好的保障港口航道建設(shè)與安全生產(chǎn)同步協(xié)調(diào)發(fā)展，更好的做好安全與投入，做好施工安全管理至關(guān)重要，本文設(shè)想建設(shè)港口航道工程安全投入體系，更好的利用資源，盡可能使利益最大化。
2 安全投入與產(chǎn)出分析
2.1 投資合理度分析
美國的格雷厄尼-金尼和弗恩的投資合理度計算公式：投資合理度=事故后果嚴(yán)重性R×危險性作業(yè)嚴(yán)重程度Ex×事故發(fā)生可能性P／經(jīng)費指標(biāo)C×事故糾正度D.
合理度的臨界值被選為10，合理度小于10認(rèn)為是不合理的；合理度大于10認(rèn)為是合理的。
港口航道工程中，潛水作業(yè)，海上大風(fēng)大浪，高空作業(yè)等因素使危險性作業(yè)嚴(yán)重程度Ex分值很大。然而港口航道工程中一旦出現(xiàn)事故輕則溺水重傷，重則死亡，故事故后果嚴(yán)重性R也很大。然而經(jīng)費指標(biāo)是有限的，我們只能減少事故發(fā)生性P，增大事故糾正度D
2.2 合理投資率分析
投資率或儲蓄率k所必須要滿足的條件：k=(1+g)/v
下期的總需求D是下期的消費需求(1一k)(1+g)和投資需求k(1+g)之和：D=(1一k)(1+g)+k（1+g）
其中，自然增長率g，v為技術(shù)上可行的投資生產(chǎn)率，k為投資率(或儲蓄率)。
合理的投資率k取決于經(jīng)濟(jì)自然增長率和技術(shù)上可行的投資生產(chǎn)率。如果k過大，就表明經(jīng)濟(jì)中供大于求。生產(chǎn)能力過剩；如果k過小，就表明需求過度，生產(chǎn)能力不足。
港口航道工程中，自然增長率g前些年幾乎不變，近些年由于中央加大水利建設(shè)的政策的出臺而變大，因此，為了保證合理的投資率，我們必須增大技術(shù)上可行的投資生產(chǎn)率，勢必要增加投入，經(jīng)費指標(biāo)亦要增加，但總體安全投入不增加比例不一定協(xié)調(diào)，可能導(dǎo)致2.1中經(jīng)費指標(biāo)C不合理。
3 建設(shè)港口航道工程安全投入體系
3.1 安全管理體系
考慮到港口航道工程項目的全壽命周期，在大型工程項目建設(shè)中，按照工程項目的各個階段，安全管理體系的內(nèi)容可以從三個方面理解：（1）全壽命安全因素分析。在港口航道工程建設(shè)的整個周期內(nèi)，即從項目的決策立項實施到其投入運營和管理，對于項目的不確定因素都必須進(jìn)行安全分析，研究該安全因素，實現(xiàn)風(fēng)險預(yù)測評價和過程控制。（2）全部安全因素的管理。在港口航道項目建設(shè)對的每個階段進(jìn)行安全因素分析，要羅列各種可能的風(fēng)險，并將它們作為管理的對象。（3）全手壽命安全組織措施。對于已經(jīng)被確立的有重要影響的安全因素，要做到從業(yè)主到各承包商監(jiān)理等各參與方均應(yīng)落實專門機(jī)構(gòu)專人負(fù)責(zé)建設(shè)項目的安全管理，并賦予相應(yīng)的權(quán)限職責(zé)和資源。
3.2 安全監(jiān)督體系
建立完善的安全監(jiān)督體系，除工程監(jiān)理外，在港口航道工程中建立關(guān)于安全的單獨安全監(jiān)理，單獨安全監(jiān)理負(fù)責(zé)全面性的安全監(jiān)督工作，對全面安全管理進(jìn)行必要的監(jiān)督，安全監(jiān)督體系要始終存在于整個建設(shè)周期。
3.3 眾大危險源預(yù)警體系
體系應(yīng)對港口施工安全風(fēng)險的管理主要圍繞重大危險源的防控展開。危險源和危險因素的防控主要通過對各種因素的巡查監(jiān)控等手段實現(xiàn)。
3.4 建立預(yù)防中心分析中心
預(yù)防中心和分析中心是單獨存在的機(jī)構(gòu)，它可以同時服務(wù)多個工程，對多個工程的安全投入與產(chǎn)出進(jìn)行分析，做到數(shù)據(jù)的共享，但務(wù)必要保證時效性，及時的服務(wù)港口航道工程的施工與建設(shè)。及時分析需要的經(jīng)費指 標(biāo)，分析故發(fā)生性P，事故糾正度D，分析擴(kuò)大生產(chǎn)時的安全投入經(jīng)費值。分析中心是整個體系的技術(shù)中心，是整個體系的核心。
3.5 綜合處理機(jī)制
綜合處理投入與安全生產(chǎn)中的各個環(huán)節(jié)，做到統(tǒng)籌全面，把各個部門充分的協(xié)調(diào)起來，見下圖1：
4 安全投入方法
4.1 實施和諧管理
和諧管理是當(dāng)前施工管理的嶄新思路和有效途徑，只有通過以人為本，和諧管理，才能充分調(diào)動職工的積極性和創(chuàng)造性，提高企業(yè)的凝聚力和戰(zhàn)斗力，協(xié)調(diào)好于監(jiān)理業(yè)主設(shè)計單位之間的關(guān)系，達(dá)到共同發(fā)展。從而，實現(xiàn)安全進(jìn)度效益等施工目標(biāo)，圓滿的完成一個工程項目。
4.2 運用可再生材料
