隧道专业毕业设计优点分析 本文关键词：毕业设计，隧道，优点，分析，专业
隧道专业毕业设计优点分析 本文简介：摘要：基于目前BIM技术广阔的应用前景及其优点，结合隧道专业毕业设计目前存在的不足，分析将BIM技术用于隧道专业毕业设计的优势。结果显示BIM技术引入隧道专业毕业设计，不仅丰富了现有的毕业设计教学手段，改进了传统教学方式存在的不足，而且相对于古板、抽象和差异不明显的传统毕业设计方式，调动了学生的积极
隧道专业毕业设计优点分析 本文内容：
摘要：基于目前BIM技术广阔的应用前景及其优点，结合隧道专业毕业设计目前存在的不足，分析将BIM技术用于隧道专业毕业设计的优势。结果显示BIM技术引入隧道专业毕业设计，不仅丰富了现有的毕业设计教学手段，改进了传统教学方式存在的不足，而且相对于古板、抽象和差异不明显的传统毕业设计方式，调动了学生的积极性、主动性和创造性，改善毕业设计效果的同时也提升了学生的专业素养。
关键字：BIM；隧道专业；毕d业设计；研究
BIM的全称是BuildingInformationModeling,即建筑信息模型，其理念自1975年乔治亚理工大学的ChuckEastman教授创建以来已经快半个世纪了，目前相关技术正越来越普遍地被应用到全球的建筑行业中。我国住建部《2016-2020年建筑业信息化发展纲要》中多次提到BIM，也明确提出在“十三五”时期将全面提高建筑业信息化水平[1]。另外在我国重大建设项目中，BIM的身影也随处可见。如，港珠澳大桥珠海连接线拱北隧道项目[2]、杨高南路新建隧道工程[3]和腾讯北京总部大楼项目[4]等。除此之外，国内高校相关教学和研究人员也对BIM相关的新技术在教学中的应用进行了探索，如BIM技术在土木工程认识实习中的应用[5]、BIM在土木工程毕业设计中的探索[6、7]、BIM在岩石力学实验教学中的研究[8]和土木工程生产实习中的改革探讨[9]等。由此可见，BIM及其相关技术无论在实体工程还是在教学改革中都越来越得到重视。另外，根据“教育部关于加快建设高水平本科教育全面提高人才培养能力的意见”（教高〔2018〕2号）文件，提出了我国对于科学知识和优秀人才的迫切需要，也对本科教育提出了培养高素质专门人才的要求。那么如何才能响应要求，为国家和社会培养出更多高素质的本科生尤其值得我们这些高校的一线教师思考。首先，我们必须提高我们一线教师的自身素质，不断更新自己的知识体系，紧跟学科和自己研究方向的前沿研究成果和新知识、新技术和新方法；其次，要将自己跟踪和掌握的新知识、新技术和新方法掌握吸收，再将其与日常的教学相结合，尽可能把这些新知识、新技术和新方法传授给本科生。这样就能实现教高〔2018〕2号文中要求的激发学生学校兴趣和潜能要求。目前工程技术人员不断推动BIM技术在实体工程中的应用，且越来越多的教师也把BIM技术引入到土木工程本科生或专科生的实践教学中，但由于土木工程涵盖众多专业方向，BIM在不同学科的应用要结合不同学科和专业方向的特定进行，所以其研究成果并不能简单地应用于某一学科。隧道作为土木工程大类中的一个专业方向，有其独有的特点和特殊性，所以有必要开展BIM技术在隧道专业毕业设计中的应用研究。
一BIM的特点及其优势
BIM（建筑信息模型）并非简单的将建筑相关信息收集集中和归类，而是将收集到的建筑信息数字化和可视化，建立建筑的三维直观模型，在项目初期阶段就可以呈现出项目完工后的实体图像。另外，通过BIM技术建立起来的建筑模型不仅只用于一个项目的初期阶段，而且它可以贯穿项目始终，即贯穿项目的可行性评估阶段、项目的实际设计阶段、实际实施和施工阶段，以及后期评价阶段，并能将各个阶段串接起来，为项目的前期评估人员、设计人员、施工人员和后期评价等所有相关技术人员提供技术支撑和服务。相比传统的项目模式，它具有以下明显的特点。（1）它具有可视化的特点。这个特点可以使专业的工程技术人员和非专业的、非工程人员能够在可视化的项目图纸或模型面前进行有效的沟通。在BIM技术应用于实体项目之前，专业的工程技术人员与其他人员的沟通是以二维平面图纸为媒介进行的，这导致两者的沟通是非常低效的，甚至出现“鸡同鸭讲”的局面。而BIM技术的出现使三维实体模型替代了二维平面图纸，即使专业的工程技术人员与其他人员就项目某一具体问题出现难以沟通的现象，也能通过调取三维实体模型和调整模型的展示角度等方式进行解决。