铁道工程专业路基边坡支护毕业设计教学实践

                                                   胡田飞 

（1. 石家庄铁道大学 省部共建交通工程结构力学行为与系统安全国家重点实验室，石家庄 050043；

2. 石家庄铁道大学 土木工程学院，石家庄 050043）

[摘  要]本科生毕业设计是最为综合和关键一次考核，主要以案例模拟演练的形式为后续教育和工作奠定基础。路基作为主要的铁路线下基础结构形式之一，是铁道工程专业学生毕业设计的主要选题方向。在路基工程建设中，由于地形地貌差异会衍生大量的边坡工程，边坡稳定性分析与控制是路基设计的重要内容。本文主要介绍路基边坡支护毕业设计的题目制定、设计过程控制、质量评价等方面的实施方法。针对铁道工程专业3届32名应届毕业生的毕业设计，从边坡岩土性质、路堤和路堑、支挡结构类型三个角度分类，搜集相应的典型案例，提供32个毕业设计题目，每个题目均涵盖边坡稳定性分析及滑坡推力计算、支挡方案比选、设计计算及绘图等主要内容。在毕业设计实施环节，进行了开题启动会、任务分解及每周小组会议、中期检查、工程实践等工作，并针对性探索了不同的指导方式。在最后的质量评价环节，探讨了形式审查、毕业答辩、资料归档等工作的优化实施方法。通过上述工作，保证了毕业设计的顺利进行和高质量完成。

[关键词]铁道工程；毕业设计；设计题目；过程控制；质量评价

[基金项目]2021.1.1-2023.12.31国家自然科学基金委：国家自然科学基金青年项目,题目：基于冷负荷时序特性的多年冻土区路基分布式制冷防融沉机制研究,（42001059）。

[作者简介]胡田飞(1988–)，男，河北石家庄人，工学博士，石家庄铁道大学讲师，主要从事路基工程方面的教学与研究工作。

[中图分类号]G642.0   [文献识别码]A   

0 引言

铁道工程主要指铁路上的各种土木工程设施，及铁路勘测设计、施工、养护、改建各个阶段所运用的理论与技术。铁道工程专业目的为培养从事铁路工程设计、施工、管理以及科学研究等方面的高素质人才，涉及选线、测量、轨道、路基、地质等专业课程知识[1]。近年来，随着中国铁路建设的快速发展，海内外高速铁路、普速铁路及城市轨道交通设计与建设任务量大，相应地铁路各类单位对铁道工程专业人才的需求量大，对毕业生工程实践应用能力的要求也日益提高[2]。大学生毕业设计是将专业理论知识应用于实际工程案例的一次演练，是大学生最为关键的一次总结性实践教学环节，对培养大学生的创新精神、实践能力、综合素质和从业自信起着重要作用[3-6]。

铁道工程一词狭义地指铁路选线、轨道、路基和铁路站场及枢纽。其中，路基是由填筑或开挖而形成的直接支承轨道的结构，也叫做线路下部结构。路基与桥梁、隧道相连，共同构成线路。根据所处的地形条件不同，路基有两种基本形式：路堤和路堑，俗称填方和挖方，两者均会形成具有一定高度和坡度的侧向临空面，即边坡。边坡多为天然地质斜坡或人工土石类散体材料，容易受到地质、地下水、降雨、地震等自然条件变化的侵袭和破坏，稳定性一般较差，因此边坡稳定性问题是与路基工程伴随最多的一类问题[7-8]。相应地，边坡稳定性分析及支护是铁路路基建设的一项重要内容。

1 毕业设计题目选择

选择毕业设计题目时，兼顾深度和广度，同时充分考虑铁道工程发展趋势和各类新型材料、结构。例如，在解释路基全线比例水平的情况时，要解释边坡在桥梁和隧道工程的普遍性，因此选择一处桥台边坡和选择一处隧道洞口边坡为设计案例。目前加筋土挡墙在铁路路基建设中采用逐渐增多，因此将加筋土挡墙作为支挡方案之一，并预留足够的自主创新空间，结合当地填料类型，选择合理的加筋材料。在深化铁道工程路基方向专业知识的同时，拓宽学生专业认知水平和视野。

边坡支护设计分为滑坡治理和一般支挡，因此毕业设计内容包括边坡稳定性分析、滑坡支护设计和一般支挡结构设计。结合上述选题原则，从3个角度进行题目拟定，（1）从岩土性质上分为土质和岩质边坡，土质分为堆积体、全风化花岗岩等不同类型，从横断面形式上分为路堑边坡和路堤边坡，均有对应的实际案例及详细资料。（2）滑坡治理结构包括抗滑桩、预应力锚索、锚杆框架梁、微型桩群、桩板墙。（3）支挡结构分为重力式挡土墙、悬臂式和扶壁式挡土墙、锚杆挡土墙、土钉墙、锚定板挡土墙、加筋挡土墙。根据边坡地质特性，选择适当的滑坡治理和边坡支挡措施。在此基础上，通过上述三个角度的组合，拟定32份任务书。

