土木工程施工

土木工程施工第1章土方工程绪论•“土木工程施工”是研究一个建筑产品（项目或单位工程）生产过程中各工种工程的施工原理、施工工艺和施工方法，以及生产过程中各生产要素之间合理组织的一门课程。以求用最少的消耗全面高效地完成工程项目，以较好的经济效益保证项目迅速投产或使用。土木工程施工的研究内容：施工技术、施工组织。1.施工技术研究一个工种工程本身的施工规律，包括施工工艺、施工方法、施工机械选择、施工质量及施工安全等问题。•2.施工组织研究建设项目生产过程中，各工种工程相互配合、相互协调的施工规律。主要包括：施工方案的选择；施工进度计划的编制；资源需要量计划的编制；生产现场的平面布置等问题。考虑一个工种工程本身的施工规律——施工技术问题。考虑各个工种工程之间配合、协调——施工组织问题。土木工程施工第1章土方工程•土木工程施工课程的任务：•根据专业培养目标的要求，使学生了解我国的基本建设方针和政策以及各项具体的技术经济政策，了解土木工程施工领域国内外的施工技术及发展动态，掌握工种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土木工程施工技术和组织计划问题的初步能力，并为今后进一步学习、工作和科学研究打下基础。学习方法和要求本学科涉及的理论面广、实践性强、政策性强，而且技术发展迅速。在学习中必须坚持理论联系实际的学习方法。了解教材有关施工基本原理和掌握基本施工方法；经常阅读相关专业书刊杂志补充专业知识应用；注重现场感性认识和掌握生产环节的具体做法；对照实践和书本知识进行逆向思考；综合运用其他专业课程知识解决本课程问题；做到眼勤、口勤、手勤、腿勤、脑勤。土木工程施工第1章土方工程本学期介绍主要知识内容•土方工程深、大、复杂•桩基础工程•砌筑工程重、繁•混凝土工程密、严、新•结构安装工程高、精、安全•脚手架工程安全、适用•防水工程•装饰工程广、新、多施工组织涉及内容多实践性强施工组织概论流水施工原理网络计划技术施工组织设计施工技术土木工程施工第1章土方工程第1章土方工程1土方工程概述2场地平整3基坑工程4土方的填筑与压实土木工程施工第1章土方工程第1节土方工程概述1土方工程施工内容2土方工程施工要求3土的工程分类4土的工程性质土木工程施工第1章土方工程包括一切土的挖掘、填筑、运输等过程以及排水降水、土壁支撑等准备工作和辅助工程。常见的土方工程施工内容有：1土方工程施工内容⑴场地平整：包括障碍物拆除、场地清理、确定场地设计标高、计算挖填土方量、合理进行土方平衡调配等。⑵沟槽、基坑开挖(竖井、隧道、修筑路基、堤坝)：包括测量放线、施工排水降水、土方边坡和支护结构等。⑶土方回填与压实：包括土料选择、运输、填土压实的方法及密实度检验等。土木工程施工第1章土方工程2土方工程施工要求●挖填土方量少、工期短、费用省；●因地制宜编制合理的施工方案，预防流砂、管涌、塌方等事故发生，确保安全；●要求标高、断面控制准确；●应尽可能采用先进的施工工艺、施工组织和机械化施工。●土体有足够的强度和稳定性；基坑土方开挖土木工程施工第1章土方工程土的分类土的名称密度（kg/m3）开挖方法一类土（松软土）砂土；粉土；冲积砂土层；疏松的种植土；淤泥600～1500用锹、锄头挖掘二类土（普通土）粉质粘土；潮湿的黄土；夹有碎石、卵石的砂；粉土混卵(碎)石；种植土；填土1100～1600用锹、锄头挖掘，少许用镐翻松三类土（坚土）软及中等密实粘土；重粉质粘土；砾石土；干黄土；含碎(卵)石的黄土；粉质粘土；压实的填土1750～1900主要用镐，少许用锹、锄头，部分用撬棍四类土（砂砾坚土）坚实密实的粘性土或黄土；中等密实的含碎(卵)石粘性土或黄土；粗卵石；天然级配砂石；软泥灰岩1900用镐或撬棍，部分用锲子及大锤五类土（软石）硬质粘土；中密的页岩、泥灰岩、白垩土；胶结不紧的砾岩；软石灰岩及贝壳石岩1100～2700用镐或撬棍、大锤，部分用爆破六类土（次坚石）