淺談建筑工程技術(shù)專業(yè)（地下工程施工方向）專業(yè)建設(shè)思考

劉陳平 湖南國(guó)防工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院

1 引言

從我國(guó)職業(yè)教育的發(fā)展史來看, 每一次重大戰(zhàn)略的提出及社會(huì)變革, 勢(shì)必給職業(yè)院校的人才培養(yǎng)帶來影響，國(guó)家印發(fā)的“職教20 條”以及相應(yīng)的配套文件落地，我們的政策施展職業(yè)教育的運(yùn)轉(zhuǎn)“組合拳”，職業(yè)教育迎來了快速發(fā)展的黃金時(shí)期。特別是在以“不忘初心，牢記使命”為主題的工作會(huì)議上，習(xí)總書記提出了主題教育的總體要求：“保初心，擔(dān)使命，找差距，抓落實(shí)”。而我院在1962年創(chuàng)校伊始的“初心”就是發(fā)揚(yáng)軍工精神，為國(guó)家、兵器等各個(gè)行業(yè)企業(yè)培育培養(yǎng)高素質(zhì)技術(shù)技能人才。因此，對(duì)于我院專業(yè)建設(shè)負(fù)責(zé)老師非常有必要迎著國(guó)家職教改革的春風(fēng)，拓展各個(gè)專業(yè)建設(shè)思路使我們培養(yǎng)出更符合國(guó)家、社會(huì)、企業(yè)需要的人才。

2 建筑工程技術(shù)專業(yè)（地下工程施工方向）專業(yè)建設(shè)思路

2019年10月，按照要求結(jié)合我系實(shí)際情況，對(duì)本專業(yè)方向主要施工技術(shù)中-山嶺隧道施工工藝專業(yè)建設(shè)未來發(fā)展走向不明確的問題進(jìn)行全方面的調(diào)研。該調(diào)研的主要內(nèi)容采取網(wǎng)上獲取信息、下企業(yè)走訪、召開專題座談會(huì)等多種模式，搜集意見和建議，并把重要內(nèi)容放在一起經(jīng)過研討。

2.1 專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)描述

建筑工程技術(shù)專業(yè)（地下工程施工方向）是為培育具備高等職業(yè)技術(shù)教育大專規(guī)格德、智、體、美、勞全面發(fā)展，掌握本專業(yè)所學(xué)技能水平，勝任地下工程（重點(diǎn)在地下隧道工程）的建設(shè)、施工管理、監(jiān)控、維護(hù)等工作崗位技術(shù)技能型人才。

2.2 地下隧道工程概念及分類

圖1 地下隧道工程施工工藝分類

地下隧道工程是修建在城市地下或水下環(huán)境或在山體中，修建地下通道或地下防空洞。按照其位置可分為山體隧道，海底隧道和城市隧道三大類。為減少時(shí)間距離和防止大坡道而從山嶺或丘陵下穿越的稱為山嶺隧道；為穿過河流或海峽而從河下或海底通過的稱為水下隧道；為順應(yīng)發(fā)展鐵路企業(yè)通過一些大城市的需求咱們?cè)谝粋€(gè)城市建立地下穿越的稱為現(xiàn)代城市交通隧道。這三類隧道中，本專業(yè)最主要是修筑山嶺隧道。山嶺隧道施工主要分為山嶺隧道施工和淺埋及軟土隧道施工。經(jīng)調(diào)研，山嶺隧道施工可分為礦山法及掘進(jìn)機(jī)法（TBM）等，其中，礦山法在其原有的基礎(chǔ)上又創(chuàng)造性研發(fā)出新奧法。淺埋及軟土隧道施工的工法主要有五種具體見圖1所示。

2.3 隧道工程常用施工方法介紹

針對(duì)圖1，對(duì)部分常用施工方法介紹如下。

2.3.1 新奧法

新奧法是在傳統(tǒng)礦山法的基礎(chǔ)上改良而來，其主要施工方法是最大化地減少對(duì)圍巖的擾動(dòng)，運(yùn)用圍巖本身的承載能力，利用爆破技術(shù)進(jìn)行隧道全斷面開挖，開挖完成后立即對(duì)洞身錨噴混凝土，再用錨桿固定防護(hù)網(wǎng)在混凝土洞身上，此種支護(hù)方式最大限制地發(fā)揮了圍巖自身的承載力[2]。新奧法適用于山體土質(zhì)較穩(wěn)定的地質(zhì)條件中進(jìn)行施工。

