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第11章土木工程施工知識體系回顧:土木工程施工施工組織土木工程
工程建設的對象:地上、地下、水中的各種工程,如建筑工程、橋梁工程、道路工程等所應用的材料、設備等所應用的勘測設計、保養(yǎng)、維修技術施工技術土木工程施工基礎工程施工結構工程施工現(xiàn)代施工技術施工組織施工技術發(fā)展展望一. 基礎工程施工坑槽土方施工路基工程與軟土地基施工石方爆破深基礎施工基礎工程:土石方工程土的挖掘、填筑和運輸?shù)仁┕み^程以及排水、降水和土壁支撐等準備和輔助過程常見的土方過程:場地平整、基坑及管溝開挖、地坪填土、路基填筑、隧道開通及基坑回填等各類工程的下部結構基礎的分部工程土方工程施工的特點面廣量大、勞動繁重、大多為露天作業(yè)、施工易受地區(qū)氣候條件工程地質和水文地質條件影響1.1坑槽土方施工基礎坑槽土方開挖需要確定的方案:土方邊坡和工作面尺寸土壁支護設施排水和降水方法土方開挖、回填與壓實方法放坡:
土方挖成上口大、下口小、留出一定的坡度,靠土的自穩(wěn)保證土壁穩(wěn)定的措施稱放坡。土方放坡的大小與土質、開挖深度、開挖方法、邊坡留置時間長短、排水情況及附近堆土等有關。1.1.1土方邊坡與土壁支護場地狹小時一般采用支撐護坡,常用的支撐形式如下圖所示:1.1.2基坑排水與降水明溝集水抽水:井點降水:在基坑開挖前,先在基坑四周埋設一定數(shù)量的井點管和濾水管,挖方前和挖方過程中利用抽水設備,通過井點管抽出地下水,使地下水位降至坑底以下,避免產(chǎn)生坑內(nèi)涌水、塌方和坑底隆起現(xiàn)象,保證土方開挖正常進行。輕型井點施工輕型井點降水現(xiàn)場1.1.3基礎土方的開挖基坑開挖1.2路基工程與軟土地基施工1.2.1路基工程路基是公路與鐵路工程的基礎,路基按填挖方式不同分為路堤、路塹和填挖結合三種類型。路堤是指全部用巖土填筑而成的路基路塹是指全部在原地面開挖而成的路基當需一側開挖而另一側填筑時,為填挖結合路基路基施工按其技術特點分為:機械化施工法和爆破施工法。前者適用于一般土方工程,后者是石質路基開挖的基本方法。土質路塹開挖,根據(jù)挖方數(shù)量大小及施工方法的不同,按掘進方向可分為縱向全寬掘進和橫向通道掘進兩種,同時又可在高度上分單層、雙層和縱橫混合掘進等。
路基施工破壞土體的天然狀態(tài),致使結構松散顆粒重新組合,土團之間留下了許多孔隙,在荷載作用下,可能出現(xiàn)不均勻和過大的沉陷或坍落甚至失穩(wěn)滑動,所以路基填土必須進行壓實。1.2.2軟土地基軟土:從廣義上說,就是強度低、壓縮性高的軟弱土層。軟土可劃分為:軟粘性土、淤泥質土、淤泥、泥炭質土及泥炭五種類型。習慣上常把淤泥、淤泥質土、軟粘泥炭質土總稱為泥沼。泥沼比軟土具有更大的壓縮性,但它的滲透性強,受荷后能夠迅速固結,工程處理比較容易。1.3石方爆破石方爆破在山區(qū)進行土木工程施工,常遇到巖石的開挖問題,爆破是石方開挖施工中最有效的方法。爆破過程中一部分巖石被碎成塊,并拋擲出去,形成可見的爆破漏斗,而另一部分巖石雖被松動但未被拋出去或上拋后又落到了爆破漏斗內(nèi),所以可稱爆破漏斗的實際體積與爆破漏斗理論體積的百分數(shù)為拋擲率
