施工技術(shù)助教盤第一章

《建筑施工技術(shù)》第2版助教盤

助教盤使用說明：本助教盤包括電子教案、課后習題詳解、模擬試卷及答案、相關(guān)資料。電子教案分章存儲；課后習題詳解針對計算題，有詳細的計算過程，教材中直接能找到答案的習題未列習題詳解；模擬試卷及答案總計有兩套；相關(guān)資料主要是模板設計結(jié)構(gòu)內(nèi)力和變形計算常用公式。

一、土木工程施工技術(shù)課的特點及教學方法

1．土木工程施工技術(shù)學科的研究方向和地位研究方向：（1）研究土木工程施工主要工種工程施工原理和方法。主要工種工程包括土方工程、砌筑工程、樁基工程、鋼筋混凝土工程、預應力混凝土工程、結(jié)構(gòu)吊裝工程、防水工程、裝飾工程等。（2）研究新課題，如大體積混凝土施工防裂、邊坡支護結(jié)構(gòu)設計、腳手架設計、大重量鋼結(jié)構(gòu)整體吊裝等。地位：主要專業(yè)課；對學生畢業(yè)后主要去施工一線的院校意義更加重要。

緒論

2．土木工程施工技術(shù)課的教學目標學以致用，直接解決工程問題，如基坑降水設計、打樁順序選擇、模板設計等。理論水平高，指導工程，達到大學生培養(yǎng)規(guī)格要求水平。掌握施工技術(shù)水平是工作基礎(chǔ)。建立工程的全局意識。管理人員在技術(shù)上永遠需要尊重工人。

緒論

3．課程特點綜合性強實踐性強發(fā)展快

緒論

二、涉及主要規(guī)范建筑地基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范（GB50202-2002）混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范（GB50204-2002）砌體工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范（GB50203-2002）屋面工程質(zhì)量驗收規(guī)范（GB50207-2002）地下防水工程質(zhì)量驗收規(guī)范（GB50208-2002）建筑裝飾裝修工程質(zhì)量驗收規(guī)范（GB50210-2001）建筑地面工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范（GB50209-2002）建筑工程大模板技術(shù)規(guī)程（JGJ74-2003，J270-2003）組合鋼模板技術(shù)規(guī)范（GB50214-2001）

緒論

本章重點：流砂防治方法、輕型井點系統(tǒng)設計方法、影響填方壓實效果的主要因素分析及選用。集水井降水法（或明排水法）及輕型井點系統(tǒng)的構(gòu)造、輕型井點管的埋設與使用技術(shù)、填土壓實方法、推土機高效使用方法、挖土機工作特點。第一章土方工程

本章主要內(nèi)容：1.1基坑邊坡穩(wěn)定及降水1.2填土壓實1.3土方工程的機械化施工1.4土方工程施工質(zhì)量驗收與安全技術(shù)1.1基坑邊坡穩(wěn)定及降水一、土體內(nèi)抗剪強度降低、剪應力增加的原因土體內(nèi)抗剪強度降低原因:1）氣候：由于氣候的影響，使土質(zhì)松軟;2）粘土中的夾層因浸水面產(chǎn)生潤滑作用;3）飽和水的細砂，粉砂因振動而液化等。剪應力增加原因：

1）高度或深度增加，剪應力增加;2）邊坡上面荷載（靜、動）增加，尤其是有動荷載時;3）浸水一方面使土體自重增加，另一方面水在土體中滲流產(chǎn)生一定的動水壓力;4）土體豎向裂縫中的水（地下水）產(chǎn)生靜水壓力。

第一章土方工程

二、集水井降水法（或明排水法）1.集水井降水構(gòu)造做法如圖1-1所示。

第一章土方工程

圖1-1集水井降水法

1——排水溝2——集水井3——水泵32.

