01 第一章 土方工程

绪论我国建筑施工的发展概况建筑施工课程的研究对象、任务和学习方法施工规范与施工规程（规定）一、我国建筑施工发展概况1、古代1）殷代：用水测定水平，用夯实的土壤作地基，在墙壁上进行涂饰2）战国、秦、汉时A：砌筑技术有很大发展，已有方砖、空心砖和装饰性条砖，还用特制的楔型砖和企口砖砌筑拱券和穹窿。B：木构架建筑的施工技术已达到一定的水平，出现精巧的榫卯。3）两晋、南北朝A：木结构技术进步大-----建造木塔B：石工技术水平高-----云冈石窟C：砖石结构开始大规模运用于地面建筑----河南登封嵩岳寺塔。4）隋、唐、五代：土、石、砖、瓦、石灰、钢铁、矿物颜料和油漆的应用技术已渐趋熟练。5）唐代：大规模建造城市------房屋施工技术达到相当高水平。6）宋、辽、金A：开始在基础下打桩，可做砖塔和拱桥。B：装饰方面也更加秀丽。7）元、明、清A：在夯土墙中加竹筋建造三、四层楼房。B：砖券结构普及C：木构架的整体性加强。D：镏金、玻璃等用于建筑，丰富了装饰手法。2、近代1）鸦片战争以后，在一些大城市出现用钢铁和混凝土建造的现代化建筑工程。----外国公司城建--------------从整体来看，解放前我国的建筑技术和组织管理水平较低。3、解放后1）解放初期：建设了鞍山钢铁公司、长春汽车厂等一千多个规模宏大的工矿企业。2）1958~1959北京建设了人民大会堂、北京火车站、中国历史博物馆等结构复杂、功能要求严格装饰标准高的十大建筑。3）改革开放后A：我国建设了上海宝山钢铁总公司，扬子、齐鲁、大庆、上海等大型乙烯工程。B：秦山、大亚湾、岭澳和连云港核电站。C：北京国家大剧院、上海大剧院、上海东方明珠电视塔上海东方艺术中心等文化设施。D：北京奥运村、鸟巢、水立方、上海八万人体育场等体育设施。E：首都国际机场、上海浦东国际机场等公共设施。F：上海经贸大厦、深圳地王大厦、广州中天广场等一批超高建筑。G：还有很多跨海、跨江大桥、各地的地铁工程等。---------这些体现了我国建筑施工已达到很高水平，有些达到或领先国际水平。二、建筑施工课程的研究对象、任务和学习方法1、建筑施工课程研究的对象主要是研究最有效地建造房屋（构筑物）和建筑群（构筑物群）的理论、方法和有关的施工规律，以求用最少的消耗取得最大的成果，全面而高效率地完成建筑安装工程，以较好的经济效益保证建设项目投产或使用。2、建筑施工课程的任务1）了解我国的建设方针和政策、以及各项具体的技术经济政策。2）了解建筑施工领域内国内外的新技术和发展动态。3）掌握分部工程和单个建筑物施工方案的选择和施工组织设计的编制，具有独立分析和解决建筑施工技术和组织计划问题的初步能力。3、学习方法理论联系实际课时分配：绪论土方工程---------2.5课时砌体工程-------------------2课时混凝土工程----------------6课时建筑防水工程-------------2课时装饰工程-------------------2课时施工组织简介-------------1.5课时三、施工规范与施工规程（规定）1、建筑工程施工方面的规范A：《施工质量验收规范》B：《建筑工程施工质量验收统一标准》---------国家建设部组织编写和颁发的重要法规。规范规定了分部（子分部）工程和分项工程质量验收的标准、内容和方法，施工现场质量管理和质量控制要求，涉及结构安全的见证及抽样检测等。2、《施工规程（规定）》是比《施工质量验收规范》低一个等级的施工标准文件，多为国家行业标准，它一般由各部委或重要的科学研究单位编制，呈报规范管理单位批准或备案后发布试行。它主要是为了及时推广一些新结构、新材料、新工艺而制定的标准。《施工规程（规定）》中有关质量验收的内容不能与《施工质量验收规范》抵触，如有不同，应以规范为准。第一章土方工程概述土方量计算与调配土方开挖的辅助工作土方工程机械化施工土方填筑第一节土方规划•一、土方工程的内容、特点•1、土方工程的内容•主要：场地平整；坑、槽开挖；土方填筑。