建筑工程技术

普通高等教育高职高专“十一五国家级规划教材”《建筑施工技术》课件制作人：祝军权目录第一章土方工程第二章地基与基础工程第三章砌体工程第四章钢筋混凝土工程第五章预应力混凝土工程第六章结构安装工程第七章钢结构工程第八章高层建筑主体结构工程施工第九章防水工程第十章装饰工程第十一章冬雨期施工第一章土方工程本章主要内容：概述土方工程量计算土方工程施工准备与基坑(槽)施工土方工程的机械化施工土方回填与夯实爆破工程土方工程质量验收标准与安全技术工程实践案例(自学)前言土方工程是建筑工程施工中主要分部工程之一，任何一项建筑工程施工都是从土方工程开始。在大型建筑工程中，由于土方工程量大、施工条件复杂、施工中受气候条件、工程地质和水文地质条件的影响很大，因此施工前应针对土方工程的施工特点，制定合理的施工方案。在建筑工程施工中最常见的土方工程施工包括场地平整、地下室和基坑（槽）及管沟开挖、土壁支撑、施工排水、降水、路基填筑及基坑（槽）的回填土等。第一节概述本节主要内容：一、土方工程的分类及特点二、土的分类与现场鉴别方法三、土的工程性质四、土方边坡一、土方工程的分类及特点（一）土方工程分类根据土方工程的施工内容与方法不同，土方工程分类有以下几种：1.场地平整2.基坑（槽）开挖长宽比≥3，基槽；长宽比＜3、底面积在20㎡以内，基坑3.基坑（槽）回填（二）土方施工特点1.工程量大，劳动强度高2.施工条件复杂3.受场地限制二、土的分类与现场鉴别方法在工程上，土根据开挖难易程度和开挖中使用不同的工具和方法分为八类，见表1-1所示。其中1~4类为土，5~8类为岩石。土的开挖难易程度直接影响土方工程的施工方案，劳动量消耗和工程费用。土越硬，劳动量消耗越多，工程成本越高。表1－1土的工程分类三、土的工程性质土的工程性质对土方工程施工有直接影响，也是进行土方施工设计必须掌握的基本资料。土的主要工程性质有：土的天然密度、土的可松性、土的含水量、土的渗透性、土的密实度。（一）土的可松性土的可松性是指自然状态下的土经开挖后，其体积因松散而增加，以后虽经回填压实，仍不能恢复成原来体积的性质。土的可松性程度可用可松性系数。土的可松性系数Ks—土的最初可松性系数；Ks＇—土的最终可松性系数；V1—土在天然状态下的体积；V2—土经开挖后的松散体积；V1＇—回填所需的天然状态下的土体积；V3—土经回填压实后的体积。12VVKs'13'VVKs（二）土的天然含水量土的天然含水量：土中水的质量与土颗粒质量的百分比。式中：ω—土的天然含水量（%）；mw—土中水的质量（kg）；ms—土中固体颗粒的质量（kg）。最佳含水量：用同样的夯实机具，可使回填土达到最大的密实度时的含水量。%100SWmm（三）土的渗透性土的渗透性是指土体被水透过的性质。土的渗透性用渗透性系数表示，即单位时间内水穿透土层的能力，一般由实验确定，常见土的渗透性系数见表1~2所示。四、土方边坡土方边坡的坡度以其高度h与底宽度b之比来表示。边坡可以做成直线形边坡、阶梯形边坡及折线形边坡。图1-1土方放坡形式土方边坡坡度土方边坡坡度=h/b=1/（b/h）=1：mm=b/h称为坡度系数。即当边坡高度为h时，边坡宽度为b＝mh。深度在5m内的基坑（槽）、管沟边坡的最陡坡度（不加支撑）第二节土方工程量计算本节主要内容：一、基坑（槽）土方量的计算二、场地平整土方量计算1.基坑土方量计算基坑：是指长宽比≤3的矩形土体。其土方量按立体几何中棱柱体（由两个平行的平面作底的一种多面体）的体积公式计算。基坑土方量计算公式。－基坑中截面的面积，；－基坑上下底面积，、；－基坑深度，；－土方工程量，202213201)4(6mAmAAmHmVAAAHV2．基槽土方量计算基槽的土方量可以沿长度方向分段后，再用同样方法计算，如图1—3所示。n2113120111VVmm)4(6VVLVAAALV土方量：各段土方量的和即为总；－第一段的长度，；－第一段的土方量，式中：二、场地平整土方量计算（一）场地设计标高确定确定设计标高时应考虑的因素：满足生产工艺和运输的要求；尽量利用地形，以减少挖方数量；场内的挖方与填方能达到相互平衡（面积大、地形又复杂时则例外），以降低土方运输费用；有一定的泄水坡度（≥2‰），满足排水要求；考虑最高洪水位的要求。1.初步计算场地设计标高将地形图划分方格。每个方格的角点标高，一般根据地形图上相邻两等高线的标高，用插入法求得；在无地形图时，在地面用木桩打好方格网，然后用仪器直接测出。图1-4场地设计标高计算简图1.初步计算场地设计标高（续1）理想的设计标高，应使场地内的土方在平整前和平整后相等而达到挖方和填方的平衡，即：式中：H0——所计算的场地设计标高（m）；a——方格边长；N——方格数；H11……H12——任一方格的四个角点的标高。4aa22211211220HHHHNHNHHHHH42221121101.初步计算场地设计标高（续2）考虑同一个角点在计算中用到的次数，则：式中：H1——一个方格仅有的角点标高（m）；H2——两个方格共有的角点标高（m）；H3——三个方格共有的角点标高（m）；H4——四个方格共有的角点标高（m）。NHHHHH4432432102．