運用可再生材料能保護(hù)環(huán)境，節(jié)約成本，更重要的是，運用可再生材料可以在以后的工程維護(hù)及報廢時減少投入，減少工程量，也減少了事故發(fā)生可能性P，從而可以在合理度不變的情況下減少開支。21世界港口航道工程中運用可再生材料是港口航道工程向前發(fā)展所必須的，效益之大不僅在于其環(huán)境保護(hù)一處。
4.3 提前做好安全監(jiān)控預(yù)防
港口航道工程多為大型水利工程，工程建設(shè)周期長，施工環(huán)境惡劣，很多時候還要水下作業(yè)，事故一旦發(fā)生后果相當(dāng)嚴(yán)重，提前做好安全預(yù)防工作能有效減少后期投入（包括處理事故所必須的開銷），有效的減少經(jīng)費指標(biāo)C,提高合理度。
5 利益最大化分析
利益最大化的前提是安全，利用整個體系的作用，盡可能的使經(jīng)費指標(biāo)C最小，利益最大化，往往投資者希望投入工程的安全經(jīng)費比較合理，安全經(jīng)費少但又能解決問題。這就要求我們有一個控制安全投入，進(jìn)行需求分析，綜合各面的一個體系，即港口航道安全投入體系，體系的建立將力求使工程效率最大化，利益最大化。
6 結(jié)語
本文根據(jù)港口航道工程建設(shè)的實際情況，依托一些經(jīng)濟(jì)學(xué)的原理，根據(jù)安全經(jīng)費合理性的需要，提成了建設(shè)港口航道工程安全體系的構(gòu)想，力求使港口航道工程建設(shè)中預(yù)算經(jīng)費更少但又能解決問題。
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長江江蘇段河段概況
1、航道、錨地情況
航道尺度。2012年5月16日長江南京航道局對長江江蘇段主航道維護(hù)尺度進(jìn)行了調(diào)整，南京（燕子磯）至江陰（鵝鼻嘴）段，每年5月至10月，航道維護(hù)水深提高到10.8米，江陰至太倉段仍為理論最低潮面下10.5米。2005年，長江江蘇段定線制規(guī)定，龍爪巖以下深水航道航寬為500米，龍爪巖至燕子磯不足500米航寬以實際為準(zhǔn)，最窄處不得低于200米。
瓶頸航段。目前，長江江蘇段南京燕子磯以下，主要有兩個瓶頸航段，福姜沙水道和尹公洲航段。福姜沙南水道（以下稱福南水道）48-53號浮、55-59號浮最窄處航寬不足200米，最淺處10.5米，尹公洲航段局部航寬不足200米，船舶交通流密度大，需重點解決航道水深和航寬問題。
淺區(qū)情況。目前，長江江蘇段主要有四處淺區(qū)，深吃水海船航經(jīng)淺區(qū)航段會產(chǎn)生明顯的淺水效應(yīng)。
——通州沙東水道：從#21黑浮到#22黑浮，此航段最淺水深在12米左右。
——福南水道：從#50黑浮到#52黑浮，從#56黑浮--#57黑浮，兩航段最淺水深在10.5--11米左右。
——三江營河口附近：從#93黑浮到#94黑浮的上水航道，此航段最淺水深在10.5--11.5米左右。
——尹公洲航段：從#100浮到#101浮，此航段最淺水深在11--11.5米左右。
錨地現(xiàn)狀。根據(jù)《江蘇省沿江港口錨地總體規(guī)劃》和定線制規(guī)定，長江江蘇段深水錨地13處，基本覆蓋南京以下各港口。
2、通航環(huán)境方面
渡口水域。長江江蘇段渡口渡運水域從板橋汽渡到太海汽渡共19處。渡口水域多數(shù)地處港區(qū)，渡船頻繁穿越主航道，系事故多發(fā)地段。
橋區(qū)水域。南京燕子磯以下有跨江大橋6座，蘇通大橋的通航環(huán)境最為復(fù)雜。
3、潮汐、氣象和水位
潮汐：江陰鵝鼻嘴以下為典型的潮流河段，水流和水深受潮汐影響明顯，江陰以上受水位影響明顯。
氣象：以南京港為例，全年對航行有影響的6級以上大風(fēng)日年平均15天，最多為49天，8級以上大風(fēng)日年平均8.4天，最多為26天。臺風(fēng)多出現(xiàn)于每年8月，對港口裝卸作業(yè)影響的1到2個。多年平均霧日29.6天，最多霧日數(shù)66天，最長霧持續(xù)時間71小時。多年平均雷暴日30.9天。
水位：近三年來南京最低水位為0.64米，最高水位6.88米。
淺水效應(yīng)、富余水深及航道寬度的引航研究
1、淺水效應(yīng)對深吃水海船操縱的影響
阻力明顯增大、船速降低、船體發(fā)生劇烈震動；船舶水動力和力矩增大，橫移和轉(zhuǎn)向困難；船體下沉和縱傾變化加?。徊倏v性能發(fā)生改變。
2、富余水深
富余水深又稱剩余水深，是指船舶安全航行時，船底龍骨外側(cè)與相應(yīng)河底間應(yīng)保持的最小安全垂直距離。
富余水深按規(guī)定應(yīng)符合現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《海港水文規(guī)范》和《內(nèi)河航道與港口水文規(guī)范》的有關(guān)要求。根據(jù)航道設(shè)計水深計算公式，為船舶航行安全起見，應(yīng)留有足夠的富余水深，若按12%統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)計算，12.5米深水航道，進(jìn)江船舶適宜吃水為11.16米。