泥岩；砂岩；砾岩；坚实的页岩、泥灰岩；密实的石灰岩；风化花岗岩、片麻岩2200～2900用爆破方法，部分用风镐七类土（坚石）大理岩；辉绿岩；粉岩；粗、中粒花岗岩；坚实的白云岩、砂岩、砾岩、片麻岩、石灰岩2500～3100用爆破方法八类土（特坚石）安山岩；玄武岩；花岗片麻岩；坚实的细粒花岗岩、闪长岩、石英岩、辉长岩、辉绿岩2700～3300用爆破方法3土的工程分类（开挖难易程度）土木工程施工第1章土方工程4土的工程性质天然密度--是指土在天然状态下单位体积的质量，它影响土的承载力、土压力及边坡的稳定性。干密度--是指单位体积土中固体颗粒的质量，它是用以检验土压实质量的控制指标。⑴土的质量密度取土环刀标准击实仪不同类的土，其最大干密度是不同的；同类的土在不同的状态下(含水量、压实程度)其密实度也是不同的土木工程施工第1章土方工程⑵土的含水量W是土中所含的水与土的固体颗粒间的质量比，以百分数表示，见下式：含水量影响土方施工方法的选择、边坡的稳定和回填土的质量土的含水量超过25—30%，则机械化施工就困难，容易打滑、陷车回填土则需有最佳含水量方能夯压密实，获得最大干密度快速含水量测定仪土木工程施工第1章土方工程⑶土的渗透性是指水流通过土中孔隙的难易程度。地下水在土中的渗流速度V与土的渗透系数K和水头梯度I有关，地下水在土中的渗流速度可按达西公式计算：V（m/d）=K·I土壤渗透试验仪渗透系数K值将直接影响降水方案的选择和涌水量计算的准确性土木工程施工第1章土方工程⑷土的可松性即自然状态下的土，经过开挖后，其体积因松散而增加，以后虽经回填压实，仍不能恢复其原来的体积。土的可松性用可松性系数KS表示。土的最初可松性系数KS=V2/V1；土的最后可松性系数K，S=V3/V1。式中：V1——土在天然状态下的体积；V2——土经开挖后的松散体积；V3——土经回填压实后的体积。土的最初可松性系数KS是计算挖掘机械生产率、运土车辆数量及弃土坑容积的重要参数，最后可松性系数K，S是计算场地平整标高及填方所需的挖方体积等的重要参数。不同分类的土的可松性系数可参考下表：土木工程施工第1章土方工程土的可松性参考值土的类别体积增加百分数可松性系数最初最后最初Ks最后K，s一类土（种植土除外）8～171～2.51.08～1.171.01～1.03二类土（植物土、泥炭）20～303～41.20～1.301.03～1.04二类土14～282.5～51.14～1.281.02～1.05三类土24～304～71.24～1.301.04～1.07四类土（除外）26～326～91.26～1.321.06～1.09四类土（泥灰岩、蛋白）33～3711～151.33～1.371.11～1.15五～七类土30～4510～201.30～1.451.10～1.20八类土45～5020～301.45～1.501.20～1.30土木工程施工第1章土方工程第2节场地平整()1土方量计算的基本方法2场地平整土方量计算3土方调配4土的工程性质土木工程施工第1章土方工程1土方量计算的基本方法土方量计算的基本方法有平均高度法和平均断面法两种。1.1平均高度法⑴四方棱柱体法：将施工区域划分为若干个边长等于a的方格网，每个方格网的土方体积V等于底面积a2乘四个角点高度的平均值，即：)(443212hhhhaV土木工程施工第1章土方工程方格网土方量计算则可采取平均高度法（四方棱柱体法和三角棱柱体法）⑵三角棱柱体法：将每一个方格顺地形的等高线沿对角线划分为两个三角形，然后分别计算每一个三角棱柱体的土方量。土木工程施工第1章土方工程1.2平均断面法基坑、基槽、管沟、路堤的土方量计算可采用平均断面法。即：)4(6201FFFHV土木工程施工第1章土方工程2场地平整土方量计算（1）H0的重要性场地设计标高是进行场地平整和土方量计算的依据，也是总图规划和竖向设计的依据。合理地确定场地设计标高，对减少土方工程量、加速工程进度、降低工程造价有着重要意义。