基于動(dòng)態(tài)施工的地鐵工程實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)研究＊

羅立娜，黃旭煒

（廣州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣東廣州 510430）

2017 年，教育部在《關(guān)于加強(qiáng)城市軌道交通人才建設(shè)的指導(dǎo)意見》中指出，鼓勵(lì)普通高等學(xué)校和職業(yè)學(xué)校加快城市軌道交通人才實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)，提升軟硬件教學(xué)條件[1]。2019 年，“職教20 條”提出，高職院校實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)有助于職業(yè)教育與企業(yè)崗位技能需求的對(duì)接，實(shí)現(xiàn)學(xué)生到專業(yè)技術(shù)人員的角色轉(zhuǎn)換，促進(jìn)產(chǎn)學(xué)研結(jié)合，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，深化人才培養(yǎng)，加大技術(shù)研發(fā)力度[2]。

地鐵工程埋于地面以下，地質(zhì)條件復(fù)雜，施工方法多樣，工序煩瑣，涉及施工、測(cè)量、檢測(cè)、監(jiān)測(cè)、維護(hù)等專業(yè)方向，是個(gè)極其復(fù)雜的系統(tǒng)工程。地鐵工程動(dòng)態(tài)多樣化施工，難以在同一工點(diǎn)的某一時(shí)間段匯集眾多施工方法和多項(xiàng)工作內(nèi)容，不利于學(xué)生精準(zhǔn)掌握地鐵工程的施工技術(shù)；施工現(xiàn)場(chǎng)安全風(fēng)險(xiǎn)大，存在著極高的安全隱患，不便于開展現(xiàn)場(chǎng)實(shí)訓(xùn)教學(xué)，學(xué)生的動(dòng)手操作能力得不到鍛煉。為了方便工程專業(yè)開展實(shí)訓(xùn)教學(xué)，實(shí)現(xiàn)職業(yè)教育與工程實(shí)踐的有效對(duì)接，有必要基于地鐵工程動(dòng)態(tài)施工建設(shè)一個(gè)與生產(chǎn)過程高度相似的實(shí)訓(xùn)基地，強(qiáng)化專業(yè)實(shí)踐教學(xué)的同時(shí)，進(jìn)一步促進(jìn)產(chǎn)學(xué)研融合，推動(dòng)軌道交通建設(shè)行業(yè)的發(fā)展。

1 功能定位

地鐵工程實(shí)訓(xùn)基地不僅為在校學(xué)生提供全面的地鐵工程綜合訓(xùn)練，還為軌道交通相關(guān)企業(yè)提供職工培訓(xùn)、技能鑒定、資格認(rèn)證以及新產(chǎn)品開發(fā)與檢測(cè)服務(wù)，是一個(gè)集技能訓(xùn)練、培訓(xùn)考證、技術(shù)研發(fā)、應(yīng)用創(chuàng)新于一體的多功能基地[3-4]。具體功能如下。

1.1 高素質(zhì)技術(shù)技能人才的教學(xué)基地

根據(jù)高職教育的特點(diǎn)，學(xué)生在校期間需完成就業(yè)崗位所需的崗位能力訓(xùn)練。地鐵工程實(shí)訓(xùn)基地為學(xué)生提供一個(gè)與實(shí)際工作崗位相貼近的技能訓(xùn)練空間，讓學(xué)生對(duì)地鐵建設(shè)所涉及的設(shè)計(jì)、施工、檢測(cè)、維護(hù)等工作內(nèi)容進(jìn)行全方位訓(xùn)練，提高學(xué)生的操作水平和實(shí)踐能力。

1.2 技能培訓(xùn)、技能鑒定和資格認(rèn)證中心

為充分發(fā)揮服務(wù)社會(huì)的功能，實(shí)訓(xùn)基地面向企業(yè)和其他職校開放，承擔(dān)軌道交通行業(yè)橋隧工、檢測(cè)員、施工員等工種的技能培訓(xùn)、職業(yè)技能鑒定的功能。與此同時(shí)，學(xué)校與企業(yè)共同制定教學(xué)方案，使職業(yè)技能訓(xùn)練與職業(yè)資格證書認(rèn)證全面接軌，滿足社會(huì)和區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。

1.3 技術(shù)研發(fā)、應(yīng)用創(chuàng)新的實(shí)驗(yàn)場(chǎng)

