基于動態施工的地鐵工程實訓基地建設研究＊

羅立娜，黃旭煒

（廣州鐵路職業技術學院，廣東廣州 510430）

2017 年，教育部在《關于加強城市軌道交通人才建設的指導意見》中指出，鼓勵普通高等學校和職業學校加快城市軌道交通人才實訓基地建設，提升軟硬件教學條件[1]。2019 年，“職教20 條”提出，高職院校實訓基地建設有助于職業教育與企業崗位技能需求的對接，實現學生到專業技術人員的角色轉換，促進產學研結合，推動產業發展，深化人才培養，加大技術研發力度[2]。

地鐵工程埋于地面以下，地質條件復雜，施工方法多樣，工序煩瑣，涉及施工、測量、檢測、監測、維護等專業方向，是個極其復雜的系統工程。地鐵工程動態多樣化施工，難以在同一工點的某一時間段匯集眾多施工方法和多項工作內容，不利于學生精準掌握地鐵工程的施工技術；施工現場安全風險大，存在著極高的安全隱患，不便于開展現場實訓教學，學生的動手操作能力得不到鍛煉。為了方便工程專業開展實訓教學，實現職業教育與工程實踐的有效對接，有必要基于地鐵工程動態施工建設一個與生產過程高度相似的實訓基地，強化專業實踐教學的同時，進一步促進產學研融合，推動軌道交通建設行業的發展。

1 功能定位

地鐵工程實訓基地不僅為在校學生提供全面的地鐵工程綜合訓練，還為軌道交通相關企業提供職工培訓、技能鑒定、資格認證以及新產品開發與檢測服務，是一個集技能訓練、培訓考證、技術研發、應用創新于一體的多功能基地[3-4]。具體功能如下。

1.1 高素質技術技能人才的教學基地

根據高職教育的特點，學生在校期間需完成就業崗位所需的崗位能力訓練。地鐵工程實訓基地為學生提供一個與實際工作崗位相貼近的技能訓練空間，讓學生對地鐵建設所涉及的設計、施工、檢測、維護等工作內容進行全方位訓練，提高學生的操作水平和實踐能力。

1.2 技能培訓、技能鑒定和資格認證中心

為充分發揮服務社會的功能，實訓基地面向企業和其他職校開放，承擔軌道交通行業橋隧工、檢測員、施工員等工種的技能培訓、職業技能鑒定的功能。與此同時，學校與企業共同制定教學方案，使職業技能訓練與職業資格證書認證全面接軌，滿足社會和區域經濟發展的需要。

1.3 技術研發、應用創新的實驗場

依托縱、橫向課題，加強校企合作，將行業新技術、新材料、新工藝應用到實訓基地，使之成為技術研發、應用創新的實驗場，助力軌道交通建設高質量發展。

2 總體設計

2.1 建造比例

地鐵工程實訓基地旨在通過實體模型客觀真實地反映地鐵施工過程，并以最經濟實用的方式滿足工程類專業實訓教學的需要。實體模型的比例直接影響教學效果和實訓基地的資金投入，在選取模型比例時主要考慮以下三個方面因素：①仿真模擬，客觀反映地鐵施工。為滿足教學需求，實體模型應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，方便開展現場實訓。實體模型為“地下工程構造與施工”“施工組織與概預算”“工程測量”“工程檢測與監測”等多門課程提供實訓場地，學生需在里面完成地鐵施工、施工測量、監控量測、工程檢測等項目的實操訓練。③施工便捷，盡可能利用現有資源。國內地鐵區間隧道外徑多在6 m 左右，車站寬約20 m，站臺層高約6 m，站廳層高約4.5 m，大多采用標準化設計施工[5]。建設實訓基地應充分利用已有工程的模板、材料、施工機械等，加快施工進度，降低工程造價。

綜合以上因素，地鐵工程實體模型根據最小規模地鐵工程的結構尺寸，按幾何比例1∶1 仿真建造。

2.2 建造型式

根據實體模型底標高與地坪的位置關系，實訓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。充分考慮場地、施工、維護、造價等多種因素，對以下三種方案進行分析比選，具體如表1 所示。

表1 實訓基地建造型式比選

經方案比較，半地上—半地下的建造型式具有施工簡便、工期短、造價低、維護量少等優點，采用此方案開展地鐵工程實訓基地的建設工作。

2.3 建設規模

地鐵工程實訓基地主體建筑由實體模型、扶壁式擋土墻和鋼結構頂棚構成，地鐵車站施工按地下兩層島式站臺車站規模足尺模擬；地鐵區間施工按單線隧道規模足尺模擬，外觀尺寸為101 m（長）×33.6 m（寬）×14.6 m（高），占地3 393.6 m2，可同時容納6 個教學班，約300 人開展實訓。

根據實訓基地的功能定位，結合軌道交通行業新技術、新材料和新工藝，基地配置光纖光柵解調儀、裝配式結構多功能檢測儀、UHPC 攪拌機、智能注漿機等40 多種先進的儀器、設備和工器具，在滿足實訓教學需求的同時，為技術研發和應用創新提供一個良好的平臺。

2.4 總體布局

實訓基地分為盾構法工區、新奧法工區、蓋挖法工區、明挖法工區和淺埋暗挖法工區，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 地鐵工程實訓基地平面布置圖（單位：mm）

為了方便組織實訓教學，確保作業人員的人身安全和足夠的操作空間，在盾構法工區起始點處設基地大門，人員通過盾構法工區進入實訓基地，經明挖法工區的樓梯上二層平臺；各實訓項目作業空間凈寬不小于3 m，凈高不小于2.5 m；臨空面四周設防護欄桿，臺階、鋼筋外露、腳手架等危險位置張貼安全標識和安全警示牌。此外，每個實訓項目均配有二維碼，學生通過掃碼獲取網絡平臺數字化資源，實現線上線下相結合，理論實踐相補充，虛擬現實相融合，提高實踐教學質量和效率[8-9]。

3 施工方案

實訓基地采用半地上—半地下的建造型式，為了營造一個真實的地鐵施工現場，在四周擋土墻圍擋內充填土體模擬地下環境，其施工方法與地下工程施工有很大區別。綜合考慮施工機械、施工效率、施工難度和教學需求等因素，采用回填開挖、現場模筑、預制拼裝等方法，逐次施工車站明挖法工區、車站蓋挖法工區、車站淺埋暗挖法工區和區間隧道工區，各工區典型斷面和施工工序如表2 所示[10]。為減少土石方外運以及減輕結構負荷，先將開挖出的土方對稱回填至底部，然后再回填輕質泡沫土。

表2 各工區典型斷面和施工工序

根據實訓教學的需要，在施工的時候，應注意展示地鐵工程支護與結構的構造，如外露地下連續墻的導向墻、樁基鋼筋、混凝土支撐鋼筋、防水層、初期支護等；應真實反映地鐵施工動態，如新奧法工區按施工進程依次展示超前支護、上下臺階開挖、初期支護、防排水系統、二次襯砌、附屬設施等；應融入新工藝、新材料和新技術，如新型管片連接件、UHPC、三維激光測量系統、光纖監測、鋁合金筋混凝土等。此外，現場應做好預留預埋，方便安裝欄桿、樓梯、頂棚等附屬設施。

4 結語

地鐵工程實訓基地由校企共同設計籌劃，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、現場模筑、預制拼裝等施工方法仿真建造。基地為開展崗位實訓提供了真實的工作環境，具有布局合理、內容豐富、設計巧妙、安全方便、理實一體、產學研融合等特點，成功解決高職院校現場實訓教學不易開展的難題，促進軌道交通建設技術技能人才培養質量提升。