2.3.2 盾構(gòu)法

盾構(gòu)法是指借助盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行的一種全機(jī)械式隧道開挖辦法，是現(xiàn)在包括山體隧道在內(nèi)的大多數(shù)隧道施工方式的首選[3]。盾構(gòu)施工法是借助盾構(gòu)機(jī)前方的螺旋刀片將隧道斷面的石塊土壤切削挖掘，再將挖掘出的碎土石由盾構(gòu)機(jī)前方的切口環(huán)傳送至盾尾，再由盾尾將土石排出，隧道會(huì)隨著盾構(gòu)機(jī)的推進(jìn)而不斷挖掘成形。此種工藝適用于挖掘較長(zhǎng)的隧道見圖2所示。

圖2 盾構(gòu)法

2.3.3 新意法

新意法是經(jīng)過對(duì)隧道掌子面土體的勘察、丈量，測(cè)試出圍巖受應(yīng)力后的狀態(tài)變換，根據(jù)測(cè)試出的形態(tài)變化的結(jié)果，根據(jù)圍巖穩(wěn)定、臨時(shí)穩(wěn)定和失穩(wěn)的標(biāo)準(zhǔn)，其中穩(wěn)定型為巖石型變形特性、暫時(shí)穩(wěn)定為黏性變形特性、不穩(wěn)定為松散地形型變形特性，按這3種特性將隧道掌子面劃分為A、B、C三種類型，根據(jù)不同的類型設(shè)計(jì)出相應(yīng)的支護(hù)措施[4]。此法意在困難地質(zhì)施工時(shí)，采用新意法對(duì)巖土變形情況進(jìn)行分析，并按照不同類型的巖土工程設(shè)計(jì)不同施工計(jì)劃的特點(diǎn)。此工法可依據(jù)施工的進(jìn)展而進(jìn)行動(dòng)態(tài)的設(shè)計(jì)，隨時(shí)掌握施工區(qū)域巖土變形情況，并根據(jù)其變化設(shè)計(jì)出合理的施工方案。

2.3.4 銑挖法

銑挖法在國(guó)外是一種成熟的山體隧道施工工藝，已經(jīng)積累了相當(dāng)豐厚的施工經(jīng)驗(yàn)，為了順應(yīng)新的施工要求，我國(guó)于近幾年引進(jìn)了該施工技術(shù)。其主要施工工法為使用專業(yè)銑挖機(jī)，將隧道斷面分層分塊進(jìn)行開挖?，F(xiàn)將隧道斷面開挖分為3 層臺(tái)階，先將上臺(tái)階部分土體開挖，預(yù)留上臺(tái)階核心土體作為隧道圍巖支撐，然后搭設(shè)上臺(tái)階初襯結(jié)構(gòu)。接下來開挖中中臺(tái)階，將中層臺(tái)階分為3段(根據(jù)實(shí)際需要可為分更多段)，先開挖兩側(cè)土體，再開挖中間土體，兩側(cè)土體開挖完成后立即施工初襯支護(hù)，待兩側(cè)支護(hù)完成后再開挖中層核心土。下層臺(tái)階施工順序同中層一致，待下層核心土開挖完成后做隧道底初襯支護(hù)，所有支護(hù)完成后對(duì)整體隧道進(jìn)行二次襯砌支護(hù)，完成隧道施工。

綜上所述，結(jié)合我系專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)，在調(diào)研過程中發(fā)現(xiàn)，以上幾種施工工藝，最適于山嶺隧道施工的工法是新奧法及盾構(gòu)法。新奧法及盾構(gòu)法的特點(diǎn)及適用范圍見表1。

表1 新奧法和盾構(gòu)法的特點(diǎn)及適用范圍

由于當(dāng)今隧道工程施工長(zhǎng)度往往很長(zhǎng)，建設(shè)工程又有工期要求，而盾構(gòu)法采用全自動(dòng)盾構(gòu)機(jī)施工，能夠全天候不間斷施工，并且不受惡劣天氣影響，不耽誤工期，且盾構(gòu)法是在山體內(nèi)施工，對(duì)山體外已有的交通安全運(yùn)輸不構(gòu)成重大影響，所以盾構(gòu)法施工優(yōu)勢(shì)顯著。但新奧法經(jīng)過多年的完善與發(fā)展，與盾構(gòu)法相比因?yàn)樗^盾構(gòu)法具備對(duì)地層較強(qiáng)的適應(yīng)性和高度靈活性，尤其是在施工現(xiàn)場(chǎng)是有限的，復(fù)雜地層條件下更顯示出自身優(yōu)勢(shì)。所以，在現(xiàn)在的山嶺隧道施工中新奧法和盾構(gòu)法都很重要。