任务书难易均衡，工作量相当。在向学生下发前，由毕业设计组长统一审核并提出意见。同时，每份任务书的工程案例均取材于教师曾经参与的实际工程或铁道经典案例，例如，岩质边坡案例中包括襄渝铁路赵家塘滑坡，这一滑坡属于大型深层滑坡，历史上数次整治，具有一定代表性。通过实际案例，加深学生对铁道工程专业的了解，锻炼解决工程问题的主动意识和能力。

从毕业设计程序上，分为边坡稳定性计算、边坡支挡结构比选与设计计算、支挡结构绘图三个环节。结合设计对象，对每个环节设置不同的设计内容和要求。第一，土质边坡要求采用瑞典条分法、Janbu法、Bishop法分别进行稳定性评价，岩质边坡要求采用传递系数法或不平衡推力法进行稳定性评价，根据最不利原则选取最终的稳定性系数和剩余滑坡推力。第二，根据滑动面深度和滑坡体岩土性质，对比选择合理的深层滑坡治理措施方案。第三，根据边坡岩土性质、堑坡或填方形式及高度，选择相应的支挡结构类型。

2 毕业设计过程控制

铁路路基边坡稳定性评价与支挡设计作为一门系统性、综合性较强的毕业设计，是对专业理论素养、工程应用与转化、专业表达的最后一次综合演练和提升。

2.1 毕业设计开题启动会

在毕业设计启动会上，一方面，讲解各阶段设计的注意事项，明确设计任务和时间节点，强化纪律意识；建立相关规范的参考权威性，安装与学习理正设计软件，讲解文献调研、计算、绘图等环节的要求和标准。另一方面，做思想动员，从大学教育成果检验、工作岗位职责预习等角度阐明选题和专业方向的关系，调动毕业设计积极性.

2.2 毕业设计实施过程

在毕业设计实施过程中，教师对学生的选题、开题、资料收集等各个环节进行全程监督管理。按进度计划分解任务，要求学生按周计划开展工作。强化毕业设计各个环节的指导和管理，构建全过程质量保证体系。

鉴于毕业设计周期短，学生普遍存在参加招聘会、研究生复试等其他事务，因此有必要采取多样化的指导模式。首先，建立每周小组会议制度，一方面进行集中辅导，另一方面对阶段性任务进行每周验收。然后，利用固定教室、教师办公室、系会议室等场所，教师与学生之间随时见面沟通，反复对学生计算原理、设计理由进行质疑，防止学生出现依葫芦画瓢或抄袭等错误做法，以便于教师为学生提出校正建议。在指导学生设计时，注重从学生或者初学者的认识角度出发，以理论基础为切入点，以工程实际为着力点，通过正反假设、逐步剖析的途径，培养学生独立思考的思维模式。例如，讲解挡土墙排水孔时，以地区地质和气候条件为前提，分别从静水压力、冻胀力、土压力等因素对挡土墙稳定性的不利影响角度阐述其必要性。

对于资料查阅，指导学生如何甄别有价值的参考书籍，如何获取有效信息和设计依据，尤其对规范中相关条款的理解和执行。例如，《铁路路基支挡结构设计规范中》，对于轻型挡土墙中悬壁和扶壁的选型，条款中规定“宜”，而对土钉墙的选型，条款中规定“应”，两个字的区别之处为前者可以根据应用现场的实际情况给予灵活处理，而后者无论任何工况和条件都必须严格执行。

对于具体指导方式，注重因材施教，以学生就业和读研两个选择为导向，从工程建设实际和理论研究两个角度进行毕业设计重点侧重。例如对于某准备攻读研究生的学生，建议其选题为加筋土挡墙，重点向其讲解目前轻型挡土墙简化为重力式挡土墙进行检算的一般设计思路，指出理论落后于实际的现状和理论研究方向，向其介绍我校土木工程学院岩土工程系的加筋土挡土墙研究团队的研究内容及成果，扩展这位同学对研究生工作的认识深度。

3毕业设计考核与评价

3.1成果形式审查

毕业设计最终成果体现在计算书和设计图纸，office办公软件和CAD绘图软件的熟练使用也是走向工作岗位的必要素养之一。在毕业设计过程中，注重培养学生的文本功底，结构上突出逻辑性和完整性，表述上强调专业性和准确性。对于开题报告、计算书等word文档，学生的office软件使用程度不足，分页符、页眉、行间距、标点符号等一般操作需要反复校正。对于CAD图纸绘制，标点、字体、图例、图幅、标注等的规范性不足。因此，在毕业设计过程中，专门召开数次小组会议进行word格式和相关操作培训。