流砂成因

第一章土方工程

圖1-2

動水壓力原理圖

a）水在土中滲流時的力學現(xiàn)象

b）動水壓力對對地基土的影響圖1-2中，由平衡條件：γwh1F－γwh2F－TLF＝0

整理以后：

T＝－（h1－h(huán)2）/Lγw式中，（h1－h(huán)2）/L為水頭差(水位差)與滲流長度L之比，叫水力坡度，通常用I表示；所以T＝Iγw。由作用與反作用定律，水對土體的壓力為GD=T=Iγw。GD稱為動水壓力。

如果動水壓力等于或大于土的浮容重γ'時，即：GD≥γ'時，則土粒處于懸浮狀態(tài)，隨滲流的水一起流動，這種現(xiàn)象叫“流砂”。

3.流砂的防治當?shù)叵滤诜钦承酝翝B流過程中，流砂現(xiàn)象很容易在細砂、粉砂中產(chǎn)生。粘性土顆粒之間具有內(nèi)聚力，不容易形成流砂現(xiàn)象。流砂現(xiàn)象它可以把基坑四周和坑底的土掏空，引起地面開裂沉陷，板樁崩塌。

防治流砂的方法主要是從消除、減小或平衡動水壓力入手，其具體做法有：枯水期施工打板樁水下挖土人工降低地下水位設地下連續(xù)墻拋大石塊、搶速度施工

第一章土方工程

三、輕型井點降水法井點降水法的井點有管井井點（圖1-3）、噴射井點（圖1-4）、電滲井點（圖1-5）和輕型井點（圖1-6

～圖1-9）等。各井點適用范圍見表1-1。表1-1各井點適用范圍

第一章土方工程

適用條件降水井點型滲透系數(shù)/cm/s可降低水位深度/m一級輕型井點1×10-7～2×10-43～6噴射井點1×10-7～2×10-48～20電滲井點＜1×10-7根據(jù)選定的井點確定管井井點＞1×10-6＞101.輕型井點的布置①平面布置：當基槽寬度小于6m，且降水深度不超過5m時可采用單排點（圖1-10a），布置在地下水流的上游一側(cè)；反之，則宜采用雙排井點（圖1-10b

）；當基坑面積較大時則應采用環(huán)形井點（圖1-10c

）。

第一章土方工程

圖1-10輕型井點的平面布置

a)單排井點b)雙排井點c)環(huán)形井點

第一章土方工程

圖1-13單排線狀井點的布置圖

a)平面布置b)剖面布置

1—總管2—井管3—泵站②剖面布置：輕型井點的降水深度，從理論上講可達10.3m，但由于管路系統(tǒng)的水頭損失，其實際的降水深度一般不宜超過6m（否則要用二級井點，如圖1-11所示）。井點管的埋置深度H≥H1＋h＋IL

式中H1——井點管埋設面至坑底面的距離；

h——降低后的地下水位到基坑中心底面的距離，一般為0.5～1m；

I——地下水降落坡度，環(huán)形井點為1／10，單排井點為1／5（圖1-12、圖1-13）；

L——井點管至基坑中心的水平距離。圖1-12環(huán)形井點的布置圖

a)平面布置(b)剖面布置1—總管2—井管3—泵站

2.輕型井點的計算①井點系統(tǒng)的涌水量計算：井點系統(tǒng)所需井點的數(shù)量，是根據(jù)其涌水量來確定的；而井點系統(tǒng)的涌水量，則是按水井理論進行計算。根據(jù)地下水有無壓力，水井分為無壓井和承壓井。當水井布置有具有潛水自由面的含水層中時，稱為無壓井；布置在承壓含水層中時，稱為承壓井。當水井底部達到不透水層時稱完整井；否則，稱為非完整井。4種井如圖1-14所示。