1.4深基礎工程1.4.1樁基礎樁基礎:一種常用的深基礎形式,它由樁和樁頂?shù)某信_組成。按樁的受力情況,樁分為摩擦樁和端承樁兩類。前者樁上的荷載由樁側摩擦力和樁端阻力共同承受;后者樁上的荷載主要由樁端阻力承受。按照施工方法,為預制樁和灌注樁
預制樁是在工廠或施工現(xiàn)場制成的各種材料和形式的樁,而后用沉樁設備將樁打入、壓入、旋入或振入(有時還兼用高壓水沖)土中。灌注樁是在施工現(xiàn)場的樁位上用機械或人工成孔,然后在孔內(nèi)灌注混凝土或鋼筋混凝土而成。挖孔樁1.4.2 墩基礎墩基礎是在人工或機械成孔的大直徑孔中澆筑混凝土(鋼筋混凝土)而成,我國多用人工開挖,亦稱大直徑人工挖孔樁。直徑在1~5m之間,多為一柱一墩。墩身直徑大,有很大的強度和剛度,多穿過深厚的軟土層直接支承在巖石或密實土層上。人工開挖為防止塌方造成事故,需制作護圈,每開挖一段則澆筑一段護圈,護圈多為鋼筋混凝土現(xiàn)澆。否則對每一墩身則需事先施工圍護,然后才能開挖。人工開挖還需注意通風、照明和排水。1.4.3 沉井基礎沉井基礎沉井是由刃腳、井筒、內(nèi)隔墻等組成的呈圓形或矩形的筒狀鋼筋混凝土結構,多用于重型設備基礎、橋墩、水泵站、取水結構、超高層建筑物基礎等。刃腳在井筒最下端,形如刀刃,在沉井下沉時起切入土中的作用。井筒是沉井的外壁,在下沉過程中起擋土作用,同時還需有足夠的重量克服筒壁與土之間的摩阻力和刃腳底部的土阻力,使沉井能在自重作用下逐步下沉。內(nèi)隔墻的作用是把沉井分成許多小間減少井壁的凈跨距以減小彎矩,施工時亦便于挖土、控制沉降和糾偏。在施工沉井時要注意均衡挖土,平穩(wěn)下沉,如有偏斜則及時糾偏。沉井施工主要程序示意圖1.4.4 地下連續(xù)墻地下連續(xù)墻:近年來,高層建筑、地鐵及各種大型地下設施日益增多,其基礎埋置深度大,再加上周圍環(huán)境和施工場地的限制,無法采用傳統(tǒng)的施工方法,地下連續(xù)墻便成為深基礎施工的有效手段。地下連續(xù)墻可以用作深基坑的支護結構,亦可以既作為深基坑的支護又用作建筑物的地下室外墻,后者更為經(jīng)濟。地下連續(xù)墻的優(yōu)點:剛度大,既擋土、又擋水,施工時無振動,噪音低,可用于任何土質,還可用于逆筑法施工。缺點:成本高,施工技術較復雜,需配備專用設備,施工中用的泥漿要妥善處理,否則有一定的污染性。天津百貨大樓地下連續(xù)墻地下連續(xù)墻的施工二結構工程施工砌筑工程施工鋼筋混凝土工程施工預應力混凝土工程施工結構安裝工程施工鋼結構工程施工2.1 砌筑工程施工2.1.1 砌筑材料與砌筑腳手架砌筑工程所用材料主要是磚、石或砌塊以及砌筑砂漿。砌筑砂漿有水泥砂漿、石灰砂漿和混合砂漿。砂漿種類選擇及其等級的確定,應根據(jù)設計要求。砌筑用腳手架是砌筑過程中堆放材料和工人進行操作的臨時性設施。按其搭設位置分為外腳手架和里腳手架兩大類;按其所用材料分為木腳手架、竹腳手架與金屬腳手架。2.1.2 材料運輸與砌體施工材料運輸:砌筑工程中不僅要運輸大量的磚(或砌塊)、砂漿,而且還要運輸腳手架、腳手板和各種預制構件。不僅有垂直運輸,而且有地面和樓面的水平運輸。其中垂直運輸是影響砌筑工程施工速度的重要因素。