《長江口深水航道(12.5米)試通航期間通航安全管理辦法》中第四條規(guī)定，船舶富余水深應(yīng)不小于船舶吃水的12%?！吨腥A人民共和國江蘇海事局船舶航行安全富裕水深管理規(guī)定》中規(guī)定，船舶實際吃水10.5米及以上的富裕水深不小于1.0米，載運危險貨物的，富裕水深應(yīng)另加0.1米；航速大于12節(jié)的，富裕水深另加0.1米。長江江蘇段限速規(guī)定，一類航段船舶航速最低可達(dá)12節(jié)，因此，12.5米深水航道延伸后，深水航道內(nèi)，非?；反霸试S的吃水為11.4米。歐洲引航協(xié)會（EMPA）對部分港口規(guī)定，港內(nèi)富裕水深應(yīng)大于10％的吃水。
3、代表船型進(jìn)出港所需航道寬度
根據(jù)港口工程技術(shù)規(guī)范，單、雙向航道有效寬度的計算公式，對標(biāo)準(zhǔn)船型尺度進(jìn)行計算，可得以下結(jié)論：
對于3-7萬DWT的各類船舶，在福南水道、尹公洲等彎曲狹窄航段航行時，不可雙向通航。
對于7萬DWT以上的各類超大型船舶，在福南水道、尹公洲等彎曲狹窄航段處，單向航行難以通過，應(yīng)采取其他措施。
引航技術(shù)研究及實船試驗
1、引航技術(shù)研究
長江引航中心現(xiàn)有引航員554名，其中高級引航員102名，一級引航員25名，有足夠引航力量勝任11.5米深吃水海船引航工作。為了12.5米深水航道延伸到哪里，11.5米吃水海船引領(lǐng)到哪里的同步目標(biāo)，引航中心進(jìn)行深入的研究，全線引航員從操作層面，共撰寫引航技術(shù)論文29篇。
一般引航要求。引領(lǐng)11.5米吃水的超大型船舶時，原則上應(yīng)將航路選擇在深泓附近，在盡可能不違背定線制規(guī)定的情況下沿分隔帶邊緣行駛，確保水深足夠，避免發(fā)生淺水效應(yīng)。因避讓和追越會遇的需要，偏離規(guī)定航路，需與來船統(tǒng)一會讓意圖，并報經(jīng)交管同意。
港區(qū)、橋區(qū)、采砂區(qū)、捕魚區(qū)、渡口、支汊河口引航要求。超大型船舶通過這些區(qū)域，除采用備錨、了頭的通常做法外，還應(yīng)做好以下幾點：
中圖分類號：G712 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）36-0192-03
《土木工程概論》課程是土建類各專業(yè)的一門非常重要的職業(yè)基礎(chǔ)課程，在整個課程的設(shè)置體系中起著先導(dǎo)和啟蒙作用，肩負(fù)著把完全不具備專業(yè)知識的學(xué)生引入到土木工程行業(yè)的大門，使學(xué)生從綜合教育跨入到土木建筑專業(yè)教育的重任。通過《土木工程概論》課程的學(xué)習(xí)，可以使學(xué)生了解土木工程行業(yè)的基本情況，了解土木工程行業(yè)在整個國民經(jīng)濟(jì)中的地位和作用，從而激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)課程的興趣，樹立專業(yè)思想，為學(xué)生學(xué)習(xí)后續(xù)專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)技能課程理清思路，指明方向。因此，《土木工程概論》課程在整個土建類專業(yè)的教學(xué)中具有非常重要的現(xiàn)實意義。
一、《土木工程概論》課程的主要特點
《土木工程概論》課程主要講授土木工程的各個層面的知識和內(nèi)容，較為詳盡地介紹了土木工程各個分支學(xué)科所涉及的主要內(nèi)容和知識，其課程的主要特點如下。
1.課程內(nèi)容范圍廣泛?！锻聊竟こ谈耪摗氛n程的內(nèi)容非常廣泛，其涉及的教學(xué)內(nèi)容囊括了土木工程專業(yè)的所有領(lǐng)域，甚至包括了土木工程專業(yè)的許多相關(guān)課程的教學(xué)內(nèi)容[1]。由于土木工程概論課程為土木工程專業(yè)的引導(dǎo)課程，編寫《土木工程概論》課程教材者往往在教材編寫時涵蓋的內(nèi)容非常寬廣，但知識點的內(nèi)容卻非常淺顯，很多內(nèi)容如基礎(chǔ)工程、港口工程、交通工程、建筑材料等在內(nèi)容的安排上基本上都是點到為止。因此，在《土木工程概論》課程的教學(xué)過程中如何有效地取舍教材內(nèi)容，是每位任課教師所面臨的主要問題。
2.教學(xué)內(nèi)容以理論實踐相結(jié)合為主?！锻聊竟こ谈耪摗氛n程涉及的教學(xué)內(nèi)容雖然淺顯，但與工程實際聯(lián)系又非常密切，教材內(nèi)容應(yīng)該以工程案例為切入點，全面展示土木工程的經(jīng)濟(jì)技術(shù)、建筑風(fēng)貌和所采用的新型建筑材料，以及土木工程中常見問題的處理方法，從而適度地拓展學(xué)生的視野，為學(xué)生了解專業(yè)、學(xué)習(xí)專業(yè)知識以及確定學(xué)習(xí)目標(biāo)和方向奠定了一定的基礎(chǔ)。
