城市地下空间工程专业毕业设计研究

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摘要：城市地下空间工程专业涉及的内容具有点多、面广、关联性强、体系性强，毕业生将来从事的工作包括上部结构、地下结构、地下空间、基坑支护、隧道甚至海绵城市建设等领域。传统的以地下空间、基坑支护等为内容的毕业设计具有形式单一，覆盖面小，学生难以得到全方位训练和能力提升。文章在研究专业特点和实践环节作用的基础上认为，本专业的毕业设计（论文）选题除了工程设计类和施工技术与管理类之外，应加强研究开发类方面的训练，以提高学生的学习能力、工作能力和开拓精神。为此，在毕业设计（论文）选题、过程控制和答辩环节进行了研究，将学生的毕业论文与联络通道施工、海绵城市建设等科研项目有机结合起来。经过近十年的实践，人才培养质量得到了明显提高。

关键词：实践教学；毕业论文；教学改革；研究

开发型社会主义现代化建设进入新时代以来，停车场、商场、娱乐城、避难所等各种地下工程日益成为工程建设的重点。另外，随着交通强国战略的实施，隧道和地下车站建设也得到了迅猛发展。还有，海绵城市建设等新兴环境问题不断向基于岩土理论的方向发展和渗透，与地下工程相关理论的关联性越来越高。因此，地下空间工程专业的毕业生需求量不断上升。鉴于此，培养高质量、高素质、能力强、学识广的本科毕业生对我国地下空间建设具有特殊意义和价值[1]。毕业设计（论文）阶段是培养目标顺利实现的重要环节，培养质量好坏反映毕业生综合能力和创新能力，并决定今后解决工程实践问题的能力。该阶段的工作效率取决于老师的指导和学生的实践两个环节，需要双方密切配合。毕业设计（论文）应该是对所学知识的一次全面总结和能力提升。本文从专业特点、教学实践环节现状和存在问题入手，研究了毕业生质量不高和实践能力下降的原因。从开题、过程指导与控制、答辩等环节入手，探讨提高人才质量的方法和措施。突破毕业设计题目局限于“基坑支护”、“隧道”、“地下商场和车站”等传统内容，忽略能力培养的现状。通过增加题目类型和内容比如海绵城市、冻结法施工、有限元计算、测试新手段、地下管廊、土体基本性质研究，加强学生的能力培养，锻炼科研能力、动手能力和解决问题的能力。

一、专业特点城市地下空间工程专业

[2]是一个特殊的专业，有的着眼于土木工程地下空间方向，有的着眼于采矿工程地下洞室方向，还有着眼于交通工程隧道方向的。就目前国内外设置该专业的大学看，该专业来源于多个不同的一级学科。由于地下工程种类繁多，与其他专业相比，本专业的培养目的相对较高。我校城市地下空间工程专业来源于土木工程一级学科，培养目标是适应社会主义现代化建设需要，德、智、体全面发展，具备土木工程学科基本原理和基本知识，掌握城市地下空间工程专业的基本技能和知识，能在城市地下民用与商业工程、市政工程、岩土工程等领域从事设计、研究、施工与管理等方面的复合型工程技术人才。可见，基础扎实、知识面宽、实践能力强、综合素质高、具有创新意识和国际视野，是毕业生应该具有的基本素质。毕业生应该掌握地下混凝土结构、地铁工程、隧道工程、基础工程的分析与设计方法，具有地下工程规划、设计、施工、监理、测试和管理能力，了解地下空间工程方面的理论前沿、发展动态和行业需求，具有初步的科学研究和实际工作能力，具有较强的自学能力、创新意识和较高的综合素质，具有一定的批判性思维能力。不难看到，任何一个毕业设计题目都难以应对本专业知识点多、类型复杂、覆盖范围广等特点，因此加强能力训练和提升是提高培养质量的关键所在。