水井的類型不同，其涌水量計算的方法亦不相同，如圖1-15所示。

第一章土方工程

對于無壓完整井的環(huán)狀井點系統(tǒng)，涌水量計算公式為：

Q＝1.366K（2H－S）S/（lgR－lg

X0

）式中，K——土壤的滲透系數(shù)（m/d），最好通過現(xiàn)場揚水試 驗確定，也可查表；

H——含水層厚度（m）；

R——抽水影響半徑（m）；R=1.95S（HK）1/2

S——不利點的水位降落值（m）；

X0——環(huán)狀井點系統(tǒng)的假想圓半徑（m），X0=

F——環(huán)狀井點系統(tǒng)所包圍的面積。對于無壓非完整井，H0取代上式H

。H0可查表1-2，當算得的H0大于實際含水層的厚度H時，則仍取H值。

第一章土方工程

表1-2有效帶的深度H0值

S’/S’+l0.20.30.50.8H01.3(S’+l)1.5(S’+l)1.7(S’+l)1.85(S’+l)注：S′為井點管中水位降落值；l為濾管長度。②確定井管數(shù)量及井距單根井管的最大出水量為：q＝65πdlK1/3

式中d——濾管直徑；

l——濾管長度；

K——滲透系數(shù)（m／d）。井點最少數(shù)量：n=1.1Q/q

井點管最大間距：D＝L1/n式中L1——總管長度（m）；

1.1——考慮井點堵塞等因素的井點管備用系數(shù)。求出的管距應大于15d，小于2m，并應與總管接頭的間距(0.8m或1.2m)相吻合（并由此反求n）。

第一章土方工程

③抽水設備的選擇抽水設備型號與總管長度對應。真空泵的最低真空度：hK=10（h+Δh）（kPa）式中h——降水深度(m)，近似取集水總管至濾管的深度；

Δh——水頭損失值(m)，包括進入濾管的水頭損失、管路阻力及漏氣損失等，近似取1~1.5m；水泵流量Q1=1.1Q

水泵最小吸水揚程hS=（h+Δh）（m）

第一章土方工程

3.井點管的埋設與使用輕型井點的安裝程序：總管→井點管→彎聯(lián)管把井點總管聯(lián)接→抽水設備。井水管的埋設：沖水管沖孔、鉆孔、水沖法及振動水沖法。輕型井點使用時，一般應連續(xù)抽水（特別是開始階段）。正常的出水規(guī)律是“先大后小，先混后清”。真空度是判斷井點系統(tǒng)工作情況是否良好的尺度。在抽水過程中，還應檢查有無堵塞“死井”（工作正常的井管，用手觸摸時，應有冬暖夏涼的感覺，或從彎聯(lián)管上的透明閥門）觀察，如死井太多，嚴重影響降水效果時，應逐個用高壓水沖洗或拔出重埋。為觀察地下水位的變化，可在影響半徑內(nèi)設觀察孔。

第一章土方工程

4.輕型井點系統(tǒng)設計舉例某工程設備基礎(chǔ)施工基坑底寬10m，長15m，深4.1m，邊坡坡度為1:0.5（圖1-16）。經(jīng)地質(zhì)鉆探查明，在靠近天然地面處有厚0.5m的粘土層，此土層下面為厚7.4m的極細砂層，再下面又是不透水的粘土層，現(xiàn)決定用一套輕型井點設備進行人工降低地下水位，然后開挖土方，試對該井點系統(tǒng)進行設計。

第一章土方工程

圖1-16某設備基礎(chǔ)開挖前的井點

平面圖斷面圖

解：①井點系統(tǒng)布置該基坑底尺寸為10m×15m，邊坡為1:0.5，表層為0.5米厚粘土，所以為使總管接近地下水位，可先挖出0.4m，在+5.20m處布置井點系統(tǒng)，則布置井點系統(tǒng)處（上口）的基坑尺寸為13.7m×18.7m；考慮井管距基坑邊1m，則井點管所圍成的平面面積為15.7m×20.7m，故按環(huán)形井點布置。

H’≥H1+h+IL=(5.2－1.5)+0.5+1/10×15.6/2=4.99m令井點管6m長，且外露于埋設面0.2m實際埋深6.00－0.2=5.8m；故采用一級井點系統(tǒng)即可?；又行慕邓疃萐=(5.0－1.5)+0.5=4.0m，。再令濾管長度為1.2m，則濾管底口標高為－1.80m，距不透水的粘土層（－2.30m處）0.5m，故此井點系統(tǒng)為無壓非完整井。