3.教學(xué)內(nèi)容需要不斷更新和補(bǔ)充。《土木工程概論》課程所涉及到的課程內(nèi)容往往與現(xiàn)有的工程實際緊密相關(guān)，隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，建筑行業(yè)的不斷壯大，我國的建筑業(yè)得到了前所未有的發(fā)展，但《土木工程概論》課程的教材在很長一段時間內(nèi)卻不能如建筑工程的發(fā)展一樣快速進(jìn)行更新，導(dǎo)致很多內(nèi)容滯后于工程實際。如出現(xiàn)在許多教材中的世界排名第一高樓：臺北101大樓，現(xiàn)早已被迪拜的迪拜塔所超越。教材內(nèi)容的滯后使得學(xué)生不能及時了解到建筑界新的發(fā)展，極大地阻礙了學(xué)生與工程實際的有效接軌，不利于學(xué)生的有效成長。因此，如何在教材內(nèi)容滯后的情況下，要求教師密切關(guān)注建筑界的發(fā)展動向，靈活地增加新的教學(xué)內(nèi)容和工程案例，是每位承擔(dān)《土木工程概論》課程任課教師的職責(zé)和義務(wù)。
二、《土木工程概論》課程的教學(xué)現(xiàn)狀
1.實踐教學(xué)環(huán)節(jié)缺乏。在土木工程概論課程的教學(xué)過程中，我們不難發(fā)現(xiàn)有相當(dāng)一部分在讀學(xué)生，甚至極個別任課教師都片面地認(rèn)為：《土木工程概論》課程僅僅是土建工程類專業(yè)的入門課程，是一門新生剛剛?cè)雽W(xué)后的專業(yè)思想教育課程，其作用僅僅是學(xué)生了解到本專業(yè)的概況和基本風(fēng)貌，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)課程的興趣和熱情。該課程的主要學(xué)習(xí)目標(biāo)見下頁圖1。這種片面的認(rèn)識導(dǎo)致很多高職院校在教學(xué)計劃的制定過程中，將《土木工程概論》課程僅作為專業(yè)的職業(yè)選修課程，課時量極少（大多數(shù)院校該課程為32學(xué)時，2個學(xué)分，個別院校該課程僅僅為24學(xué)時，1.5個學(xué)分），為了將《土木工程概論》中的眾多章節(jié)（一般該課程共計15章左右，涵蓋了土木工程的各個領(lǐng)域，如土木工程發(fā)展史、土木工程材料、基礎(chǔ)工程、建筑工程、交通工程、橋梁工程等）都講完，絕大多數(shù)教師以純理論的授課形式蜻蜓點水般地完成《土木工程概論》課程枯燥的教學(xué)任務(wù)，缺少非常必要的實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，導(dǎo)致學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣不高，這和在制定人才培養(yǎng)方案時將土木工程法概論課程作為土建工程類各專業(yè)的先行引導(dǎo)課程，以此來提高學(xué)生對專業(yè)的了解及熱愛度的初衷發(fā)生了一定的背離，久而久之學(xué)生將會慢慢產(chǎn)生一種對專業(yè)的排斥心理，這對培養(yǎng)學(xué)生有效的學(xué)習(xí)專業(yè)技能課程的興趣極為不利，甚至產(chǎn)生一定的消極影響。
2.教材內(nèi)容更新較慢。教材對于任何專業(yè)任何課程的學(xué)生和教師而言都是極為重要的，沒有了教材，學(xué)生對知識的掌握很難實現(xiàn)，而教學(xué)中優(yōu)秀的教材是促使學(xué)生快速掌握知識并引領(lǐng)學(xué)生入門的最佳途徑。目前我國《土木工程概論》課程的教材很多，但是大多數(shù)教材中不乏許多“十二五”規(guī)劃教材，內(nèi)容涉及面極廣，但教材內(nèi)容僅僅涉及專業(yè)知識的表面問題，對深層次的專業(yè)知識接觸甚少，而對于建筑領(lǐng)域中的新工藝、新產(chǎn)品及建筑的前沿學(xué)科的介紹普遍偏少，教材內(nèi)容比較陳舊，不能反映當(dāng)今社會的土木工程的發(fā)展現(xiàn)狀，這是因為當(dāng)今我國的土木建設(shè)發(fā)展速度極快，無論是高層建筑、大跨度橋梁，還是超長的隧道工程和地下工程的結(jié)構(gòu)形式、施工工藝以及建筑材料的發(fā)展速度都是日新月異的，然而教材的更新遠(yuǎn)遠(yuǎn)跟不上土木工程學(xué)科的發(fā)展速度[2]，任課教師如何根據(jù)時代的發(fā)展及時補(bǔ)充教學(xué)內(nèi)容是《土木工程概論》教師面臨的主要問題。
3.教學(xué)安排不盡合理。（1）課程的重視度不夠，教師安排缺乏考慮。許多高職院校對《土木工程概論》課程不夠重視，在該課程教師的安排上，往往認(rèn)為任何教師都可以上，更為嚴(yán)重的是很多高職院校將該課程交給剛剛從學(xué)校畢業(yè)的年輕教師負(fù)責(zé)講授，由于教材本身的缺陷，再加上青年教師教學(xué)經(jīng)驗和工程實戰(zhàn)經(jīng)驗都不足，在教學(xué)過程中，難以用理論聯(lián)系實際，這樣就會導(dǎo)致教師會根據(jù)自己的喜好選擇講授內(nèi)容，講授過程找不到章節(jié)的相互聯(lián)系性，導(dǎo)致授課章節(jié)相對獨立，課程的整體性較弱，使得大多數(shù)學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中“知其然而不知其所以然”，對課程內(nèi)容體系的掌握不足很容易造成學(xué)生“只見樹木，不見森林”不良的結(jié)果。