二、毕业设计（论文）的作用

本专业可供选择的题目或方向较多，包括隧道、地下车站、防空洞、地下核设施、基坑、基础等的设计、施工管理、施工过程数值模拟等。通过毕业设计，达到培养学生综合分析问题和解决问题的能力、组织管理和社交能力，提升学习能力和工作能力，锤炼严谨、扎实的工作作风和事业心责任感[3]。为将来走上工作岗位，顺利完成各种任务奠定基础。毕业设计的目的是：1.巩固和加深已学知识；2.提高知识的运用能力；3.掌握地下工程设计的基本程序和方法；4.了解有关的建设方针和政策；5.正确使用各种规范和规程；6.提高认识国内外发展现状的能力；7.培养调查研究能力和理论联系实际能力；8.培养从经济、技术观点解决问题的能力；9.培养表达和交流能力。毕业设计（论文）是学生毕业前的最后学习、综合训练和能力提升阶段，是对所学全部课程的总结和升华，也是对学生综合素质与工程实践能力的全面锤炼和检验，是实现培养目标的重要实践和最后环节。以往城市地下空间工程专业毕业设计题目局限于“基坑支护”、“隧道”、“地下商场和车站”等传统内容，学生可选范围小，且与后期工作属性明显脱钩。针对地下工程种类多、分布广等特点，进行比如海绵城市、冻结法施工、测试等内容为载体的训练和能力提升，可以作为毕业设计（论文）阶段的选题内容。这与“毕业设计的内容要符合教学基本要求，尽量结合实际生产、科研任务”的要求相适应。也符合“设计或论文内容要有足够深度，使学生达到本专业基本训练；对能力强的学生，可适当加深加宽”的培养理念[5]。

三、毕业设计（论文）分类

本专业毕业设计（论文）至少可以包括工程设计类、施工技术与管理类和研究开发类。（一）工程设计类。工程设计类可选用具有代表性的地下车站等各类地下工程和基坑支护与开挖等施工环节和过程作为设计选题。设计内容包括平面、剖面、立面和构造设计；结构布置；土压力和水压力等荷载的计算；主要构件和岩土体的内力、强度计算；施工图绘制；施工过程计算和设计等。（二）施工技术与管理类。施工技术与管理类的毕业设计（论文）内容包括施工方案设计；施工组织设计；单位或分部工程概预算；投资控制；技术经济论证和比较等。（三）研究开发类。研究开发类一般以毕业论文的形式出现，可以就某一真实或虚拟研究项目的某一方面开展研究并撰写论文，包括摘要、正文、结论、致谢、参考文献等。其中正文是论文的主体，应阐明研究的目的意义必要性、研究内容、研究方案、技术路线、研究结果、研究结论等[4]。

四、选题注意事项

选题内容和题目要分散，尽量不要雷同以促进学生独立思考。选题难易要适中，要结合学生就业方向，以调动积极性。可以“真题真做”，也可以“假题真做”，最大限度地提高学生分析和解决实际问题、从事科学研究和开发的能力。让学生充分认识毕业设计（论文）的重要性，调动其主观能动性，鼓励提出创造性问题，鼓励采用新理念、新技术、新方法解决新旧问题[6]。选题应考虑学校的专业背景，比如对于采矿型，选题主要集中在煤矿巷道设计与施工、隧道断面设计与施工等方向；对于土木工程型城市地下空间工程专业，选题主要集中在基坑支护、隧道、地下商场和车站等方向。我校城市地下空间工程专业属于土木工程型的，在选题过程中不断提高覆盖面和覆盖范围，除了传统内容外，还增设了一些相关领域研究方向[9]。1.增加以海绵城市为主题的毕业论文选题，具体包括透水构件制作，加装透水构件后地表的雨水下渗量和下渗速度研究等。2.增加以冻结法施工等新兴施工方法为主的毕业论文选题，包括土体热参数影响因素研究，冻土温度场数值模拟等。3.增加测试技术应用和研究方面的选题，包括不同荷载作用下土体中的应力应变，施工过程中地下结构应力变化及稳定性分析等。4.增加以城市地下管廊计算为主的选题，增加地震作用下隧道、建筑物安全稳定性研究选题。5.增加多种因素影响下土的性质研究和复杂荷载作业时的桩体变形与承载力研究。增加选题范围的目的是加强毕业设计和毕业论文对本专业的适应性研究，探索宽基础、多口径、多路径、多目标的毕业设计（论文）综合训练方案和考核方案[8]。据不完全统计，本专业近五年的论文选题类型有三十多个，多数题目具有一定的新颖性和挑战性，学生得到了锻炼，效果良好，比如《联络通道冻结法施工过程模拟》、《反压土在基坑开挖过程中的作用》、《冻土的热参数研究》、《一种土层入渗装置的有限元模拟》、《一种微型砂石渗井的研制及渗水性分析》、《一种强透水砖的研究及其应用》、《联络通道设计和施工过程有限元模拟》、《电渗作用下水分迁移特性研究》、《软土地层中深基坑开挖对下卧隧道影响的三维数值模拟研究》、《地下结构与邻近建筑物地震相互作用数值模拟》、《土压力平衡盾构刀盘扭矩模拟试验与数值模拟分析》等。