改变了可视化之前的低效沟通方式，推动了项目实施过程中各个环节、各类不同人员的协调沟通。而且复杂结构中的众多信息展示也通过可视化变得一目了然，也成为复杂结构设计的一种优化工具。（2）通过项目过程的三维实体模拟可实现对项目实施过程的优化。BIM技术不仅能够对一个项目整体结构完工后的效果进行模拟，还可以对项目的不同实施过程进行模拟。工程技术人员可以利用BIM技术对施工的各种工序进行组合排序，可以对不同组合工况下的人员、设备投入情况以及施工进度进行对比分析，并以此确定必要的辅助施工临时结构和设施，最终得出最优的项目实施方案，从三维可视化的角度直观体现施工过程的优化，摆脱了BIM技术使用之前项目实施过程优化过程只能凭借枯燥的数字和文字模式。（3）可出图性利于与传统设计手段的结合。虽然BIM技术在三维可视化方面具有不可替代的优势，但也没有放弃与传统项目实施模式的对接和过度。BIM技术在对建筑结构可视化设计的基础上，不仅可以呈现模型的三维视图，还可以出具传统设计中常用的二维平面图纸，这种可视化与传统相结合的模式更有利于BIM技术与传统设计手段的良好结合，方便了采用传统设计工具的技术人员与采用BIM技术的设计人员的有效沟通，并且也更有利于传统设计人员对这项新技术的掌握和推广。另外BIM技术还有一体化、参数化和信息化等众多优点，所以目前全球的建筑行业都在加快BIM技术的研发和相关领域的应用。
二隧道专业毕业设计现状及存在的不足
虽然BIM技术具有上述明显的优势，但BIM软件的推广和成熟也有待进一步的完善，所以目前BIM技术在土木工程领域的应用还没有大面积推广，所以目前隧道工程专业毕业设计还是按照传统的方法进行实施。传统实施方法的基本流程和做法如下。首先毕设设计指导老师给每个做毕业设计的学生下达设计任务书和指导书，然后组织学生集中进行开题并介绍毕业设计的流程、设计内容、设计要求和进度安排。一般隧道专业的毕业设计包含的主要内容有：隧道的平、纵线形设计、隧道横断面设计、隧道洞门结构形式设计及验算、隧道复合衬砌结构参数的确定及结构安全系数验算、隧道不同级别围岩施工方案选择及优化、隧道施工组织设计、隧道通风计算和隧道照明方案的确定等。针对上述毕业设计要求的内容并结合毕业设计的进度安排，指导教师会不定期的组织学生进行答疑，一方面检查学生毕业设计的进度和质量，另一方面针对不同学生在毕业设计中的出现的问题进行讲解，并把共性问题进行集中讲解。而且在学生按照进度要求完成设计任务且在进行下一步设计工作之前，指导老师又会对学生进行集中讲解。同时结合设计案例，告诉学生在这一步设计过程中需要注意哪些内容，选取什么样的设计方案，如何绘图等等细节问题，唯恐学生不知道如何进行毕业设计，这种指导过程将贯穿隧道专业毕业设计的始终。非常明显，上述过程的实施基本就是以指导老师为主的教学模式，类似“填鸭式教育模式”。这种传统的毕业设计指导方式存在的弊端主要有以下几点。（1）灌输式的指导方式降低了学生学习的积极性。隧道专业毕业设计这种以指导教师为主的传统教学方式导致老师在毕业设计上具有“绝对指导权”，从而降低了学生的参与性。毕业设计指导老师事无巨细的讲解和指导导致的结果只能是，学生只需要被动接受老师的讲解就行了，不需要有自己的想法和做法，学生需要做的也只是动手，而不是动脑。所以导致学生降低了主动学习的积极性，也无法激发自己的主动性并与指导老师产生互动。基于上述现状，唯有改变目前这种“填鸭式”的指导方式，引进释放学生的创造力和积极性的教育模式，使学生能够和指导老师产生积极的互动，进而提高学生学习的自主性和参与性。（2）容易导致毕业设计的雷同甚至是抄袭现象。虽然说毕业设计指导老师在布置毕业设计题目的时候是一人一题，但是因为指导老师对于设计步骤和内容的讲解不可能做到一人一讲，另外学生缺乏主动性和积极性的被动学习导致较多学生只是按照指导老师要求完成毕业设计的内容，至于内容是否和其他同学有雷同或者存在个别内容的抄袭情况则不是学生重点考虑的内容，这就不可避免的导致毕业设计内容存在雷同甚至是抄袭现象。而且隧道专业设计内容的相对固定化也提高了这种情况的发生概率。另外，隧道专业的复杂和特殊性也增加了个别学生进行毕业设计的难度进而导致学生进行抄袭。