（2）教學(xué)學(xué)時不夠，考核方式過于簡單。通過走訪、調(diào)研發(fā)現(xiàn)，很多高職院?！锻聊竟こ谈耪摗氛n程的授課課時普遍偏少，授課課時最少的院校只有16學(xué)時，大多數(shù)都在30學(xué)時左右。由于《土木工程概論》這門課程所包含的內(nèi)容非常廣泛，并且部分內(nèi)容在今后的教學(xué)過程中很難再涉及到，若按專業(yè)課程的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行講解，如此少的教學(xué)時數(shù)，怎能達(dá)到教學(xué)計劃設(shè)置本課程的預(yù)期教學(xué)目標(biāo)。同時，在走訪中了解到，很多高職院校在本門課程的教學(xué)過程中，所采用的考核方式基本上都過于簡單，有的院校通過做作業(yè)的形式完成，有的院校因為課程內(nèi)容過多，采用開卷考試的形式完成，有的院校以期末對本課程的總結(jié)完成，有的院校以閉卷記憶性基礎(chǔ)知識為考試內(nèi)容，考試內(nèi)容并未突出專業(yè)的基本特色。眾多的考核形式，僅僅限于一些基本的常識，使得考核流于形式，學(xué)生經(jīng)過這樣的考核，基本上全部過關(guān)，這就給剛剛進(jìn)入大學(xué)校園的學(xué)生造成一種錯誤的認(rèn)識：學(xué)習(xí)不學(xué)習(xí)都能過關(guān)，學(xué)好學(xué)不好都是一樣[3]，這種錯誤的認(rèn)識使得很多大學(xué)生缺失了學(xué)習(xí)熱情，得過且過，部分學(xué)生沉迷于網(wǎng)絡(luò)游戲不能自拔。這與我們開設(shè)本課程對學(xué)生所學(xué)專業(yè)起到啟蒙、引導(dǎo)作用的初衷發(fā)生背離。
4.教學(xué)方法與手段落后。調(diào)查表明，大多數(shù)高職院校《土木工程概論》課程缺乏相應(yīng)的實踐教學(xué)內(nèi)容，很多任課教師在課程的教學(xué)過程中，以課堂理論灌輸式的教學(xué)方式為主，輔以簡單的工程案例教學(xué)法；課堂上，任課教師陶醉于自己的講授內(nèi)容中，講課講得口干舌燥，而講臺下的學(xué)生卻聽得耐性全無，睡覺的睡覺，說話的說話，開小差的開小差，玩手機(jī)的玩手機(jī)；師生之間缺乏應(yīng)有的互動以及學(xué)生進(jìn)行獨立思考的時間和動手訓(xùn)練的機(jī)會，結(jié)果使得教師“一廂情愿”的陶醉于自己賣力的課程講授中，而學(xué)生始終不知所云[1]。此外，教學(xué)手段也過于單一，傳統(tǒng)板書教學(xué)和播放課件的教學(xué)手段已難以滿足當(dāng)前《土木工程概論》課程的多元化教學(xué)方式的需要，使剛進(jìn)校的學(xué)生學(xué)習(xí)興趣急劇降低，始終處在被動的學(xué)習(xí)狀態(tài)中，不利于今后專業(yè)課程的教學(xué)。
三、提高教學(xué)質(zhì)量的思考與建議
1.重視師資隊伍的建設(shè)。良好的教學(xué)效果需要高素質(zhì)的任課教師來保障。由于《土木工程概論》課程涉及的土木工程領(lǐng)域非常廣泛，涉及建筑工程、交通工程、橋梁工程、港口工程、地下工程、水利水電工程等相關(guān)知識，這就要求任課教師不僅有豐富的教學(xué)經(jīng)驗，更應(yīng)當(dāng)積累一定的工程管理和工程處理的經(jīng)驗以及扎實的專業(yè)知識背景。因此，高職院校土建類專業(yè)建立起一支穩(wěn)定的，老中青相互結(jié)合的高素質(zhì)教師隊伍是提高并保證教學(xué)質(zhì)量的前提條件.同時，由于社會的快速發(fā)展，新的施工手段和新型材料不斷出現(xiàn)，而教材往往滯后于現(xiàn)代科技很長一段時間，因此，各高職院校應(yīng)要求任課教師平時注意知識的搜集、積累、整理和總結(jié)，及時將現(xiàn)代土木工程領(lǐng)域中的新的知識、新工藝、新材料及時地補(bǔ)充給學(xué)生，使學(xué)生能夠及時融入到社會中，跟上時代的發(fā)展。
2.重視教學(xué)方法的創(chuàng)新?！锻聊竟こ谈耪摗氛n程的教學(xué)內(nèi)容常常以理論偏多，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不高，對一些極為專業(yè)的、抽象的教學(xué)內(nèi)容很難理解甚至不理解。為提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，這就要求我們的教師充分備課，在課堂上用簡單、易懂、簡明的教學(xué)方法使初學(xué)的學(xué)生能夠盡快地消化和理解教學(xué)內(nèi)容。