计算设计标高的调整值上式所计算的设计标高，纯系一理论数值，实际中还需考虑以下因素进行调整:（1）由于土具有可松性，必要时应相应地提高设计标高；（2）由于设计标高以上的各种填方工程用土量而影响设计标高的降低，或者由于设计标高以下的各种挖方工程的挖土量而影响设计标高的提高；（3）由于边坡填挖方土方量不等（特别是坡度变化大时）而影响设计标高的增减；（4）根据经济比较结果，而将部分挖方就近弃土于场外，或将部分填方就近取土于场外而引起挖填土方量的变化后需增减设计标高。3.考虑泄水坡度对设计标高的影响（1）单向泄水用计算出的设计标高H0，作为场地中心线的标高，如图1—5所示。场地内任一点的设计标高则为：liHHn0式中：Hn——任意一点的设计标高（m）；l——该点至H0的距离（m）；i——场地泄水坡度（不小于2‰）；±——该点比H0点高则取“＋”号，反之取“－”号。图1-5单向泄水坡度的场地、图1-6双向泄水坡度的场地3.考虑泄水坡度对设计标高的影响（续）（2）双向泄水H0为场地中心点标高，场地内任意一点的设计标高为：式中：lx、ly—该点于x-x、y-y方向距场地中心线的距离；ix、iy—该点于x-x、y-y方向的泄水坡度。yyxxnililHH0（二）场地土方量计算1．方格网法方格边长主要取决于地形变化的复杂程度，通常采用20m。根据每个方格角点的自然地面标高和实际采用的设计标高，算出相应的角点填挖高度，然后计算每一个方格的土方量（大规模场地土方量的计算可使用专门的土方工程量计算表），这样即可得到整个场地的挖、填土方总量。场地各方格的土方量一般可分为三种不同类型进行计算：（1）全挖或全填；（2）两挖两填；（3）三挖（填）一填（挖）。（1）全挖全填方格土方量计算V—挖方或填方体积,m3；h1、h2、h3、h4—方格角点填挖高度，均用绝对值，m。若a=20m，h用cm表示，则上式可写为：)(443212hhhhaV4321hhhhV（2）两挖两填方格土方量计算填方部分：挖方部分：138aVbchh＝24_8aVdehh＝（3）三挖（填）方格土方量计算一点部分：三点部分：23446ahV12312325hhhbcV2、、＝a例题（1）初步设计标高（场地平均标高）H0=（H1+2H2+3H3+4H4）/4M=[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）【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。70.09（2）按泄水坡度调整设计标高：Hn=H0LxixLyiy；H1=70.29－30×2‰+30×3‰=70.32•H2=70.29－10×2‰+30×3‰=70.36•H3=70.29+10×2‰+30×3‰=70.40•其它见图70.09（二）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。•h2=70.36－70.40=－0.04（m）；•负值为挖方高度70.3270.3670.4070.4470.2670.3070.3470.3870.2070.2470.2870.3270.1470.1870.2270.2670.09+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2、确定零线（挖填分界线）插入法、比例法找零点零点连线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（三）场地平整边坡土方量计算边坡的土方量可以划分为近似的三角棱锥体（如体积1~3，5~11），和三角棱柱体（如体积4）。（1）三角棱锥体边坡体积－边坡的坡度系数。；－角点的挖土高度，的端面积，－边坡；的长度，－边坡式中mmhmlAmllmhmhhAlAV2211222211112231（2）三角棱柱体边坡体积积。两端及中部的横断面面－边坡、、的长度；－边坡式中）（很大时：当两端横断面面积相差444620214201444214AAAlAAAlVlAAV边坡平面轮廓尺寸图（场地1：1000，边坡1：100）（五）土方调配1.土方调配的原则（1）应力求达到挖、填平衡和运距最短的原则。（2）土方调配应考虑近期施工与后期利用相结合的原则。（3）土方调配应采取分区与全场相结合来考虑的原则。（4）土方调配还应尽可能与大型地下建筑物的施工相结合。（5）选择恰当的调配方向、运输路线，使土方机械和运输车辆的功效能得到充分发挥。图1-20土方调配图（a）场地内挖、填平衡的调配图，箭头上面的数字表示土方量（m3），箭头下面的数字表示运距；（b）有弃土和借土的调配图，箭头上面的数字表示土方量（m3），箭头下面的数字表示运距2.土方调配图表的编制（1）划分调配区（2）求出每对调配区之间的平均运距（3）画出土方调配图（4）列出土方量平衡表三、土方的调配：在施工区域内，挖方、填方或借、弃土的综合协调。1、要求：总运输量最小；土方施工成本最低。2、步骤：（1）找出零线，画出挖方区、填方区；（2）划分调配区注意：1）位置与建、构筑物协调，且考虑开、施工顺序；2）大小满足主导施工机械的技术要求；3）与方格网协调，便于确定土方量；4）借、弃土区作为独立调配区。划分调配区示例：（3）找各挖、填方区间的平均运距（即土方重心间的距离）可近似以几何形心代替土方体积重心•（4）列挖、填方平衡及运距表挖填B1B2B3挖方量A15070100500A2704090500A36011070500A48010040400填方量80060050019000000A1A2A3A4