“攻守关系”在岩土工程施工授课中的应用

王立平，吕小师，王云飞

河南理工大学 土木工程学院，河南 焦作 454000

“攻守关系”在岩土工程施工授课中的应用

王立平，吕小师，王云飞

河南理工大学 土木工程学院，河南 焦作 454000

针对岩土工程施工授课过程中学生对诸多施工方法理解不深、把握不透的问题，从“攻守关系”的角度对岩土工程施工中常见的施工方法进行归类，得出结论：岩土工程施工事实上主要是解决“攻”和“守”的问题，是一种辩证统一的关系。本文旨在揭示岩土工程施工规律，提高学生对岩土工程施工方法的认识和理解，并在面对具体施工问题时，能采用一种辩证的哲学思维来解决问题。

攻守关系；辩证统一；岩土工程

当今时代是一个大规模的开发利用地下空间的时代。地铁、地下停车场、地下街、地下管廊、仓库及电站等各种地下建筑物和构筑物形式层出不穷。在这种大环境下，岩土或地下工程专业的学生获得了更多的就业机会，但同时也对其专业素质提出了更高要求。

在市场经济条件下，地下建筑产品不仅体现在体积庞大、费用高、多方参与等诸多特点，而且稍有失误，就会造成不可估量的后果，修复起来较为困难。但另一方面也应该看到，任何事物在发展过程中总会遇到各种各样的问题，岩土工程问题当然也不例外。工程哲学是一种科学的思维方式，研究、学习并运用工程哲学来指导实践活动，对从事工程工作者尤为重要[1]。虽然岩土工程中遇到的工程问题可能会复杂一些，处理起来更棘手一些，但抓住问题的主要方面，或者贯穿主线，就能对所接触的问题从宏观上有所把握，加深认识，继而从细节处做细做好。工程问题的哲学意义之一，就是通过对工程问题的特殊性呈现给人类思维方式的变革提供一个契机[2]。

一、岩土工程施工教学过程中存在的问题和解决方法

对于岩土或地下工程专业的学生，笔者常发现其在学习岩土工程施工课程的过程中，往往对教师讲授的相关施工方法理解不深，把握不透。有的学生甚至感觉施工方法包罗万象，没有主线可循，无从下手,学习起来有诸多不适，甚至对岩土工程其他相关课程的学习也失去了兴趣。

笔者结合多年教学和实践经验, 总结出岩土工程施工问题，事实上主要就是解决“攻”与“守”的平衡问题。通过将“攻”和“守”的哲学辩证关系应用到授课过程中，学生很大程度上提高了对岩土工程专业的认识，学习兴趣大大提高，对所接触的施工问题不再感到茫然，课堂教学气氛较为热烈，学生甚至对其他相关专业课程的学习，也能够用辩证的思维进行学习和分析问题。

二、对岩土工程施工课程教学内容的几点认识

1.岩土和地下结构的复杂性决定了岩土施工方法的多样性

岩土工程和地面工程有极大的不同。岩土本身性质就很复杂，本构关系尚未完全清楚，再加上地下水、瓦斯、地压、地热以及地下结构形式的复杂程度等各种因素的综合影响，导致工程中遇到的问题复杂多样，随之带来的施工方法也是灵活多变，有的解决起来有一定的难度。这是许多学生对岩土或地下工程专业学习望而却步的主要原因。

2.岩土工程施工主要解决“攻守关系”问题

岩土作为一种固体介质，要利用其为人类服务，必然要进行开挖作业，也就是所谓的“攻”；而另一方面，由于开挖，岩土介质受到人为或机械扰动，土中应力重新分布，由最初的平衡态转为非平衡态，必然会造成工程周围岩石与土发生变形，甚至引起塌方，带来安全方面的问题。因此必须进行支护，也就是所谓的“守”。开挖与支护，也就是“攻守关系”问题，可认为是哲学中矛盾的两个方面。