為培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力和創(chuàng)新思維能力，任課教師應(yīng)不斷嘗試和不斷完善教學(xué)方法，如采用啟發(fā)式、討論式、案例式等一系列教學(xué)方法相互融合的多元化教學(xué)方法[4]，以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)的主動性。例如，很多教師在本課程的教學(xué)過程中常采用的教學(xué)方法――案例教學(xué)法及討論式，多種教學(xué)方法的靈活綜合應(yīng)用，可以有效地引導(dǎo)學(xué)生自主探究和體驗知識的發(fā)生過程，還原學(xué)生原來的科學(xué)思維活動，以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力[5]。其教學(xué)方法的應(yīng)用見下頁圖2。
3.提倡多元化教學(xué)手段的綜合應(yīng)用。采用傳統(tǒng)的一支粉筆、一塊黑板為教學(xué)手段的授課方式，很難生動地講授《土木工程概論》課程的教學(xué)內(nèi)容。因此，各高職院校應(yīng)提倡任課教師積極探索先進(jìn)的、現(xiàn)代化的教學(xué)手段，如，多媒體、網(wǎng)絡(luò)、投影等。通過圖像、聲音、文字、板書等幾方面的有機(jī)結(jié)合，把教學(xué)內(nèi)容立體地展現(xiàn)在學(xué)生面前，以彌補(bǔ)采用傳統(tǒng)教學(xué)手段授課帶來的不足。《土木工程概論》課程的另一個重要手段就是任課教師應(yīng)及時對學(xué)生學(xué)習(xí)中存在的一些問題盡行有效地反饋，可通過作業(yè)、答疑、測試，跟學(xué)生網(wǎng)上聊天等各種渠道和形式來了解學(xué)生對知識的需求情況，以及學(xué)生在學(xué)習(xí)中存在的疑惑，這樣任課教師就可以及時引入新的教學(xué)手段來保證教學(xué)質(zhì)量的有效提高，從而提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。
另外，在考核方式上，任課教師應(yīng)不斷探索，尋找并不斷完善教學(xué)評價體系。課程考核是檢查任課教師教學(xué)效果、評價學(xué)生學(xué)習(xí)效果的有效手段之一，為了有效地提高《土木工程概論》課程的教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果，對現(xiàn)行的以期末閉卷考核為主的教學(xué)評價體系必須進(jìn)行改革。探索靈活多樣的考核方式，如，開卷和閉卷相結(jié)合、平時小論文和期末綜合論文相結(jié)合、基礎(chǔ)知識與應(yīng)用能力相結(jié)合等多種考核方式，逐步形成有利于學(xué)生綜合素質(zhì)提高和能力培養(yǎng)的新的考核評價機(jī)制[1]。
四、結(jié)束語
《土木工程概論》課程是土木工程各專業(yè)的一門職業(yè)基礎(chǔ)課程，教學(xué)內(nèi)容多、涉及面廣，這就要求任課教師采用合理的、多元化的教學(xué)手段和方法，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，從而培養(yǎng)出適合當(dāng)今時代需要的專業(yè)技能復(fù)合型人才。
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中圖分類號：F285 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A
文章編號：1004-4914（2013）02-283-02
一、選題背景
1.混凝土澆筑的特點?；炷劣兄鴱?fù)雜的組成，組成混凝土的物質(zhì)包括膠凝材料、水、粗細(xì)骨料及外加劑等多種物質(zhì)，還有在攪拌澆筑過程中混入的空氣。這些物質(zhì)的狀態(tài)包括液態(tài)、固態(tài)乃至我們不希望看到的氣態(tài)。眾多復(fù)雜的物質(zhì)和物質(zhì)狀態(tài)意味著影響混凝土性質(zhì)的因素很多，在這眾多因素中，對混凝土性質(zhì)起決定作用的是膠凝材料和水。而本課題研究的透水模板正是通過改變混凝土拌和物中水的含量來改變混凝土的性質(zhì)。（1）新拌混凝土中的空氣和水。在拌制混凝土的時候，為了獲得必要的流動性，常加入較多的水（約占水泥重量的40%～70%）。而水泥水化時所需的結(jié)合水一般只占水泥重量的23%左右。多余的水留在混凝土固結(jié)完成后留在固體中形成孔洞，這些孔洞對混凝土的強(qiáng)度起著不利的作用?，F(xiàn)代混凝土的理論與實踐研究表明，混凝土強(qiáng)度的減弱主要是由這部分自由水造成的。
同時在攪拌混凝土的過程中，不可避免地帶入一些空氣。而凝固在混凝土中的空氣將直接形成孔洞，削弱混凝土的質(zhì)量。與自由水相比，空氣對混凝土的施工過程沒有什么好處。（2）游離水和氣孔對混凝土質(zhì)量的危害。通常游離水和空氣會在硬化后的混凝土中形成空隙等缺陷，由于現(xiàn)有模板材料大多是親水的，自由水和空氣容易在模板表面富集，非常容易在混凝土表面形成這些缺陷。這樣不但會給混凝土的表面質(zhì)量帶來直接的影響，更為嚴(yán)重的是這些缺陷會形成深入混凝土內(nèi)部通道，給混凝土的耐久性帶來極壞的影響。
這種缺陷逐漸成為混凝土施工過程中很難避免的通病，因為其由材料特性所引起，并非可以簡單地通過改進(jìn)施工工法所消除。