依托縱、橫向課題，加強(qiáng)校企合作，將行業(yè)新技術(shù)、新材料、新工藝應(yīng)用到實(shí)訓(xùn)基地，使之成為技術(shù)研發(fā)、應(yīng)用創(chuàng)新的實(shí)驗(yàn)場(chǎng)，助力軌道交通建設(shè)高質(zhì)量發(fā)展。

2 總體設(shè)計(jì)

2.1 建造比例

地鐵工程實(shí)訓(xùn)基地旨在通過實(shí)體模型客觀真實(shí)地反映地鐵施工過程，并以最經(jīng)濟(jì)實(shí)用的方式滿足工程類專業(yè)實(shí)訓(xùn)教學(xué)的需要。實(shí)體模型的比例直接影響教學(xué)效果和實(shí)訓(xùn)基地的資金投入，在選取模型比例時(shí)主要考慮以下三個(gè)方面因素：①仿真模擬，客觀反映地鐵施工。為滿足教學(xué)需求，實(shí)體模型應(yīng)能清晰展示地鐵工程主要的施工工法、施工過程、施工工藝等。②空間開闊，方便開展現(xiàn)場(chǎng)實(shí)訓(xùn)。實(shí)體模型為“地下工程構(gòu)造與施工”“施工組織與概預(yù)算”“工程測(cè)量”“工程檢測(cè)與監(jiān)測(cè)”等多門課程提供實(shí)訓(xùn)場(chǎng)地，學(xué)生需在里面完成地鐵施工、施工測(cè)量、監(jiān)控量測(cè)、工程檢測(cè)等項(xiàng)目的實(shí)操訓(xùn)練。③施工便捷，盡可能利用現(xiàn)有資源。國(guó)內(nèi)地鐵區(qū)間隧道外徑多在6 m 左右，車站寬約20 m，站臺(tái)層高約6 m，站廳層高約4.5 m，大多采用標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)施工[5]。建設(shè)實(shí)訓(xùn)基地應(yīng)充分利用已有工程的模板、材料、施工機(jī)械等，加快施工進(jìn)度，降低工程造價(jià)。

綜合以上因素，地鐵工程實(shí)體模型根據(jù)最小規(guī)模地鐵工程的結(jié)構(gòu)尺寸，按幾何比例1∶1 仿真建造。

2.2 建造型式

根據(jù)實(shí)體模型底標(biāo)高與地坪的位置關(guān)系，實(shí)訓(xùn)基地建造型式可分為全地上式、半地上—半地下式和全地下式。充分考慮場(chǎng)地、施工、維護(hù)、造價(jià)等多種因素，對(duì)以下三種方案進(jìn)行分析比選，具體如表1 所示。

表1 實(shí)訓(xùn)基地建造型式比選

經(jīng)方案比較，半地上—半地下的建造型式具有施工簡(jiǎn)便、工期短、造價(jià)低、維護(hù)量少等優(yōu)點(diǎn)，采用此方案開展地鐵工程實(shí)訓(xùn)基地的建設(shè)工作。

2.3 建設(shè)規(guī)模

地鐵工程實(shí)訓(xùn)基地主體建筑由實(shí)體模型、扶壁式擋土墻和鋼結(jié)構(gòu)頂棚構(gòu)成，地鐵車站施工按地下兩層島式站臺(tái)車站規(guī)模足尺模擬；地鐵區(qū)間施工按單線隧道規(guī)模足尺模擬，外觀尺寸為101 m（長(zhǎng)）×33.6 m（寬）×14.6 m（高），占地3 393.6 m2，可同時(shí)容納6 個(gè)教學(xué)班，約300 人開展實(shí)訓(xùn)。

根據(jù)實(shí)訓(xùn)基地的功能定位，結(jié)合軌道交通行業(yè)新技術(shù)、新材料和新工藝，基地配置光纖光柵解調(diào)儀、裝配式結(jié)構(gòu)多功能檢測(cè)儀、UHPC 攪拌機(jī)、智能注漿機(jī)等40 多種先進(jìn)的儀器、設(shè)備和工器具，在滿足實(shí)訓(xùn)教學(xué)需求的同時(shí)，為技術(shù)研發(fā)和應(yīng)用創(chuàng)新提供一個(gè)良好的平臺(tái)。