3.2 毕业设计答辩

评阅答辩时全面考查学生毕业设计质量的最后一个环节。在毕业设计答辩前，首先进行学生自查和相互审核、教师审核的三审校验制度，结合学生论文质量水平、平时表现及创新程度等因素进行评判。在毕业设计答辩时，邀请理论功底扎实、工程经验丰富的教师和行业专家组成答辩小组，从工程实际情况对学生的毕业设计提出建议，注重细节考核，对个别细节要求进行板书演示，对于考核不合格的毕业设计安排限期整改和二次答辩，综合提升土木工程专业学生毕业设计质量。

3.3 过程评价和质量评价并重

毕业设计考核学生对理论和技能真实掌握的情况，应综合学生平时表现、答辩成绩、开题、中期检查等做出全面评价，形成对成果考核形成有效的分类评价体系。在3年的毕业设计中，32位同学均按时完成各自的毕业设计计算与绘图、毕业答辩、成绩审定、毕业设计(论文)材料归档和总结分析等环节，其中3位同学获得“优秀毕业设计”称号。

4结语

随着我国高速、重载等铁路的快速建设，铁道工程专业人才需求量大，相应地要求铁道工程毕业生要具有工程实践应用能力以及相应的工程素质。毕业设计是本科教育阶段持续时间最长的综合性实践训练环节，是切实培养工程类本科专业毕业生工程实践应用能力和素养的关键环节。本文通过合理选择毕业设计题目、强化过程管理、优化质量评价等途径入手，第一，保证了选题与培养目标的一致性，以及学生工作量、设计内容的合理性；第二，强化教师指导职责，采取周会和固定教师等多元化指导模式，建立毕业设计选题/开题、过程控制，中期检查、评阅答辩等环节的全过程管理模式；第三，提高了学生独立思考能力和表达能力，提升了学生文本功底和使用CAD、理正等软件的信息技术功底，为学生走向工作岗位奠定了坚实的基础。

[参考文献]

[1] 时瑾，白雁，王英杰，陈建春.铁道工程专业铁路线路毕业设计的实践与探索[J]. 高等建筑教育, 2016, 25(4): 158-161.

[2] 杨果林, 曾伏爱. 一次产学研相结合的具有创新性的毕业设计实践—武广客运专线无碴轨道路基与支挡结构设计[J]. 长沙铁道学院学报(社会科学版), 2007,8(3): 214-215.

[3] 苑萍, 张炜丽, 张泽, 等. 加强毕业设计(论文)过程管理提高毕业设计质量[J]. 高等教育，2017(5):98-99.

[4] 时瑾. 基于研究型教学的铁道工程类大学生创新计划项目探讨[J]. 教育教学论坛, 2016, 24: 216-217.

[5] 王文虎，韩冰. 多元化长周期本科毕业设计教学模式研究[J]. 教育教学论坛, 2019, 18(5): 83-84.

[6] 刘清泉, 尹喜云, 王琳艳. 毕业设计(论文)的PDCA循环管理模式探索与实践[J]. 2019, 11(3): 61-66.

[7] 赵文锋. 支挡结构设计要求及关键问题研究[J]. 规划与设计, 2018(5): 87-88.

[8] 孙书伟. 边坡工程教学改革探讨[J]. 教育教学论坛, 2014, 49(12): 133-134.

Practice and Exploration on Graduation Design of Subgrade Slope Treatment for Railway Engineering Major

HU Tian-fei

(1. State Key Laboratory of Mechanical Behavior and System Safety of Traffic Engineering Structures, Shijiazhuang Tiedao University, Shijiazhuang 050043, China;

2. School of Civil Engineering, Shijiazhuang Tiedao University, Shijiazhuang 050043, China)

Abstract: Graduation design for undergraduates is the most comprehensive and critical assessment during the college education. Graduation design is always conducted by forms of case simulation exercises, and it will lay the foundation for follow-up education and work. For the railway engineering, subgrade is one of the main structure forms, and is also the main topic of graduation design for students. In the construction of subgrade engineering, a large number of slopes will be derived due to the topography and landform difference, so slope stability control is an important part of subgrade design. In this paper, the implementation methods of the graduation design of subgrade slope retaining, which includes the topic formulation, design process control, quality evaluation, etc. were introduced and discussed. Regarding the graduation design of 32 students from three groups of graduate classes, 32 graduation design topics were provided through three aspects: rock and soil properties of slope, embankment and cutting, and type of retaining structure, typical cases corresponding to the topics were also provided. Each topic contains the contents of slope stability analysis, calculation of landslide thrust, selection and design of retaining schemes. In the implementation of graduation design, we have carried out the opening meeting, task decomposition and weekly group meetings, mid-term inspection, engineering practice and other work, and other guidance methods were also explored correspondingly. In the last part of quality evaluation, the optimization methods of form examination, graduation defense and data filing were discussed. Through above work, the graduation designs were carried out successfully and completed with high quality.

Keywords: Railway engineering; graduation design; design topic; process control; quality evaluation