常用的垂直運輸設備有塔式起重機、井架及龍門架。磚與砌塊施工的基本要求:橫平豎直、砂漿飽滿、灰縫均勻、上下錯縫、內(nèi)外搭砌、接槎牢固?!敖娱丁笔侵赶噜徠鲶w不能同時砌筑而設置的臨時間斷,便于先砌砌體與后砌砌體之間的接合。龍門架施工電梯(右)塔式起重機(下)磚與砌塊施工2.2鋼筋混凝土工程施工鋼筋工程模板工程混凝土工程拌制混凝土鋼筋制備與安裝模板制備與安裝澆筑混凝土養(yǎng)護拆模鋼筋混凝土施工程序粗骨料細骨料水泥水外加劑配料攪拌鋼筋加工鋼筋安裝模板準備模板安裝混凝土澆筑混凝土養(yǎng)護模板拆除現(xiàn)澆混凝土結構工程一般的工藝程序:1.鋼筋工程鋼筋檢驗對鋼筋的驗收包括外觀檢查和按批次取樣進行機械性能檢驗。對熱軋鋼筋的級別有懷疑時,除作力學性能外,尚應進行鋼筋的化學成分分析或其他專項檢驗。鋼筋的冷加工:采用冷拉、冷拔的方法對鋼筋進行冷加工,用以獲得冷拉鋼筋和冷拔鋼絲。鋼筋連接:綁扎連接、焊接連接及機械連接。鋼筋知識回顧鋼筋混凝土結構,對熱軋鋼筋的要求是機械強度較高,具有一定的塑性、韌性、冷彎性和可焊性。Ⅰ級鋼筋的強度較低,但塑性及焊接性好,便于冷加工,廣泛用做普通鋼筋混凝土中的非預應力鋼筋;Ⅱ級與Ⅲ級鋼筋的強度較高,塑性及焊接性也較好,廣泛用做大、中型鋼筋混凝土結構的受力鋼筋;Ⅳ級鋼筋強度高,但塑性與焊接性較差,比較適宜作預應力鋼筋鋼筋冷拉:是將Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ級鋼筋在常溫下進行強力拉伸,迫使鋼筋產(chǎn)生塑性變形,從而使其內(nèi)部結晶產(chǎn)生重組,達到提高強度和節(jié)約鋼材的目的。冷拉后鋼筋的強度提高,但塑性、韌性變差,因此冷拉鋼筋不宜用于受沖擊或重復荷載作用的結構鋼筋冷拔:將φ6~φ8的Ⅰ級光面鋼筋在常溫下強力拉拔使其通過特制的鎢合金拔絲???,鋼筋軸向被拉伸,徑向被壓縮,使鋼筋產(chǎn)生較大的塑性變形,其抗拉強度提高50%~90%,塑性降低,硬度提高。鋼筋的冷擠壓連接鋼筋的彎曲閃
光
對
焊焊接包括閃光對焊、電阻點焊和氣壓焊;熔焊包括電弧焊和電渣壓力焊。熱軋鋼筋的焊接宜優(yōu)先用閃光對焊
鋼筋焊接電渣壓力焊2.模板工程模板是使新澆筑混凝土成形并養(yǎng)護,使之達到一定強度以承受自重的臨時性結構并能拆除的模型板。鋼筋混凝土結構的模板系統(tǒng)由兩部分組成,其一是形成混凝土構件形狀和設計尺寸的模板;其二是保證模板形狀、尺寸及空間位置的支撐系統(tǒng)。
優(yōu)點:(1)制作拼裝隨意,尤適用于澆筑外形復雜、數(shù)量不多的混凝土結構或構件。(2)導熱系數(shù)低,混凝土冬期施工時有一定的保溫養(yǎng)護作用
缺點:木模板重復利用率低,損耗大。木模板模板材料的種類我國從20世紀70年代初開始“以鋼代木”。組合鋼模板是由各種定型鋼模板組成,可以重復使用,節(jié)約材料,目前被廣泛采用。鋼模板膠合板優(yōu)點:可在一定范圍內(nèi)彎曲,因此可做成不同弧度的曲面模板。竹膠合板的彎曲性能優(yōu)于木膠合板。柱梁模板大模板施工支拆模殼樓板支模模板的支撐系統(tǒng)3.