3.岩土工程施工的“攻守关系”是辩证统一的

开挖速度快，施工进度可以大幅度提高，但过分强调开挖而忽视支护，势必忽视安全，这很危险。杭州地铁为打造全国最快，甚至世界第一快的“杭州速度”，变更分段分层的开挖方法为大区段整体开挖来满足工期要求，结果酿成了群死群伤的惨剧。而如果只过分强调支护，工程的安全和质量当然可以保证，但是势必影响工期进度，导致工程不能尽早地投入使用。同时开挖与支护两者互相牵制，相互促进，相辅相成。没有开挖就没有支护，开挖是为支护做准备；合理的开挖才能有效地进行支护，而有效的支护是为了下一步进行更安全的开挖。只要工程中能做到“攻守关系”的平衡，工程才会得以保障顺利进行。“攻守关系”事实上是一种辩证关系，“攻”或“守”的平衡点找的不好，对工程的安全、质量、造价以及进度都会造成一定程度的影响。应该说，工程哲学跟自然辨证法有着密不可分的联系，是在自然辩证法的母体中孕育、成长起来的[3]。

三 、从“攻守关系”的角度对岩土工程常见的施工方法归类

笔者特将岩土工程常见的施工方法进行总结归类，并进行简要对比，目的在于揭示岩土工程施工中体现的“攻守关系”问题，以便学生能够以一种容易接受的方式认识岩土工程的施工。

从笔者角度，岩土工程施工中的“攻守关系”问题可主要分为三类。

1.“先攻后守”，即开挖在前，支护在后

常见的基坑明挖法便属于此类。遇到土或岩质条件较好（或基坑稍浅），可直接或分段挖到基底，而后进行基坑侧壁的支护。

另外，山区隧道、煤矿巷道施工中传统的矿山法也属于此类，目前仍大规模采用。

“先攻后守”，意味着支护滞后于开挖，如此对工程地质条件有较高要求。总的特点是工艺简单，造价较低，同时开挖和支护需独立占用时间，条件允许时，采用相隔一定距离的并行作业可以提高施工效率。

2.“边攻边守”，开挖与支护几乎同时进行

以下岩土工程施工中常涉及的盾构同步注浆技术、顶管技术、沉井技术、泥浆护壁钻孔灌注桩施工技术、钻井技术、沉管灌注桩施工技术可归为此类。

（1）盾构同步注浆技术。

盾构法施工时，依靠切削刀具破碎土体，开挖形成几乎一个管片宽度的距离后，在盾尾进行管片衬砌拼装，随着盾构机推进，在管片衬砌与地层的间隙中进行同步注浆。和传统的矿山法相比，岩土没有足够时间发生变形，并尽早恢复了三向应力平衡状态，地面的沉降便非常小。可以说，在城市地下修筑隧道，有条件的情况下，使用盾构同步注浆技术是较为合理的。

（2）顶管技术。

顶管技术多用于进水管、排水管、煤气管、电缆管施工等市政工程。和盾构法一样，也是前端进行土体开挖，而在后端进行支护。只不过是进行支护的结构是管节，而非盾构法中的管片，在某种程度上省去了管片拼装的过程。

（3）沉井技术。

若将平巷里顶管技术所采用的“边攻边守”思想应用到立井的施工中，便是沉井技术。目前诸多场合采用此技术，如沉井深基础、水泵房、水池、地下油库、地下车间、地下仓库、地铁、水底隧道的各种通风井、盾构拼装竖井等。施工时依靠预制井壁的掩护，在井内不断挖土并借助筒体自重，克服井壁周围土体摩擦下沉，并在地面逐段接长井壁直至井筒达到预定标高。鉴于成井在施工过程中攻守兼备的特点，在城市中甚至可贴近既有的建筑进行施工。

（4）泥浆护壁钻孔灌注桩施工技术。

在高层施工中，遇到土体较差，或土层含有地下水的情况，既能保证成孔，而同时保证孔壁不坍，泥浆护壁钻孔灌注桩施工技术很好地解决了这个“攻守”问题。泥浆作为一种液体支撑，依靠一定的重度很好地稳固了孔壁；同时，钻头切削的土体又能以液态的形式排出孔外，并通过清孔、下放钢筋笼、混凝土置换泥浆的方式形成桩基。

（5）钻井技术。

钻井技术多用在煤矿立井特殊施工中，其基本思想与上述的泥浆护壁钻孔灌注桩施工技术相同，是一种全机械化开凿立井的施工方法。

（6）沉管灌注桩施工技术。

沉管灌注桩与泥浆护壁钻孔灌注桩施工技术，均体现“边攻边守”思想，但与后者不同之处在于其支撑体系由泥浆变成了钢套管。在成孔过程中，依靠钢套管的护壁作用很好地防治了塌孔。

“边攻边守”的施工技术将“先攻后守”中开挖和所占用的独立时间合二为一，在保证安全性和施工高效的同时，也极大程度地保证了工程质量，对周围环境影响程度较低，应该大力提倡。