井點管中水位降落值S′=5.8m－(5.20－5.0)m=5.6m。l=1.2m。

S′/（S′+l）=5.6/（5.6+1.2）=0.82，則H0=1.85(S’+l)=1.85×(5.6+1.2)m=12.58m，而含水層厚度H=5.0m－(－2.3)m=7.3m<H0，故H0=H=7.3m（無壓非完整井按完整井計算）。

R=1.95S（HK）1/2=1.95×4.0×（7.3×30）1/2m=115m〉15.7/2；且井點管所圍成的矩形長寬比20.7/15.7〈5。所以不必分塊布置。

第一章土方工程

②涌水量計算按揚水試驗測得該細砂層的滲透系數(shù)K＝30m/d。

x0=（15.7×20.7/π）1/2m=10.17mQ=1.366×30×（2×7.3－4）4/（lg115－lg10.17）m3/d=1592m3/d

③計算井點管數(shù)量和間距取井點管直徑為φ38mm，則單根出水量q=65π×0.038×1.2×301/3m3/d=28.9m3/d

所以井點管的計算數(shù)量n=1.11592/28.9根=61根則井點管的平均間距D=（15.7+20.7）×2/61m=1.19m，取D=1.2m。實際布置：長邊：20.7/1.2+1=19根（實長21.6m）；短邊：15.7/1.2=13根（實長15.6m）

第一章土方工程

④抽水設備選用總管長度為74.4m，所以選一臺W5型干式真空泵（或井點管總數(shù)為64根，選一臺QJD－90型射流泵。最低真空度為：hK=10×(6+1.2)kPa=72kPa

水泵所需流量：Q1=1.1Q=1.1×1649.5m3/d=1814.45m3/d

水泵的吸水揚程：Hs≥6.0m+1.2m=7.2m根據(jù)Q1、Hs可查表（如《建筑施工手冊》中）確定離心泵型號。

第一章土方工程

1.2填土壓實一、填方土料一般要求碎石類土、砂土和爆破石渣（粒徑不大于每層鋪厚的2/3）可用于表層下的填料；含水量符合壓實要求的粘性土，可用作各層填料；碎塊草皮和有機質(zhì)含量大于8%的土，僅用于無壓實要求的填方；淤泥和淤泥質(zhì)土一般不能用作填料，但在軟土或沼澤地區(qū)，經(jīng)過處理使含水量符合壓實要求后，可用于填方中的次要部位；有水溶性硫酸鹽大于5%的土，不能用作回填土，在地下水作用下，硫酸鹽會逐漸溶解流失，形成孔洞，影響土的密實性。凍土、膨脹性土等不應作為填方土料。

第一章土方工程

二、填土的壓實方法填土的壓實方法一般有碾壓(包括振動碾壓)、夯實、振動壓實等幾種，相應機械如圖1-17～圖1-20所示。第一章土方工程

圖1-17碾壓機a）自行式平碾b）拖式羊腳碾

第一章土方工程

圖1-18夯實機械a）蛙式打夯機b）內(nèi)燃打夯機

圖1-19內(nèi)燃夯土機

圖1-20平板振動機

第一章土方工程

圖1-21土的干密度與含水量的關(guān)系

三、影響填土壓實效果的主要因素影響填土壓實效果的主要因素包括：含水量、壓實功、虛鋪厚度。含水量、壓實功影響如圖1-21、圖1-22所示。圖1-22土的密度與壓實功的關(guān)系

