建筑工程施工工艺-详细讲解

课程构成基础工程土石方工程钢筋混凝土工程预应力混凝土工程屋面与防水工程结构吊装工程装饰工程砌筑工程脚手架工程钢结构第一章、土方工程主要内容：土方工程的分类、用土方施工机械的施工特点，土方工程质量标准与安全技术、掌握土方量计算方法，基坑、基槽、场地平整的抄平与放线、开挖，土方填筑与压实。学习重点：土的工程性质及其对施工的影响，土方量计算，土壁支护与边坡，以及降低地下水位的方法。学习要求:了解土的分类和现场鉴别土的种类；掌握基坑(槽)、场地平整土石方工程量的计算方法；熟悉常用土方施工机械的特点、性能、适用范围及提高生产率的方法；掌握回填土施工方法。1.1土的分类及工程性质1.2土方量计算1.3土方施工1.5土方工程冬、雨期施工措施1.4基坑降水、降水方法本章内容常见类型：场地平整、基坑（槽）及管沟开挖、地坪填土、路基填筑、隧道开通及基坑回填等。施工过程：包括土或石的挖掘、填筑和运输等以及排水、降水和土壁支撑等准备和辅助过程。施工的特点：面广量大、劳动繁重、大多为露天作业、施工条件复杂；施工易受地区气候条件影响；土本身是一种天然物质，种类繁多，施工时受工程地质和水文地质条件的影响也很大。施工总的要求：根据工程自身条件，制定合理施工方案，尽可能采用新技术和机械化施工按土开挖的难易程度将土分为：松软土、普通土、坚土、砂砾坚土、软石、次坚石、坚石、特坚硬石等八类。松土和普通土可直接用铁锹开挖，或用铲运机、推土机、挖土机施工；坚土、砂砾坚土和软石要用镐、撬棍开挖，或预先松土，部分用爆破的方法施工；次坚石、坚石和特坚硬石一般要用爆破方法施工。土的工程分类与现场鉴别方法见表1.1所示。1.1土的分类及工程性质1、土的分类与鉴别表1-1土的工程分类与现场鉴别方法土的天然密度:在天然状态下，单位体积土的质量。它与土的密实程度和含水量有关。土的天然密度按下式计算：（1）土的天然密度和干密mV2、土的工程性质1.土的含水量2.土的天然密度和干密3.土的可松性系数4.土的渗透性ρ——土的天然密度,kg/m3；m——土的总质量,kg；V—土的体积,m3.干密度:土的固体颗粒质量与总体积的比值，用下式表示：sdmV土的干密度是检验土的压实质量的控制指标之一。•ρd——土的干密度,kg/m3；mS——固体颗粒质量,kg；V—土的体积,m3.（2）土的可松性系数土的可松性：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，土的这种性质称为土的可松性。土的可松性用可松性系数表示，即：21sVKV'31sVKVKS、KS′——土的最初、最终可松性系数；V1——土在天然状态下的体积,m3；V2——土挖出后在松散状态下的体积,m3；V3——土经压(夯)实后的体积,m3.土的最初可松性系数KS是计算车辆装运土方体积及挖土机械的主要参数；土的最终可松性系数KSˊ是计算填方所需挖土工程量的主要参数。各类土的可松性系数见表1.1所示。土的含水量：土中水的质量与固体颗粒质量之比的百分率。（3）土的含水量-100%100%wsmmmWmm干湿干土的含水量随气候条件、雨雪和地下水的影响而变化，对土方边坡的稳定性及填方密实程度有直接的影响。m湿——含水状态土的质量,kg；m干——烘干后土的质量,kg；mw——土中水的质量,kg；mS——固体颗粒的质量,kg.（4）土的渗透性土的渗透性：指土体被水透过的性质。土的渗透性用渗透系数K表示。V=Ki渗透系数：表示单位时间内水穿透土层的能力，以m/d表示；它同土的颗粒级配、密实程度等有关，是人工降低地下水位及选择各类井点的主要参数。土的渗透系数见表1.3所示。表1-2土的渗透系数参考表对于在地形起伏的山区、丘陵地带修建较大厂房、体育场、车站等占地广阔工程的平整场地，主要是削凸填凹，移挖方作填方，将自然地面改造平整为场地设计要求的平面。场地挖填土方量计算有方格网法和横截面法两种。