3.“先守后攻”，支护在前，开挖在后

工程中根据现有技术条件，可能做不到“边攻边守”。而采用“先攻后守”，对工程地质条件要求相对较高。当遇到地质条件非常差时，工程显然是无法进行的。这时需采用超前支护，而后再进行开挖的方法，即“先守后攻”。

工程中采用“先守后攻”施工的技术有“超前小导管法”、“超前锚杆法”、“注浆法”、“冻结法”、“地下连续墙法”、“立井帷幕法”等。这些方法的实质都是在开挖之前，先提前进行支护，继而在施工环境得到安全保障的条件下进行开挖施工。

上述三种归类方法中，“攻”与“守”的先后关系主要取决于岩土的工程地质条件及开挖尺度，在工程中如何处理好两者关系考验着设计和施工人员的业务水平。

四、运用“攻守关系”进行岩土工程施工授课的好处

随着人类社会的发展和进步，岩土工程学科中的系统性、创造性和多元主义等各种哲学思想都不断出现[4]。在笔者所讲授的岩土工程施工课程中，将所涉及的岩土工程施工方法，结合哲学辩证的思想进行归纳总结，起到了很好的教学效果。

（1）将“攻守关系”应用到岩土工程施工的教学中，使繁杂的专业知识变得通俗易懂，学生容易且乐于接受。理解了岩土工程的各种施工方法中“攻”与“守”的辩证关系这一主线，便可从宏观上理解岩土工程施工的课程特点，达到触类旁通、举一反三的效果。

（2）岩土工程施工可认为是哲学中“矛盾的辩证统一”在岩土工程专业课中的具体运用，学生认识到哲学的辩证思维事实上同样体现在所学专业课身边，在分析具体问题时也能够用辩证的思维和方法进行。

（3）“攻守关系”是对岩土工程施工方法特点的高度概括和总结

教师在进行岩土工程施工授课时，通常以介绍概念、了解施工工艺为主。先进的教学方式，比如播放现场施工影像、展示施工图片、施工动画，虽然均可以给学生视觉上的冲击，避免学习的枯燥性，但学生鲜有时间进行系统性的归纳总结，到头来也只是走马观花。学生有的学过印象不深，有的学完甚至还是一头雾水，用“攻守关系”来进行通俗形象的概括和归类会使学生印象更加深刻。

（4）从“攻守关系”进行岩土工程施工的授课，学生体会到对于施工所遇到的各种问题，均需针对实际工程条件具体问题具体分析。岩土工程施工不只体现“攻守”的辩证关系，量变与质变、否定之否定等哲学规律同样体现在工程问题中。

学生是否拥有扎实的岩土或地下工程专业基础，对于能否胜任工作岗位中的角色尤其关键。做任何工程都离不了理论和实践的相互结合，在遇到具体施工问题时，要彻底解决好“攻”与“守”的关系，需要设计人员和施工人员解放思想，发散思维，勤于思考，一切以保证工程质量、减少造价、提高施工效率为出发点。对于从事岩土或地下工程专业的各类人员，只有通过大量的实践和理论的结合，丰富完善自己，运用辩证的方法分析并解决施工中各种问题，才能做好本职工作，成为合格的工程技术及施工人员。

[1] 郑好.工程哲学理论及其应用研究[D].南京：南京理工大学, 2013.

[2] 徐长福.工程问题的哲学意义[J].自然辩证法研究，2003(5): 34-38.

[3] 林琨智.工程哲学与工程哲学教学初探[J].吉林化工学院学报，2009(6): 1-4.

[4] 丁玉琴，张永兴，何跃.岩土工程中的科学哲学思想及应用[J]. 高等建筑教育，2006(1): 16-19.

Title： Application of the Relationship between "Attack" and "Defence " in the Teaching Process of Geotechnical Engineering Construction

Author(s): WANG Li-ping，LV Xiao-shi，WANG Yun-fei

relationship between “attack” and “defence”; dialectical and unified; geotechnical engineering

G642< class="emphasis_bold"> 文献标识码：A

A

1006-9372（2017）03-0041-03

2017-01-10。

王立平，男，讲师，主要从事岩土工程的教学和研究工作。

投稿网址：www.chinageoeducation.net.cn联系邮箱：bjb3162@cugb.edu.cn

王立平，吕小师，王云飞．“攻守关系”在岩土工程施工授课中的应用[J]．中国地质教育，2017，26（3）：41-43．