2.1场地设计标高H0的确定确定场地设计标高应结合各类影响因素反复进行技术经济比较，选择一个最佳方案。土木工程施工第1章土方工程（2）H0的确定原则●满足生产工艺和运输的要求；●充分利用地形，分区或分台阶布置，分别确定不同的设计标高；●考虑挖填平衡，弃土运输或取土回填的土方量最少；●要有合理的泄水坡度(≧2‰)，满足排水要求；●考虑最高洪水位的影响。土木工程施工第1章土方工程（3）H0的确定步骤如场地设计标高无特殊要求时，可根据挖填土方量平衡的原则确定H0,其步骤如下：A划分方格网方格网边长a可取10～50m，常用20m、40m；挖填平衡原则即场地内土方的绝对体积在平整前、后相等土木工程施工第1章土方工程B确定各方格网角点自然标高●水准仪实测；●利用地形图上相邻两等高线的高程，用插入法求得。用插入法求得H13=251.70水准仪进行高程测量土木工程施工第1章土方工程按每一个方格的角点的计算次数（权数），即方格的角点为几个方格共有的情况，确定设计标高H0的实用公式为：)432(4143210HHHHnHC按挖填平衡确定设计标高式中：n——方格网数；H1——一个方格仅有的角点坐标；H2——两个方格共有的角点坐标；H3——三个方格共有的角点坐标；H4——四个方格共有的角点坐标。土木工程施工第1章土方工程2.2场地设计标高H0的调整按以上步骤求得的H0仅为一理论值，还应考虑以下因素进行调整，求出H,0：●土的可松性影响——填方因土的可松性引起的填方体积增加；●场内挖方和填方的影响——从经济观点出发，安排的挖方就近弃土和填方就近场外取土，引起的挖填土方量的变化；●场地泄水坡度的影响——单坡或双坡土木工程施工第1章土方工程由于土具有可松性，一般填土需相应提高设计标高，故考虑土的可松性后，场地设计标高调整为：VWVTH0V,WV,TH,0Δh理论设计标高调整设计标高（1）土的可松性影响hHH0,0,,)1(sTswFwKFKVh土木工程施工第1章土方工程场地设计标高H0是按挖填土方量平衡的原则确定的，但从经济观点出发，常会将部分挖方就近弃于场外，或就近于场外取土用于部分填方，均会引起挖填土方量的变化，亦需调整场地设计标高。20,0NaQHH（2）场内挖方和填方的影响式中：Q——场地根据H0平整后多余或不足的土方量。其设计标高调整值按下式计算：土木工程施工第1章土方工程调整后的设计标高是一个水平面的标高，而实际施工中要根据泄水坡度的要求(单坡泄水或双坡泄水)计算出场地内各方格网角点实际设计标高。（3）场地泄水坡度的影响a场地为单坡泄水时，场地内任意点的设计标高则为：式中：l——该点至设计标高H，0的距离；i——场地泄水坡度（不小于2‰）。liHHn,0场地单向泄水坡度示意图土木工程施工第1章土方工程b场地为双坡泄水时，场地内任意点的设计标高则为：yyxxnililHH,0式中：lx、ly——该点沿X-X、Y-Y方向距场地中心线的距离；ix、iy——场地沿X-X、Y-Y方向的泄水坡度。公式中正负号的取值：计算角点在H，0之上取“＋”，反之取“－”场地双向泄水坡度示意图土木工程施工第1章土方工程2.3场地土方量的计算（1）求各方格角点的施工高度hnhn=场地设计标高Hn－自然地面标高H角点编号施工高度hn1-0.7243.2442.52自然地面标高H设计标高Hn若hn为正值则该点为填方，hn为负值则为挖方。场地土方量计算步骤如下：土方方格网图例土木工程施工第1章土方工程零线位置的确定：先求出方格网中边线两端施工高度有“+”、“－”中的零点，将相邻两零点连接起来即为零线。（2）绘出零线式中：X1、X2——角点至零点的距离(m)；h1、h2——相邻两角点的施工高度(m)，均用绝对值；a——方格网的边长(m).零点的位置按下式计算：零点位置计算示意土木工程施工第1章土方工程为省略计算，亦可用图解法直接求出零点位置。即用尺在各角点标出相应比例，用尺相接，与方格相交点即为零点位置。见下图：h1+0.