•辅助：施工排、降水；土壁支撑。•2、施工特点•（1）量大面广；•（2）劳动强度大，人力施工效率低、工期长；•（3）施工条件复杂，受地质、水文、气侯影响大，不确定因素多。二、土的工程分类•按开挖的难易程度分为八类（见表1.1）•一类土（松软土）、二类土（普通土)•三类土（坚土）、四类土（砂砾坚土）•——机械或人工直接开挖•五类土（软石）、六类土（次坚石）•七类土（坚石）、八类土（特坚石）•——爆破开挖三、土的工程性质•1、土的可松性：自然状态下的土经开挖后，体积因松散而增加，以后虽经回填压实，仍不能恢复。•最初可松性系数KS=V2/V11.08~1.5•最后可松性系数KS’=V3/V11.01~1.3–V1——土在自然状态下的体积。–V2——土经开挖后松散状态下的体积。–V3——土经回填压实后的体积。•用途：开挖、运输、存放，挖土回填，留回填松土三、土的工程性质2、土的渗透性•土体被水透过的性质，用渗透系数K表示。•K的意义：当水力坡度（I=Δh/L）为1时，土体内水渗透的速度（V=KI），K的单位：m/d。L•粘土0.1，•粗砂50~75，卵石100~200•用途：降水方案的选择,涌水量的计算。•Δh•3、土的质量密度：•天然密度：一般=16~20KN/m3•干密度d：是检测填土密实程度的指标。（105℃，烘干3~4h）•4、土的含水量：用百分数表示。•含水量W=（G湿-G干）/G干×100%•式中G湿、G干为土的质量•用于：开挖、回填压实、行车（25~30%陷车）、边坡稳定四、土方量计算•（一）基坑、基槽、路堤、管沟等土方量计算（平均断面法）（1）近似计算V=(F上+F下)H/2•（2）精确计算•V=(F上+4F中+F下)H/6F下H（二）场地平整土方量计算（平均高度法）即方格网法:将场地划分方格，求各方格角点的施工高度h=设计平面标高—地面标高。再求各方格挖填方量。1、确定场地设计平面标高一般考虑的因素：•满足生产工艺和运输的要求；•尽量利用地形，减少挖填方数量；•争取在场区内挖填平衡，降低运输费;•有一定泄水坡度，满足排水要求。•中、小型场地――挖填平衡法•大型场地――最佳平面设计法（用最小二乘法，使挖填平衡且总土方量最小）（1）场地设计标高的确定（H0）•H0=(1∑H1＋2∑H2＋3∑H3＋4∑H4）/4N•式中N—方格数•H1、H2、H3、H4•－－方格角点地面标高；1、2、3、4为角点方格共用的数字，如3∑H3为第7角点,Ⅱ、Ⅲ、Ⅴ共用的地面标高之和。（2）场地设计标高的调整•按泄水坡度、土的可松性、就近借弃土等调整。•按泄水坡度调整各角点设计标高：LyLxixiyH0•2)双向排水时，各方格角点设计标高为：LH11H0H0iH12H21Hn=H0L•iHn=H0LxixLyiy•1)单向排水时，各方格角点设计标高为:Hn【例】某建筑场地方格网、地面标高如图,格边长a=20m。泄水坡度ix=2‰，iy=3‰，不考虑土的可松性的影响，确定方格各角点的设计标高。•解：•（1）初步设计标高（场地平均标高）•H0=（H1+2H2+3H3+4H4）/4N=[70.09+71.43+69.10+70.70+2×（70.40+70.95+69.71+…）+4×（70.17+70.70+69.81+70.38）]/（4×9）=70.29（m）70.0970.09•（2）按泄水坡度调整设计标高：•Hn=H0LxixLyiy；H1=70.29－30×2‰+30×3‰=70.3270.3270.3670.4070.4470.2670.3070.3470.3870.2070.2470.2870.3270.1470.1870.2270.26H0＝70.29•H2=70.29－10×2‰+30×3‰=70.36•H3=70.29+10×2‰+30×3‰=70.40•其它见图70.3270.3670.4070.4470.2670.3070.3470.3870.2070.2470.2870.3270.1470.1870.2270.2670.092、场地土方量计算•（1）计算各方格角点的施工高度hn：hn=Hn－Hn’•即：hn=该角点的设计标高—自然地面标高（m）–h1=70.32－70.09=＋0.23（m）；•正值为填方高度。