一般采用方格网法。1.2土方工程量的计算1）初步确定场地设计标高1、场地设计标高的计算平整前土方量=平整后土方量2）场地设计标高的调整（1）土的可松性的影响（2）借土或弃土的影响Q——假定按初步场地设计标高H0平整后多余或不足的土方量；（3）泄水坡度的影响方格网法计算场地平整土方量步骤为：(1)方格网图由设计单位（一般在1/500的地形图上）将场地划分为边长a=10～40m的若干方格，与测量的纵横坐标相对应，在各方格角点规定的位置上标注角点的自然地面标高(H)和设计标高(Hn)。2、场地平整土方量的的计算(2)施工高度为角点设计地面标高与自然地面标高之差，是以角点设计标高为基准的挖方或填方的施工高度。各方格角点的施工高度按下式计算：nnhHH(3)计算“零点”位置，确定零线方格边线一端施工高程为“＋”，若另一端为“－”，则沿其边线必然有一不挖不填的点，即为“零点”。1112ahXhh2212ahXhh确定零点的办法也可以用图解法，如图所示。方法是用尺在各角点上标出挖填施工高度相应比例，用尺相连，与方格相交点即为零点位置。将相邻的零点连接起来，即为零线。它是确定方格中挖方与填方的分界线。(4)②三棱柱法③断面法【例1.1】某建筑场地方格网如图1.7所示，方格边长为20m×20m，泄水坡度，试用公式法计算挖方和填方的总土方量。2、基坑与基槽土方量计算基坑土方量可按立体几何中拟柱体(由两个平行的平面作底的一种多面体)体积公式计算(图1.1)。102(4)6HVAAA基槽土方量计算可沿长度方向分段计算：1102(4)6LVAAA将各段土方量相加即得总土方量：12nVVVV3、土方调配1．应力求达到挖、填平衡和运输量最小的原则。2．应考虑近期施工与后期利用相结合的原则。3．尽可能与大型地下建筑物的施工相结合。4．调配区大小的划分应满足主要土方施工机械工作面大小（如铲运机铲土长度）的要求，使土方机械和运输车辆的效率能得到充分发挥。2、土方调配区的划分1、土方调配原则iiiVVxXiiiVVyY22)()(WTWTyyxxL1．用“最小元素法”编制初始调配方案2．最优方案判别3、用“表上作业法”求解最优调配方案调配方案的最优化检验初始方案是否为最优方案，需进行判断检验，才能确定。当所有检验数0，则方案为最优。“表上作业法”中求检验数的方法有“闭回路法”与“位势法’。“位势法’较简便，其步骤如下：将初始方案中有调配数的方格的Cij列出；作位势表，求出位势数（ui、vj）；求各空格的检验数,若﹤0则方案要调整。jiijvucjiijijvuc0（4）方案调整：第一步：在所有负检验数中选一个（可选最小一个）为调整对象。第二步：找出调整对象的闭回路。第三步：确定调整量的大小。第四步：调整。第五步：用位势法检验新方案是否为最优。新的调整表填方区挖方区T1T2T3挖方量（m3）W14005010070+100500507060W2+7050040+90500204030W340060+11010070500608070W4+80+10040040400305040填方量（m3）800600500（5）求土方总运输量或总费用，即目标函数。Z=400×50+100×70+500×40+400×60+100×70+400×40=94000(m3-m)（6）绘土方调配图。1.3土方施工1、施工准备(1)学习与审查图纸。（2）在场地平整施工前，应利用原场地上已有各类控制点或已有建筑物、构筑物的位置、标高，测设平场范围线和标高。（3）清理场地。拆除影响施工的建筑物、构筑物；拆除和改造通讯和电力设施、自来水管道、煤气管道和地下管道；迁移树木。(3)尽可能利用自然地形和永久性排水设施，采用排水沟、截水沟或挡水坝措施，把施工区域内的雨雪自然水、低洼地区的积水及时排除，使场地保持干燥,便于土方工程施工。