2.4 總體布局

實(shí)訓(xùn)基地分為盾構(gòu)法工區(qū)、新奧法工區(qū)、蓋挖法工區(qū)、明挖法工區(qū)和淺埋暗挖法工區(qū)，展示地鐵施工主要施工方法和典型施工步驟[6-7]，如圖1 所示。

圖1 地鐵工程實(shí)訓(xùn)基地平面布置圖（單位：mm）

為了方便組織實(shí)訓(xùn)教學(xué)，確保作業(yè)人員的人身安全和足夠的操作空間，在盾構(gòu)法工區(qū)起始點(diǎn)處設(shè)基地大門，人員通過盾構(gòu)法工區(qū)進(jìn)入實(shí)訓(xùn)基地，經(jīng)明挖法工區(qū)的樓梯上二層平臺(tái)；各實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目作業(yè)空間凈寬不小于3 m，凈高不小于2.5 m；臨空面四周設(shè)防護(hù)欄桿，臺(tái)階、鋼筋外露、腳手架等危險(xiǎn)位置張貼安全標(biāo)識(shí)和安全警示牌。此外，每個(gè)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目均配有二維碼，學(xué)生通過掃碼獲取網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)數(shù)字化資源，實(shí)現(xiàn)線上線下相結(jié)合，理論實(shí)踐相補(bǔ)充，虛擬現(xiàn)實(shí)相融合，提高實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量和效率[8-9]。

3 施工方案

實(shí)訓(xùn)基地采用半地上—半地下的建造型式，為了營(yíng)造一個(gè)真實(shí)的地鐵施工現(xiàn)場(chǎng)，在四周擋土墻圍擋內(nèi)充填土體模擬地下環(huán)境，其施工方法與地下工程施工有很大區(qū)別。綜合考慮施工機(jī)械、施工效率、施工難度和教學(xué)需求等因素，采用回填開挖、現(xiàn)場(chǎng)模筑、預(yù)制拼裝等方法，逐次施工車站明挖法工區(qū)、車站蓋挖法工區(qū)、車站淺埋暗挖法工區(qū)和區(qū)間隧道工區(qū)，各工區(qū)典型斷面和施工工序如表2 所示[10]。為減少土石方外運(yùn)以及減輕結(jié)構(gòu)負(fù)荷，先將開挖出的土方對(duì)稱回填至底部，然后再回填輕質(zhì)泡沫土。

表2 各工區(qū)典型斷面和施工工序

根據(jù)實(shí)訓(xùn)教學(xué)的需要，在施工的時(shí)候，應(yīng)注意展示地鐵工程支護(hù)與結(jié)構(gòu)的構(gòu)造，如外露地下連續(xù)墻的導(dǎo)向墻、樁基鋼筋、混凝土支撐鋼筋、防水層、初期支護(hù)等；應(yīng)真實(shí)反映地鐵施工動(dòng)態(tài)，如新奧法工區(qū)按施工進(jìn)程依次展示超前支護(hù)、上下臺(tái)階開挖、初期支護(hù)、防排水系統(tǒng)、二次襯砌、附屬設(shè)施等；應(yīng)融入新工藝、新材料和新技術(shù)，如新型管片連接件、UHPC、三維激光測(cè)量系統(tǒng)、光纖監(jiān)測(cè)、鋁合金筋混凝土等。此外，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)做好預(yù)留預(yù)埋，方便安裝欄桿、樓梯、頂棚等附屬設(shè)施。

4 結(jié)語

地鐵工程實(shí)訓(xùn)基地由校企共同設(shè)計(jì)籌劃，按照1∶1 的模型比例和半地上—半地下的型式，采用回填開挖、現(xiàn)場(chǎng)模筑、預(yù)制拼裝等施工方法仿真建造。基地為開展崗位實(shí)訓(xùn)提供了真實(shí)的工作環(huán)境，具有布局合理、內(nèi)容豐富、設(shè)計(jì)巧妙、安全方便、理實(shí)一體、產(chǎn)學(xué)研融合等特點(diǎn)，成功解決高職院?，F(xiàn)場(chǎng)實(shí)訓(xùn)教學(xué)不易開展的難題，促進(jìn)軌道交通建設(shè)技術(shù)技能人才培養(yǎng)質(zhì)量提升。