+0.23-0.04-0.55-0.99+0.55+0.13-0.36-0.84+0.83+0.43-0.10-0.63+1.04+0.56+0.02-0.44•h2=70.36－70.40=－0.04（m）；•负值为挖方高度•（2）场地土方量的计算：分别按方格求出挖、填方量，再求整个场地总挖方量、总填方量•1）四角棱柱体法•A、全挖、全填格：V挖（填）=a2(h1+h2+h3+h4)/4•h1~h4—方格角点施工高度绝对值•V挖（填）—挖方或填方的体积。•B、部分挖、部分填格：V挖（填）=a2[h挖（填）]2/4h–h挖（填）—方格角点挖或填施工高度绝对值之和；•h—方格四个角点施工高度绝对值总和。•2）四方棱柱体（要先找出零线，见教材）•3）三角棱柱体法（见教材））均见教材70.3270.3670.4070.4470.2670.3070.3470.3870.2070.2470.2870.3270.1470.1870.2270.26+0.23-0.04-0.55-0.99+0.55+0.13-0.36-0.84+0.83+0.43-0.10-0.63+1.04+0.56+0.02-0.4470.09•（4）确定零线（挖填分界线）•插入法、比例法找零点•零点连线h100第二节土方开挖的辅助工作•一、降低地下水位（一）降水目的•1、防止涌水、冒砂，保证在较干燥的状态下施工；•2、防止滑坡、塌方、坑底隆起；•3、减少坑壁支护结构的水平荷载。地下含水构造的种类滞水层不透水层潜水层不透水层承压水层不透水层（二）流砂现象•1．动水压力――地下水在渗流过程中受到土颗粒的阻力，使水流对土颗粒产生的一种压力。•动水压力的大小与水力坡度成正比，方向同渗流方向。GD＝Iγw=(Δh/L)γw•2．流砂原因•4．流砂的防治•减小动水压力（板桩等增加L）；•平衡动水压力（抛石块、水下开挖、泥浆护壁）；•改变动水压力的方向（井点降水）。QFGD当动水压力大于或等于土的浸水重度（GD≥γ’）时，土粒被水流带到基坑内，这现象称之为流砂现象。3.流砂的危害主难以施工、塌方、影响临近建筑物安全亚粘土2～5％排水沟集水井水泵（三）降排水方法•1．集水井法（明沟排水法）•――用于土质较好、水量不大、基坑可扩大者•挖至地下水位时，挖排水沟→设集水井→抽水→再挖土、沟、井（当土质为砂土类时，可能产生流砂现象）•2．井点降水法（人工降低地下水位法）•（1）特点•效果明显，使土壁稳定、避免流砂、防止隆起、方便施工；•可能引起周围地面和建筑物沉降。•（2）井点类型及适用范围井点类型渗透系数降水深度最大井距主要原理单级轻型井点0.1~20m/d3～6m1.6~2m地上真空泵或喷射嘴真空吸水多级轻型井点6～20喷射井点0.1~208～202～3m地下喷射嘴真空吸水电渗井点0.15～6极距1m钢筋阳极加速渗流管井井点20~2003～520~50单井真空泵、离心泵深井井点10~25025～3030~50单井潜水泵排水水平辐射井点大面积降水平管引水至大口井排出引渗井点不透水层下有渗存水层打穿不透水层，引至下一存水层轻型井点降水全貌图二级轻型井点降水喷射井点（四）轻型井点降水•1．井点设备•井管：φ38、φ51，长5～7m（常用6m），无缝钢管，丝扣连滤管；•滤管：φ38、φ51，长1～1.7m，开孔φ12,开孔率20～25％，包滤网；•总管：内φ75～100无缝钢管，每节4m，每隔0.8、1或1.2m、1.6m间距有一短接口；•弯连管：使用透明塑料管、胶管或钢管，宜有阀门；•抽水设备：真空泵（教材）――真空度高，体形大、耗能多、