鋪土過厚，下部土體不能被壓實；鋪土過薄，壓實功浪費。

第一章土方工程

圖1-23推土機

1.3土方工程機械化施工一、推土機（圖1-23）高效施工方法

1.下坡堆土；2.并列推土；3.槽形推土；4.多鏟集運

第一章土方工程

二、正鏟挖土機工作特點

圖1-24正鏟挖土機作業(yè)方式

a)正向挖土、側(cè)向卸土b)正向挖土、后方卸土1—正鏟挖土機2—自卸汽車正鏟挖土機挖土和卸土時有兩種方式，如圖1-24。

第一章土方工程

三、反鏟挖土機工作特點

圖1-25反鏟挖土機作業(yè)方式

a）溝端開挖b）溝側(cè)開挖

1—反鏟挖土機2—自卸汽車3—棄土堆反鏟挖土機作業(yè)方式有兩種，如圖1-25。

第一章土方工程

圖1-26拉鏟挖土機作業(yè)方式

a）溝側(cè)開行b）溝端開行四、拉鏟挖土機工作特點

拉鏟挖土機開行方式有溝端開行和溝側(cè)開行兩種，如圖1-26所示。

第一章土方工程

圖1-27抓鏟挖土機五、抓鏟挖土機工作特點抓鏟直上直下，如圖1-27。一、土方工程施工質(zhì)量驗收一般規(guī)定土方工程施工前應進行挖，填方的平衡計算，綜合考慮土方運距最短、運程合理和各個工程項目的合理施工程序等，做好土方平衡調(diào)配，減少重復挖運。土方平衡調(diào)配應盡可能與城市規(guī)劃和農(nóng)田水利相結(jié)合將余土一次性運到指定棄土場，做到文明施工。當土方工程挖方較深時，施工單位應采取措施，防止基坑底部土的隆起并避免危害周邊環(huán)境。在挖方前，應做好地面排水和降低地下水位工作。平整場地的表面坡度應符合設計要求，如設計無要求時，排水溝方向的坡度不應小于2‰。平整合的場地表面應逐點檢查。檢查點每100~400m2取1點，但不應少于10點；長度、寬度和邊坡均為每20m取1點，每邊不應少于1點。土方工程施工，應經(jīng)常測量和較核其平面位置、水平標高和邊坡坡度。平面控制樁和水準控制點應采取可靠的保護措施，定期復測和檢查。土方不應堆在基坑邊緣。對雨季和冬季施工還應遵守國家現(xiàn)行有關(guān)標準。

第一章土方工程1.4土方工程施工質(zhì)量驗收與安全技術(shù)

第一章土方工程

二、臨時性挖方邊坡坡度值如表1-3。表1-3臨時性挖方邊坡坡度值土的類別邊坡坡度值（高：寬）砂土（不包括細砂、粉砂）1：1.25~1：1.50一般性粘土硬1：0.75~1：1.00硬、塑1：1.00~1：1.25軟1：1.50或更緩碎石類土充填堅硬、硬塑粘性土1：0.50~1：1.00充填砂土1：0.50~1：1.50注：

1）設計有要求時，應符合設計標準。2）如采用降水或其他加固措施，可以受本表限制，但應計算復核。3）開挖深度，對軟土不應超過4m，對硬土不應超過8m。

三、土方回填施工質(zhì)量驗收土方回填前應清除基底的垃極、樹根等雜物，抽除坑穴積水、淤泥，驗收基底標高。如在耕植土或松土上填方，應在基底壓實后再進行。對填方土料應按設計要求驗收后方可填入。填方施工過程中檢查排水措施，每層填筑厚度、含水量控制、壓實程度。填筑悲觀度及壓實遍數(shù)應根據(jù)土質(zhì)，壓實系數(shù)及所用機具確定。如無試驗依據(jù)，應符合表1-4的規(guī)定。

第一章土方工程

表1-4不同壓實機械分層填土虛鋪厚度及壓實遍數(shù)壓實機具分層厚度/mm每層壓實遍數(shù)平碾250~3006~8振動壓實機250~3503~4柴油打夯機200~2503~4人工打夯<2003~4填方施工結(jié)束后，應檢查標高、邊坡坡度、壓實程度，檢驗標準應符合表1-5的規(guī)定。

第一章土方工程

表1-5填土工程質(zhì)量檢驗標準（單位：mm）項序檢查項目允許偏差或允許值檢查方法樁基基坑基槽場地平整管溝地（路）面基礎(chǔ)層人工機械主控項目1標高－50±30±50－50－50水準儀2分層壓實系數(shù)設計要求按規(guī)定方法一般項目1回填土料設計要求取樣檢查或直觀鑒別2分層厚度及含水量設計要求水準儀及抽樣檢查3表面平整度2020302020用靠尺或水準儀