根據(jù)調(diào)研獲悉，結(jié)合我系全體教師召開專題座談會(huì)，經(jīng)過討論一致認(rèn)為建筑工程技術(shù)專業(yè)（地下工程施工方向）需要依托校企共同體，建設(shè)以山體隧道施工技術(shù)（新奧法+盾構(gòu)法）為核心，軍工精神和工匠精神為二翼的“一核二翼”專業(yè)發(fā)展架構(gòu)模式，使專業(yè)發(fā)展方向明確，形成專業(yè)特色。

“一核二翼”發(fā)展架構(gòu)給建筑工程技術(shù)專業(yè)（地下工程施工方向）起到統(tǒng)一思想、穩(wěn)定專業(yè)發(fā)展目標(biāo)的目的。所謂“一核二翼”發(fā)展架構(gòu)，“一核”是指建筑工程技術(shù)專業(yè)（地下工程施工方向）必須緊緊抓住山體隧道施工技術(shù)（新奧法+盾構(gòu)法）這個(gè)核心，不能因任何原因而削弱或改變?！??！岸怼笔侵敢孕Ｆ蠊餐w發(fā)展中重要的軍工精神和工匠精神作為專業(yè)發(fā)展的“二翼”，將兩種精神融入到人才培養(yǎng)全過程中，以此做為輔助和支撐專業(yè)人才培養(yǎng)，達(dá)到培養(yǎng)高素質(zhì)高技能人才培養(yǎng)的目的。

3 建筑工程技術(shù)專業(yè)“一核二翼”發(fā)展架構(gòu)建設(shè)內(nèi)容

3.1 建立“一核二翼”發(fā)展架構(gòu)下建筑工程技術(shù)專業(yè)課程體系

建筑工程技術(shù)專業(yè)“一核二翼”發(fā)展架構(gòu)思路應(yīng)成為專業(yè)人才培養(yǎng)方案制定的指導(dǎo)綱領(lǐng)。具體在課程體系設(shè)置中給予貫徹，課程體系可采用模塊化方式設(shè)置，建立目的性很強(qiáng)的“一核二翼”課程體系模塊。

3.2 形成“一核二翼”發(fā)展架構(gòu)下建筑工程技術(shù)專業(yè)教學(xué)資源配套實(shí)施方案

（1）根據(jù)“一核二翼”發(fā)展架構(gòu)，我系現(xiàn)有實(shí)體隧道模型，總長(zhǎng)度8m，總高3.6m，寬度3.6m，滿足“一核”專業(yè)課程新奧法的教學(xué)要求。

（2）完成隧道仿真軟件—盾構(gòu)機(jī)施工工藝的建設(shè)，滿足“一核”專業(yè)課程盾構(gòu)法的教學(xué)要求。該軟件基于3D建模技術(shù)和Unity 3D平臺(tái)模仿真實(shí)施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，進(jìn)行三維現(xiàn)場(chǎng)漫游，根據(jù)設(shè)立培訓(xùn)模塊任務(wù)的施工過程中的子部分分割，任務(wù)可根據(jù)教學(xué)過程需要任意跳轉(zhuǎn)使用。需包含教學(xué)、仿真、考評(píng)等模式，各個(gè)模式可根據(jù)實(shí)際需求自由切換。

（3）依據(jù)我院的軍工特色，弘揚(yáng)軍工文化，將軍工精神與工匠精神融入到我們平時(shí)教學(xué)，為培養(yǎng)合格人才保駕護(hù)航。

4 研究結(jié)論

高素質(zhì)技術(shù)技能型人才的培養(yǎng)離不開科學(xué)、先進(jìn)、合理、適用的專業(yè)建設(shè)。我系結(jié)合此次調(diào)研的成果，明確建筑工程技術(shù)專業(yè)（地下工程施工方向）建設(shè)是依托校企共同體，建立以山嶺隧道施工技術(shù)（新奧法+盾構(gòu)法）為核心，軍工精神和工匠精神為二翼的“一核二翼”專業(yè)發(fā)展架構(gòu)模式的目標(biāo)，后期建立“一核二翼”課程體系模塊和完善相應(yīng)的專業(yè)教學(xué)建設(shè)配套資源，實(shí)現(xiàn)本專業(yè)的人才培養(yǎng)目標(biāo)。同時(shí)，響應(yīng)總書記號(hào)召，牢記人才培養(yǎng)的目標(biāo)，著力為行業(yè)企業(yè)培養(yǎng)新一代“四有”人才，為國(guó)家社會(huì)企事業(yè)單位培養(yǎng)高素質(zhì)技術(shù)技能人才。