五、过程引导与指导

采用教师讲解、试验指导、相关软件集中学习、集体讨论、成果总结等方式[7]。1.方向指导。指导教师对选题内容、研究要点、主要写作思路等进行讲解教学，包括所选设计的计算书内容、计算要点、论文写作大纲、写作思路与逻辑等。2.指导教师对毕业生选题所涉及的相关试验进行概念、思路、操作等方面的指导。例如渗透实验、模型试验等一些基本试验。3.同一毕业讨论组的同学定期进行集体讨论，确定毕业设计（论文）完成进度，并对写作过程中的经验及问题进行总结。4.调动学习的主动性。鼓励学生主动积极的学习，在自学中强化学过的知识点，进而应用到研究论文中。只有主动学习，才能尽快解决研究中遇到的各种问题。5.通过各种手段加强沟通和交流。通过面对面讨论或新媒体，建立小组之间相互讨论的有效途径。针对共性问题，指导教师进行及时详细的解答和说明。6.建立阶段性成果检查制度。对毕业论文过程中存在的问题及时指出和更正，能最大限度地避免学生走弯路。7.论文写作的规范性。毕业论文的内容和格式应符合相关规范要求，学生和老师都应知晓具体要求。做到内容健康正确无错误，摘要、目录、页眉、页脚符合规范要求，大小写、段落正确无误。8.对于选题需要数值模拟的学生，应及时进行软件集中教学和培训，比如CAD、天正等绘图软件，以及Abaqus、Ansys、Midas等数值模拟软件[10]。

六、答辩演练

答辩之前一定要进行至少二次演练，分别安排在正式答辩之前的第15天和第5天左右，以便学生在得到教师评价后有充足的时间进一步完善和修改论文。毕业论文答辩最好采用PPT形式以便学生得到全方位锻炼。如果缺少答辩演练和老师的咨询，答辩过程中会经常出现重点不突出、逻辑混乱、耗时过短或过长、文字错误、排版不规范等问题。指导老师对汇报过程学生的用语、姿态、礼仪也要及时指正。如果必要，可以进行第三次演练，直到达到理想的结果为止。

七、结论

为解决本专业毕业设计（论文）题目单一问题，本文分析了毕业设计（论文）对城市地下空间工程专业的适应性和二者的优缺点，探索了增加选题内容和形式的方法和途径，在得到改进方向的基础上，增加和强化了研究开发类方面的选题内容和训练。通过几年的实践，学生的学习能力、工作能力和开拓精神，在毕业设计（论文）阶段得到了明显提升，人才培养质量得到了提高。

参考文献：

[1]李可，王一泓，王新玲，等.基于目标达成度的土木工程专业毕业设计质量提升研究[J].教育现代化，2018，5（32）：188-191.

[2]蔡燕燕，刘士雨，涂兵雄.城市地下空间工程专业本科毕业设计的共性问题及教改探索———以华侨大学为例[J].教育教学论坛，2018（10）：107-108.

[3]卞敬玲，张吾渝.提高土木工程专业毕业设计质量探析[J].青海大学学报（自然科学版），2011，29（02）：98-100.

[4]郝继升.毕业设计的特点及提高毕业设计质量的途径[J].教育与职业，2007（05）：178-179.

[5]崔新壮，金青，董琳琳，等.土木工程专业本科生毕业论文（设计）现状调查与分析[J].高等建筑教育，2009，18（01）：105-108.

[6]蔡丽丽.影响毕业设计（论文）质量的因素分析与对策研究[J].河南教育学院学报（自然科学版），2007（01）：36-38.

[7]李国锋，张世英，李彬.论基于学科竞赛的大学生创新能力培养模式[J].实验技术与管理，2013，30（03）：24-26+34.

[8]陈华，黄柳云.提高土木工程专业毕业设计质量的几点探索[J].中国现代教育装备，2010（05）：149-151.

[9]张胜，黎永索，李柏，等.基于学科竞赛的城市地下空间工程专业实践教学改革研究[J].教育现代化，2019，6（65）：25-26+36.

[10]宋明志，贺会军.土木工程专业本科毕业设计教学与管理的创新与实践[J].淮海工学院学报（社会科学版），2011，9（14）：68-70.

作者:李顺群 柴寿喜 刘举 周亚东 单位:天津城建大学