隧道专业的很多结构，如初期支护中包含的锚杆、钢筋网片和喷射混凝土，以及复合衬砌中的防水层，明洞等，在隧道施工完成后是被二衬结构或岩土体遮挡或覆盖而无法直接观察到，虽然前期课程的教授以及相对应的课程实习可以一定程度帮助学生理解和掌握隧道内的大部分结构，但是我们也发现对于个别学生来说，他们对于这些基本结构形式的掌握非常有限，这就导致他们在毕业设计过程中无法很好理解指导老师的讲解内容，再说指导老师也不可能针对个别学生把前期课程重新讲解一遍，所以就导致了个别学生的学习困难，但为了达到毕业设计的要求，也只能抄袭其他同学的毕业设计。基于上述，隧道专业毕业设计的教学方式亟待改进。（3）未能达到预期的学习目标和效果。毕业设计作为大学阶段最后一个综合性考核内容备受重视，它在一定程度上需要大学阶段大部分专业基础课或专业课相关内容的综合应用。由于目前传统指导方式存在的不足，导致学生在毕业设计过程中“知其然，但不知其所以然”的情况普遍存在，而且抄袭现象也无法完全杜绝，这就大大降低了毕业设计的预期效果，无法达到既定的培养目标。另外，如前所说，由于大部分隧道结构存在隐蔽性，施工过程可见但完工后就无法直接观察到，若学生对隧道施工过程不够了解，则容易导致学生对隧道设计的不求甚解，进而增加了学生抄袭的概率，更无法保证隧道毕业设计的实际效果。针对上述目前隧道专业毕业设计存在的不足，非常有必要对现有指导方式进行探索，改进指导教师为主的指导模式，引起能够提高学生学习积极性和参与性的教学模式或教学手段，从而降低学生毕业设计的抄袭概率，提升本科毕业设计的实际效果和学生的专业综合素能。
三BIM用于隧道专业毕业设计的优点分析
针对上述分析，我们可以看出，结合BIM技术的优点和隧道专业毕业设计存在的不足，将BIM技术应用于隧道专业毕业设计，可对传统指导方式进行改进，增加学生毕业设计过程中参与性的同时，也增进了学生对隧道内特殊结构尤其是那些隐蔽结构的理解和掌握，进而提升毕业设计整体质量和效果。首先BIM技术的可视化可提升学生学习的积极性。传统设计出的结构一般以抽象的二维图纸体现，若想得到其三维立体，只能经过专业培训后靠个人想象去实现，而BIM技术的可视化完全改变了这种现状。将其引入隧道专业毕业设计中，可以使学生摆脱冷冰冰的二维平面图纸，建立起生动的三维实体模型，并且可以根据个人的专业认识进行隧道模型修改并利用软件自带检测功能进行设计参数合理性的检测，进而将传统教学方式中学生的被动角色改变为毕业设计的主动角色，提高了学生学习的积极性和主动性。在此过程中，指导教师可以从传统指导模式中的流程教育和基本知识讲解中解脱出来，进而可以关注设计中的重点和难点，并将有限的指导时间用于重点和难点的讲解，这更有助于学生对相关专业知识的理解和掌握，进而可提高毕业设计的整体质量。另外，BIM技术通过模拟隧道整个施工过程增加了学生毕业设计的参与性。学生可以假定自己是项目的管理人员，结合自己毕业设计的题目和条件，按照自己的想法去安排施工过程和施工进度，根据得到的不同结果可以发现自己方案的不足，进而优化自己的设计方案，这样不仅有利于毕业设计方案的优化和质量，而且也提升了学生个人参加工作后的职业素能，更会降低毕业设计内容的雷同甚至是抄袭现象。综上所述，将BIM技术用于隧道毕业设计中，通过调动学生的积极性和参与性，将毕业设计的主角还给学生，使学生可以按照自己的想法去实现和验证自己的设计方案，达到“知其然，且知其所以然”的目的，也可使指导教师将更多的时间投入到设计的重点和难点中来，有效解决传统教学方式不足的同时，也能有效降低毕业设计的抄袭概率，进而提升隧道专业毕业设计的实际效果，达到甚至高于毕业设计的预期目标，当然，这也在某种程度上提高了对指导老师的要求，迫使指导老师也要不断更新自己的知识体现，进而形成良性循环。
四结论
BIM技术作为一种新技术，具有可视化、过程再现、与传统设计模式无缝对接、一体化、参数化和信息化等众多优点，将其用于隧道专业的毕业设计中，可有效改进目前隧道毕业设计中指导老师为主的教学模式，使学生可以通过BIM软件实施自己的设计方案，并通过软件的校验功能实现对自己设计方案缺陷的检查，从而优化自己的设计方案，提高了学生开展毕业设计的积极性和主动性，也能够降低毕业设计的抄袭概率，从而将毕业设计的主角还给学生，提升毕业设计质量和效果的同时，也提升了学生的专业素养。
作者：张庆彬 单位：长沙理工大学土木工程学院
隧道专业毕业设计优点分析 来源：网络整理
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