四、土方工程施工安全技術(shù)要防止土方邊坡塌方。邊坡支護結(jié)構(gòu)要經(jīng)常檢查，如有松動、變形、裂紋等現(xiàn)象，要及時加固或更換。多層支護拆除要自上而下進行，隨拆隨填。鋼筋混凝土樁支護要在樁身混凝土達一定強度后開挖土方。開挖土方不要傷及支護樁。錨桿應驗證其抗拔力后方可受力。相臨土方開挖要先深后淺，并及時作好基礎(chǔ)。上下坑溝應先挖好階梯或設木梯，不應踩踏土壁或支護上下。挖土機工作范圍內(nèi)不進行其他工作，并至少留0.3m深不挖，而由人工挖至設計標高。

第一章土方工程

本章小結(jié)

1.當動水壓力大于或等于土的浮容重時發(fā)生流砂。流砂現(xiàn)象容易在細砂、粉砂中產(chǎn)生。防治流砂的方法主要是從消除、減小或平衡動水壓力入手，其具體做法有：枯水期施工、打板樁、水下挖土、人工降低地下水位、設地下連續(xù)墻、拋大石塊并搶速度施工。

2.輕型井點系統(tǒng)設計包括輕型井點的布置和計算。輕型井點的布置包括平面布置、高程布置。成熟的輕型井點計算理論是環(huán)形輕型井點系統(tǒng)的計算，計算包括井點系統(tǒng)的涌水量計算、井管數(shù)量及井距計算、抽水設備參數(shù)計算。

3.影響土壤壓實效果的因素主要有含水量、壓實功、鋪土厚度。含水量、壓實功對土壤壓實效果的影響規(guī)律，各為一條曲線。鋪土厚度過厚，下部土不能壓實；過薄，浪費壓實功。所以，各影響因素有一個適中值。

4.集水井降水法（或明排水法）、輕型井點系統(tǒng)的構(gòu)造，見相應的構(gòu)造圖。

第一章土方工程

本章小結(jié)

5.輕型井點管的埋設順序是：總管→井點管→彎聯(lián)管→抽水設備。輕型井點管的埋設采用沖水管沖孔（包括帶套管的水沖法、振動水沖法）、鉆孔等方法。正常的出水規(guī)律是“先大后小，先混后清”、細水長流。真空度不足多因漏氣?！八谰笨梢愿杏X，或觀察；采取高壓水沖洗或拔出重埋等方法處理?？梢栽O觀察井觀察地下水位。

6.填土壓實方法有碾壓(包括振動碾壓)、夯實、振動壓實等3種。

7.推土機高效使用方法有下坡堆土、并列推土、槽形推土、多鏟集運。

8.正鏟挖土機的特點是前進向上，強制切土，用于開挖停機平面以上的土，需設置進出口通道。反鏟挖土機的特點是后退向下，強制切土，用于開挖停機平面以下的土，不需設置進出口通道。拉鏟挖土機的特點是開挖深度和寬度均較大，可由起重機改裝，可開挖水下土。抓鏟挖土機的特點是鏟刀直上直下，用于窄、深基坑和水中挖土。

9.井點種類有管井井點、噴射井點、電滲井點、輕型井點，根據(jù)滲透系數(shù)、可降低水位深度選用。

第一章土方工程

第一章土方工程

圖1-3管井井點

a）鋼管管井b）混凝土管管井1—沉砂管2—鋼筋焊接骨架3—濾網(wǎng)4—管身5—吸水管6—離心泵7—小礫石過濾層8—粘土封口9—混凝土實管10—混凝土過濾管11—潛水泵12—出水管

第一章土方工程

圖1-4噴射井點設備及平面布置簡圖

1—噴射井管2—濾管3—進水總管4—排水總管5—高壓水泵6—水池7—水泵8—內(nèi)管9—外管10—噴嘴11—混合室12—擴散管13—壓