(4)对于大型平整场地，利用经纬仪、水准仪，将场地设计平面图的方格网在地面上测设固定下来，各角点用木桩定位，并在桩上注明桩号、施工高度数值,以便施工。(5)修好临时道路、电力、通讯及供水设施，以及生活和生产用临时房屋。2、土方边坡与土壁支撑(一)边坡稳定条件与因素1、边坡稳定的条件土壁稳定,主要是由土体内摩阻力和粘结力保持平衡,一旦失去平衡,土壁就会塌方.即T＜CT――土体下滑力。下滑土体的分力，受坡上荷载、雨水、静水压力影响。C――土体抗剪力。由土质决定，受气候、含水量及动水压力影响。土体的稳定条件是：在土体的重力及外部荷载作用下所产生的剪应力小于土体的抗剪强度。2、造成土壁塌方的主要原因有：(1)边坡过陡，使土体本身稳定性不够，尤其是在土质差、开挖深度大的坑槽中，常引起塌方。(2)雨水、地下水渗入基坑，使土体重力增大及抗剪能力降低，是造成塌方的主要原因。(3)基坑(槽)边缘附近大量堆土，或停放机具、材料，或由于动荷载的作用，使土体产生的剪应力超过土体的抗剪强度.(3)、土方边坡土方边坡的坡度以挖方深度(或填方深度)h与底宽b之比表示，即：土方边坡坡度=h/b=1/(b/h)=1∶m式中：m=b/h称为边坡系数。当地质条件良好、土质均匀且地下水位低于基坑(槽)或管沟底面标高时，挖方边坡可做成直立壁不加支撑，但深度不宜超过下列规定（书P12）密实、中密的砂土和碎石类土(充填物为砂土)：1.0m；硬塑、可塑的粉土及粉质粘土：1.25m；硬塑、可塑的粘土和碎石类土(充填物为粘性土)：1.5m；坚硬的粘土：2m。挖土深度超过上述规定时，应考虑放坡或做成直立壁加支撑。A、不放坡基坑(槽)或管沟挖好后，应及时进行基础工程或地下结构工程施工。在施工过程中，应经常检查坑壁的稳定情况。当地质条件良好，土质均匀且地下水位低于基坑(槽)或管沟底面标高时，挖方深度在5m以内且不加支撑的边坡的最陡坡度应符合有关规定。（书P13表1.7）B、放坡3、边坡护面措施：覆盖法，挂网法，挂网抹面法，土袋、砌砖压坡法[见图1-12]2）、土壁支撑土壁支撑形式应根据开挖深度和宽度、土质和地下水条件以及开挖方法、相邻建筑物等情况进行选择和设计。当地质条件和周围环境不允许放坡时使用如下特殊支护结构：主要由围护结构和撑锚结构组成。维护结构为竖直部分，撑锚结构为水平部分。围护结构：木档墙、钢板桩、钢筋混凝土板桩、H型钢支柱（或钢筋混凝土支柱）、钻孔灌注桩、旋喷桩帷幕墙、深层搅拌水泥土挡墙、地下连续墙等。撑锚结构：悬臂式支护结构、拉锚式支护结构、内撑式支护体系、简易式支撑。两侧挡土板水平放置,用工具式或木横撑借木楔顶紧,挖一层土,支顶一层适于能保持立壁的干土或天然湿度的粘土类土,地下水很少,深度在2m以内挡土板水平放置,中间留出间隔,并在两侧同时对称立竖枋木,再用工具式或木横撑上下顶紧。适于能保持直立壁的干土或天然湿度的粘土类土,地下水很少,深度在3m以内。挡土板水平连续放置,不留间隙,然后两侧同时对称立竖枋木,上下各顶一根撑木,端头加木楔顶紧；适用于较松散的干土或天然湿度的粘土类土,地下水很少,深度为3～5m挡土板垂直放置,连续或留适当间隙,然后每侧上下各水平顶一根枋木,再用横撑顶紧；适于土质较松散或湿度很高的土,地下水较少,深度不限沟槽上部设连续或水平支撑,下部设连续或垂直支撑；适于沟槽深度较大,下部有含水土层情况沿挡土位置预先打入钢轨、工字钢或H型钢桩,间距1～1.5m,然后边挖方,边将3～6cm厚的挡土板塞进钢桩之间挡土,并在横向挡板与型钢桩之间打入楔子,使横板与土体紧密接触适于地下水位较低,深度不很大的一般粘性或砂土层中应用在开挖基坑的周围打钢板桩或钢筋混凝土板桩,板桩入土深度及悬臂长度应经计算确定,如基坑宽度很大,可加水平支撑；适于一般地下水、深度和宽度不很大的粘性或砂土层中应用在开挖的基坑周围打钢板桩,在柱位置上打入暂设的钢柱,在基坑中挖土,每下挖3～4m,装上一层构架支撑体系,挖土在钢构架网格中进行,亦可不预先打入钢柱,随挖随接长支柱