建筑施工技术第1章

第一章土方工程1.掌握土方工程施工的特点及土的性质；2.能进行土方工程量计算；3.能正确选用土方开挖时边坡的支护方法；4.能根据土方工程施工条件正确选择降、排水方法；5.能正确选择土方施工机械，正确选择地基回填土的填方土料及填筑压实方法；6.能分析影响填土压实的主要因素；掌握填土压实质量的检查方法。学习要求：主要施工过程：土的开挖或爆破、运输、填筑、平整和压实等;辅助施工过程：排水、降水和土壁支撑等。土方工程的施工过程土方开挖；人防工程及地下建筑物的土方场地平整；路基填土及碾压等。基坑(槽)与管沟的开挖；土方施工工程第一节概述一、土方工程的施工特点4工程量大；123施工工期长；施工条件复杂；劳动强度大的特点。土方工程施工前的准备工作1•做好施工组织设计2•选择合理的施工方法和机械设备3•制定合理的调配方案4•实行科学管理，保证工程质量，取得好的经济效果根据土的坚硬程度和开挖方法将土分为8类(表1-1)。二、土的工程分类注：土的工程性质对土方工程施工方法的选择、劳动量和机械台班的消耗及工程费用有较大的影响。土一般由土颗粒(固相)、水(液相)和空气(气相)三部分组成（见图1-1）。这三部分之间的比例关系随着周围条件的变化而变图1-1土的三相示意图化，三者相互间比例不同，反映出土的物理状态不同。三、土的基本性质(一)土的组成m——土的总质量，(m=ms+mw)(kg)；ms——土中固体颗粒的质量(kg)；mw——土中水的质量(kg)；V——土的总体积(V=Va+Vw+Vs)(m3)；Va——土中空气体积(m3)；Vs——土中固体颗粒体积(m3)；Vw——土中水所占的体积(m3)。图1-1土的三项示意图1.土的可松性与可松性系数（1）定义天然土经开挖后，其体积因松散而增加，虽经振动夯实，仍然不能完全复原，这种现象称为土的可松性。土的可松性用可松性系数表示。(二)土的物理性质（2）计算式）。—土经压实后的体积（—）；体积（—土挖后松散状态下的—）；积（—土在天然状态下的体—性系数；—土的最初、最后可松—、式中最后可松性系数最初可松性系数333231's1213s'mmm::VVVKKVVKVVKss2.土的天然含水量（1）定义在天然状态下，土中水的质量与固体颗粒质量之比的百分率叫土的天然含水量，反应了土的干湿程度，用ω表示。（2）计算式）。（—土中固体颗粒的质量—）；—土中水的质量（—式中kgkg%100swswmmmm3.土的天然密度和干密度（１）天然密度定义土在天然状态下单位体积的质量(简称密度)。（２）天然密度计算式（1－４）（３）干密度定义干密度是土的固体颗粒重量与总体积的比值。（４）干密度计算式（1－５）VmVmsd度。—土的天然密度和干密—、）；—土的体积（—）；—土的总质量（—式中d3mkgVm4.土的孔隙比和孔隙率（１）定义孔隙比是土的孔隙体积Vv与固体体积Vs的比值；孔隙率是土的孔隙体积Vv与总体积V的比值，用百分率表示。（２）计算式（1－6）（1－7）孔隙比和孔隙率反映了土的密实程度。孔隙比和孔隙率越小土越密实。svVVe%100VVnv5.土的渗透系数土的渗透性系数表示单位时间内水穿透土层的能力，以m/d表示。一般土的渗透系数见表1-2。第二节土方工程量计算及土方调配一、基坑1.基坑土方量计算基坑土方量可按立体几何中的拟柱体体积公式计算(图1-2)。即：（1－8）20146AAAHV）。—基坑中截面的面积（—）；—基坑上下的底面积（—、）；—基坑深度（—式中20221mmmAAAH2.基槽和路堤、管沟的土方量计算基槽和路堤管沟的土方量可以沿长度方向分段后，按下式计算：（1－9）３.总土方量计算将各段土方量相加即得总土方量V总。）。段的长度（—第—）；段的土方量（—第—式中mm3iLiVii20146AAALViiiVV总二、场地平整土方量计算1.工作内容场地平整前，首先要确定场地设计标高，计算挖、填土方工程量，确定土方平衡调配方案。2.任务根据工程规模，施工期限，土的性质及现有机械设备条件，选择土方机械，拟订施工方案。（一）场地设计标高的确定•(1)满足建筑规划和生产工艺及运输的要求；•(2)尽量利用地形，减少挖填方数量；•(3)场地内的挖、填土方量力求平衡，使土方运输费用最少；•(4)有一定的排水坡度，满足排水要求。确定场地设计标高时应考虑的因素1.初步计算场地设计标高原则：使场地内挖填方平衡，即场地内挖方总量等于填方总量。方法：场地设计标高的计算方法一般采用方格网法，计算示意图见图１－４。场地平整的步骤和方法确定可按下式计算：即(1－10)(1－11a)可简化为场地设计标高计算式42221121122HHHHaNaHoNHHHHHo422211211—方格角点标高。——方格边长；——方格数；—式中iHaNNHHHHHo443243212.场地设计标高的调整考虑以下因素进行调整：(1)由于具有可松性，填土将有剩余；(2)由于设计标高以上的填方工程用土量，或设计标高以下的挖方工程挖土量的影响，使设计标高降低或提高。(3)由于边坡挖填方量不等，而引起挖填土方量的变化，需相应地增减设计标高。场地平整的步骤和方法确定3.泄水坡度对角点设计标高的影响(1)单向泄水场地各点设计标高的计算场地单向泄水时，场地内任意一点的设计标高为：(2)双向泄水场地各点设计标高的计算场地双向泄水时，场地内任意一点的设计标高为：场地平整的步骤和方法确定inlHH0yyxxnililHH0（二）场地土方量计算根据方格网计算场地的填、挖土方总量的步骤如下：1.划分方格网计算各方格角点的施工高度方格角点的施工高度按下式计算：。