2.混凝土耐久性與抗?jié)B性。（1）混凝土的耐久性。隨著時間的推移，任何材料的物理力學(xué)性能都將收到環(huán)境因素的作用而發(fā)生改變，致使繼續(xù)使用材料將不安全或者不經(jīng)濟(jì)，此時可以認(rèn)為材料達(dá)到其使用壽命。耐久性好的材料，抵抗環(huán)境破壞因素的能力強(qiáng)，材料的使用壽命就長，反之就短。
影響混凝土耐久性的因素可分為物理作用和化學(xué)作用兩類。物理作用主要包括表面磨蝕、凍融及孔隙中鹽類結(jié)晶壓力引起的膨脹開裂等?；瘜W(xué)作用則指酸溶液使水泥漿濾析、硫酸鹽侵蝕、堿骨料反應(yīng)、混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋腐蝕等。其中鋼筋腐蝕的主要形式是電化學(xué)反應(yīng)。
混凝土中的孔隙和水分是影響混凝土耐久性的兩個重要因素。侵蝕性介質(zhì)只有通過孔隙向內(nèi)部滲透，才能對混凝土產(chǎn)生侵蝕作用。而幾乎所有的化學(xué)侵蝕都需要水做媒體。
除了水泥漿中存在水和孔隙外，骨料與水泥漿之間的界面和骨料本身也存在孔隙和水。受骨料形狀、級配、骨料含量等因素的影響，骨料、骨料與水泥漿之間界面上的孔隙和水，在不同的混凝土中往往有較大的差異。
而富集在模板表面的水和孔隙將主要由模板及脫模劑的性質(zhì)所決定，這部分水和空氣由于是直接影響混凝土外表面質(zhì)量，對混凝土的耐久性有著至關(guān)重要的影響。（2）混凝土的抗?jié)B性?；炷恋臐B透性，指液體流過混凝土的流暢性?；炷恋目?jié)B性指混凝土抵抗壓力水的滲透性。顯然，混凝土阻礙液體向其內(nèi)部流動的能力越強(qiáng)，混凝土的抗?jié)B性就越好?；炷恋哪途眯?，與水和其他有害化學(xué)液體流入其內(nèi)部的數(shù)量、范圍有關(guān)，因此抗?jié)B性能好的混凝土，其耐久性就高。
混凝土的水灰比越大，水化程度越低，水泥漿體中的毛細(xì)孔率越高，水泥漿體含有較多的大孔和連通性良好的孔，混凝土的滲透性就越大。在相同的水灰比下，水化程度越低，混凝土中未水化物及毛細(xì)管越大，孔隙率越大。水化程度隨混凝土齡期的增長而提高，混凝土的密實性也相應(yīng)提高。在相同水化程度下，水灰比越大，混凝土的孔隙率越高。（3）空氣和游離水對混凝土抗?jié)B性和耐久性的影響。從混凝土發(fā)生耐久性損失的原理我們可以看到，混凝土的抗?jié)B性能是一個起主要決定作用的因素，可以從下面一個著名的描述混凝土耐久性損失的圖中看到這一因素的重要性。
只有水、環(huán)境中的有害因素和混凝土本身一起發(fā)生作用才會導(dǎo)致混凝土發(fā)生耐久性損失。
混凝土拌和物中含有的游離水和空氣則是影響混凝土抗?jié)B性的重要因素，通過以上兩個邏輯關(guān)系，我們可以看到混凝土拌和物中的游離水和空氣是影響混凝土耐久性的重要原因。
3.透水模板應(yīng)用的意義。（1）使用普通模板澆筑的混凝土。用普通模板澆注混凝土?xí)r，由于模板本身有被水浸潤的性質(zhì)，當(dāng)進(jìn)行振搗壓實操作工序時，新拌混凝土中含有的過量的水分和空氣就往模板移動，并在模板內(nèi)側(cè)聚集。這樣表層混凝土就有較高的水灰比。當(dāng)混凝土硬化后，混凝土的表面強(qiáng)度一般會降低一些，而且表面水分的蒸發(fā)會造成在混凝土表面形成蜂窩、孔洞，影響美觀。更為重要的是，形成了這些缺陷以后，混凝土表面密實度的降低，會大大影響混凝土的耐久性，進(jìn)而影響結(jié)構(gòu)的使用壽命，同時也增加了結(jié)構(gòu)的維護(hù)費用。（2）使用透水模板澆筑的混凝土。與傳統(tǒng)模板的比較，透水模板的特點在于，它能通過一層過濾層把聚積在模板內(nèi)側(cè)的多余水分和空氣排出，同時留住了水泥顆粒。這樣就降低了表層混凝土的水灰比，形成堅硬密實的混凝土表層。
透水模板的這個作用可以消除使用普通模板澆筑混凝土產(chǎn)生蜂窩麻面的通病，澆筑出的混凝土光潔密實。
由于使用透水模板不但可以消除混凝土表面的孔隙，而且使得這層混凝土強(qiáng)度提高。這樣既提高了混凝土的表面質(zhì)量，又提高了耐久性，為混凝土抵抗環(huán)境侵蝕提供了一道防線。
透水模板在施工工期上也有良好的影響，由于其澆筑混凝土表面水灰比降低，強(qiáng)度發(fā)展比較快，使得模板周轉(zhuǎn)時間縮短。
4.清水混凝土的使用現(xiàn)狀。清水混凝土的表面質(zhì)量有很強(qiáng)的未知性，在拆模之前誰也不知道是否有缺陷存在，即使對于最有經(jīng)驗的工程師來說也不知道具體的澆筑情況會是怎樣。然而對于清水混凝土來說，失敗是不允許的，無論多高明的修補(bǔ)，都會留下很難看的痕跡，甚至直接影響建筑的效果。
另外，混凝土不像鋼材、玻璃等質(zhì)感單純而明確的材料，它最終的效果取決于材料調(diào)配、細(xì)部設(shè)計，模板的選擇、安裝、拆除，混凝土的拌制、澆筑、養(yǎng)護(hù)等多種因素，也可以說是一種工藝技術(shù)。設(shè)計者不能只是在圖面里標(biāo)注或指定，在現(xiàn)有的施工技術(shù)條件下必須根據(jù)自己的設(shè)計意圖，從材料的選定與調(diào)配、模板的選擇與安裝、混凝土的澆筑與養(yǎng)護(hù)等等，事必躬親，并與施工人員密切配合，才能達(dá)到理想的效果。這些要求對于中國建筑師的職能來說超出了很多。
按現(xiàn)有的施工技術(shù)條件，要保證清水混凝土的盡量良好的質(zhì)量必須有一套繁瑣的工序與技術(shù)組成。
二、透水模板的應(yīng)用方向
透水模板可以用于環(huán)境惡劣的地方，并且適用對混凝土結(jié)構(gòu)耐久性有較高要求的地方。例如由磨損而發(fā)生碳化、氯離子侵蝕、化學(xué)侵蝕以及易發(fā)生凍融的場所和環(huán)境。還適用于混凝土表面質(zhì)量要求高，直接暴露于室外，或要求混凝土表面不產(chǎn)生氣泡不必進(jìn)行裝修的場所。具體來講，透水模板可以使用在以下一些工程部位：
1.水路、河道和海洋結(jié)構(gòu)物。壩、水渠、防波堤、橋墩，這些結(jié)構(gòu)物由于受水流和波浪的沖擊而產(chǎn)生磨耗，從而產(chǎn)生凍融循環(huán)。海岸構(gòu)筑物由于氯化物的侵蝕、海水的沖擊，也需要提高混凝土表面的質(zhì)量，增加結(jié)構(gòu)耐久性。在工程中的應(yīng)用實例有：英國的River Dee estuary橋使用了Zemdrain-MD透水模板。英國南海岸的一些高架橋及水陸結(jié)構(gòu)，如港口和海堤等也使用了透水模板等等。
2.公路建筑。以前有過報道，由于防止路面結(jié)冰而撒鹽引起公路過早破壞。一般通過改善細(xì)部，增加混凝土強(qiáng)度等級或使用硅烷一類的涂料來解決這個問題。然而大量使用硅烷或其它涂料施工工序繁瑣，施工質(zhì)量不易控制。如果普遍提高混凝土等級則會大大增加成本。國外研究表明，應(yīng)用了透水模板的混凝土對氯化物侵入的抵御性通常比噴硅烷好。也有這一方面的工程實例，日本的靜清邊路工程高架橋就在橋壁高欄的施工中使用了織物模板。在德國，也有一座橋梁的拱型部分采用了透水模板施工。
3.飲用水和廢水建筑。飲用水質(zhì)量越來越多的嚴(yán)格指標(biāo)意味著混凝土表面質(zhì)量非常重要。為了防止藻類和微生物的繁衍產(chǎn)生，減少池壁的氣孔是非常必要的。另外，對于許多活性廢水，也需要能夠抵抗磨損和細(xì)菌微生物繁殖的混凝土表面。在德國采用透水模板施工的貯水池，經(jīng)檢驗，完全符合控制微生物發(fā)生的標(biāo)準(zhǔn)要求。
4.對外觀有特殊要求的建筑物。透水模板的一大功能就在于它能獲得平整密實光滑的混凝土表面。能夠滿足一些對外裝修有特殊要求的建筑物的需要。同時也免去了裝修前平整、修飾等準(zhǔn)備工作，節(jié)省了大量費用。透水模板無疑可以使建筑師放心使用清水混凝土進(jìn)行創(chuàng)作，而不用顧及混凝土表面質(zhì)量、結(jié)構(gòu)耐久性等問題。
三、新型透水模板研制的意義
筆者所在的清華大學(xué)已于1995年開始進(jìn)行透水模板試驗與研究，并與國外進(jìn)口產(chǎn)品進(jìn)行對比試驗。試驗結(jié)果表明：自制的透水模板與同類進(jìn)口產(chǎn)品相比，具有物美價廉的特點。如能進(jìn)一步研制與開發(fā)，替代進(jìn)口產(chǎn)品，將取得良好的社會及經(jīng)濟(jì)效益。
目前對CPF原理的研究已經(jīng)到了一定的深度，但是對于透水模板對混凝土的作用深度等問題研究還比較少，如果通過后續(xù)研究把這些細(xì)節(jié)問題搞清楚，將對透水模板的研究和發(fā)展起十分重要的作用。
進(jìn)口透水模板在中國使用的門檻主要是價格問題。北京2008年舉辦奧運會時，有大量的奧運場館和市政設(shè)施需要建設(shè)，這些結(jié)構(gòu)很大一部分是清水混凝土，這為透水模板的使用提供了良好的機(jī)遇和發(fā)展空間。除了在北京，國內(nèi)基礎(chǔ)設(shè)施市場容量也很大，透水模板的發(fā)展有良好發(fā)展前景。
四、擬采用技術(shù)路線
1.理論分析與試驗相結(jié)合。對現(xiàn)有實驗成果，進(jìn)行理論分析。構(gòu)建CPF材料性能與砼耐久性關(guān)系模型，提高CPF理論研究水平。
根據(jù)試驗及理論分析成果，初步確定新型CPF的材料性能及指標(biāo)，進(jìn)行試驗研究。開發(fā)出新型CPF產(chǎn)品，并制定其施工工藝。
2.試驗與應(yīng)用相結(jié)合。將研制的新型CPF應(yīng)用到工程實踐中，發(fā)揮示范推廣作用。
五、研究方案及安排
2005.1～2005.2 理論模型構(gòu)建及分析
2005.3～2005.4 初選CPF材料及構(gòu)造
2005.5～2005.7 新型CPF試驗
2005.7～2005.8 在實際工程中應(yīng)用新型CPF
六、工程實例應(yīng)用
在某新建項目中的地下車庫及設(shè)備用房中使用CPF，保證清水砼效果。
七、相關(guān)技術(shù)及產(chǎn)品開發(fā)
與新型CPF配套使用的粘合劑、脫模劑、卡扣件、清洗設(shè)備等可能是新型CPF系列化、標(biāo)準(zhǔn)化必不可少的組成部分。如能開發(fā)出配套使用的產(chǎn)品，對新型CPF的推廣應(yīng)用將有益處。
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