—角点的自然地面标高—标高）；度时，即为场地的设计无泄水坡—角点的设计标高（若—”为挖；”为填，以““以挖高度，—角点施工高度，即填—式中HHhHHhnnnn2.计算零点位置（1）数解法计算零点位置。————；——(m)方格网的边格，均用绝均用绝(m)相邻邻两角点的施工高、(m)角点至零点的距离、式中212121222111ahhxxahhhxahhhx（2）图解法计算零点的位置图解法直接求出零点方法如图1-8所示，用尺在各角上标出相应比例，用线相连，与方格相交点即为零点位置。图1-7零点位置计算示意图图1-8零点位置图解法3.计算方格土方工程量按方格网底面积图形用表1-3所列公式，计算每个方格内的挖方或填方量。4.边坡土方量计算边坡的土方量可以划分为两种近似几何形体计算:(1)三角棱锥体土方量计算式为:(2)三角棱柱体，土方量计算式为:201444214462AAAlVlAAV223122221111mhmhhAlAV其中5.计算土方总量将挖方区(或填方区)的所有方格土方量和边坡土方量汇总后即得场地平整挖(填)方的工程量。6.例题某建筑场地地形图和方格网(a=20m)如图1–10所示。土质为亚黏土，场地设计泄水坡度ix=3‰，iy=2‰。试确定场地设计标高(不考虑土的可松性影响)，并计算填、挖土方量(不考虑边坡土方量)。图1–10某建筑场地地形图和方格网（1）计算各方格角点的地面标高各方格角点的地面标高，可根据地形图上所标等高线，用插入法求得。如求角点4的地面标高(h4)，由图1－11有：xxxhhxlhxh00.445.01:5.0:4有将角点标高标在图上（2）计算场地设计标高H043.71m=场地设计标高71.438412.52572.69879.1744432:有11)-(1由式12.52519.4476.4335.43440372.69894.4290.4223.4367.4367.4434.4494.4367.432279.17458.4217.4480.4424.430432104321HmNHHHHHmHHmHmH（3）计算方格角点的设计标高以场地中心角点8为H0(图1－13)，由已知泄水坡度lx和ly，各角点设计标高按式(1－13)计算：其余各角点设计标高算法同上。将计算值标在图1－13。43.59m0.1243.7134043.69m0.0643.7132043.63m0.040.1243.71220340061201‰‰‰‰HHHHHH（4）计算角点的施工高度按式(1-14)计算，各角点的施工高度为:其余各角点施工高度详见图1－13中施工高度值。)挖(m19094437543)填(m3902443634331.=..=h.=..=h（5）确定零线求零点，方格边线上零点的位置由式(1-15)确定。2－3角点连线零点距角点2的距离为：相邻零点的连线即为零线。。同理求得m317;m72;m417;m62;m02;m018;m92;m117m1189120则m9.119.002.0202.0141515-1414-99-1413-88-137-88-72-33-2.x.x.x.x.x.x.x.x..-xx-（6）计算土方量根据方格网挖填图形，计算土方工程量。方格1－1，1－3，1－4，2－1四角点全为挖(填)方，按正方形计算，其土方量为：同理有：34321211m13665.030.002.039.01004hhhhaV333-1312)270m(=；)117m(=；m263)(4-1VV+=V-两个角点为挖方，另两角点为填方方格1－2，2－3土方量为：同理：3422133121m6.1205.019.09.21.198208m2.153.002.01.179.18208hhedaVhhcbaV挖填332m75.25)(填V332m8.21)(挖V一个角点填方(或挖方)和三个角点挖方(或填方)方格网2-2，2-4为一个角点填方(或挖方)和三个角点挖方(或填方)，其土方量为：342232321222m05.0605.029.26m3.114544.071.03.029.22052bchVhhhbcaV挖填同理：将计算出的土方量填入相应的方格中(图1－13)。场地各方格土方量总计：挖方：548.75m3；填方：528.55m3。342m07.0)(填V342m3.127)(挖V土方调配：就是对挖土的利用、堆弃和填土的取得三者之间的关系进行综合协调的处理。好的土方调配方案，应该是使土方运输量(或费用)达到最小，而且又能方便施工。三、土方调配1.应力求达到挖方与填方基本平衡和就近调配，使土方运输量或费用最小；2.土方调配应考虑近期施工与后期利用相结合的原则；3.合理布置挖、填方分区线，选择恰当的调配方向、运输线路；4.好土用在回填质量要求高的地区。(一)土方调配原则土方调配图表的编制编制的方法如下：1.划分调配区。在划分调配区时应注意：(1)调配区的划分应与房屋或构筑物的位置相协调，使近期施工与后期利用相结合。(2)调配区的大小应使土方机械和运输车辆的功效得到充分发挥。(3)当土方运距较大或场区内土方不平衡时，可根据附近地形，考虑就近借土或就近弃土。场地土方调配，需作成相应的土方调配图表，如图1－14所示。(二)土方调配图表的编制2.计算土方量按前述计算方法，求得各调配区的挖填方量，并标写在图上。3.计算调配区之间的平均运距平均运距计算方法：（1）重心坐标计算(1－19)也可用作图法近似地求出形心位置以代替重心位置。（2）量取平均运距重心求出后，标于相应的调配区图上，然后用比例尺量出每对调配区之间的平均运距。VVyYVVxX。；；——、各个方格的重心坐标—