混凝土工程施工混凝土工程包括制備、運輸、澆筑、養(yǎng)護等施工過程,各施工過程既相互聯(lián)系,又相互影響,任一過程施工不當都會影響混凝土工程的最終質量?;炷林苽洌褐富炷恋呐淞虾蛿嚢琛;炷恋呐淞?,首先應嚴格控制水泥、粗細骨料、拌和水和外加劑的質量,并要按照設計規(guī)定的混凝土強度等級和混凝土施工配合比,控制投料的數(shù)量?;炷恋臄嚢璋匆?guī)定的攪拌制度在攪拌機中實現(xiàn)。攪拌機混凝土運輸分水平運輸和垂直運輸兩種情況。常用水平運輸機具主要有攪拌運輸車、自卸汽車、機動翻斗車、皮帶運輸機、雙輪手推車。常用垂直運輸機具有塔式起重機、井架運輸機?;炷翑嚢栎斔蛙嚰孑斔秃蛿嚢杌炷恋碾p重功能,可以根據(jù)運輸距離、混凝土的質量要求等不同情況,采用不同的工作方式。混凝土攪拌輸送車到達現(xiàn)場后,攪拌筒反轉即可卸出拌合物。使用混凝土泵輸送混凝土,是將混凝土在泵體的壓力下,通過管路輸送到澆筑地點,一次完成水平運輸、垂直運輸及結構物作業(yè)面水平運輸。混凝土自攪拌機中卸出后,應及時送到澆筑地點,以使混凝土在初凝之前澆筑完畢。運輸混凝土應保證混凝土的澆筑量,在運輸過程中應保持混凝土的均勻性?;炷吝\輸混凝土澆筑包括澆灌和振搗兩個過程。保證澆灌混凝土的均勻和密實是確保工程質量的關鍵?;炷翝沧謱舆M行,目的:振搗密室澆筑柱子混凝土2.3 預應力混凝土工程施工預應力混凝土:在結構或構件承受使用荷載前,對受拉區(qū)的混凝土預先施加壓應力,以抵消或減少使用荷載作用下產(chǎn)生的拉應力。按施工順序分:先張法、后張法2.3 預應力混凝土工程施工先張法:在澆筑混凝土構件之前,張拉預應力筋,將其臨時錨固在臺座或鋼模上,然后澆筑混凝土構件(注意:混凝土一次澆完),待混凝土達到一定強度(一般不低于混凝土強度標準值的75%),并使預應力筋與混凝土間有足夠粘結力時,放松預應力,預應力筋彈性回縮,借助于混凝土與預應力筋間的粘結,對混凝土產(chǎn)生預壓應力。工藝過程:張拉固定鋼筋→澆混凝土→養(yǎng)護(至75%強度)→放松鋼筋先張法多用于預制構件廠生產(chǎn)定型的中小型構件。后張法:構件或塊體制作時,在放置預應力筋的部位預先留有孔道,待混凝土達到規(guī)定強度后,孔道內(nèi)穿入預應力筋,并用張拉機具夾持預應力筋將其張拉至設計規(guī)定的控制應力,然后借助錨具將預應力筋錨固在構件端部,最后進行孔道灌漿(亦有不灌漿者)的施工方法。工藝過程:澆筑混凝土結構或構件(留孔)→養(yǎng)護拆?!ㄟ_75%強度后)穿筋張拉→固定→孔道灌漿→(漿達15N/mm2,混凝土達100%后)移動、吊裝。孔道灌漿目的:防止生銹;增加整體性后張法的特點:直接在構件上張拉預應力筋,構件在張拉過程中完成混凝土的彈性壓縮,因此不直接影響預應力筋有效預應力值的建立。錨具是預應力構件的一個組成部分,永遠留在構件上,不能重復使用。不需臺座;但工序多、工藝復雜,錨具不能重復利用后張法宜用于現(xiàn)場生產(chǎn)大型預應力構件、特種結構和構筑物等。后張法清理孔道穿筋張拉預應力筋孔道灌漿起吊運輸
安裝底模安裝鋼筋骨架、支模埋管制孔澆筑混凝土抽管養(yǎng)護、拆模制混凝土試塊壓混凝土試塊制作水泥漿試塊預應力筋制作張拉機具標定灌漿機具準備2.4 結構安裝工程施工起重機械結構安裝可分為:單件吊裝法、整體吊裝法和特殊安裝法單件吊裝:按柱、梁、板、屋架等單個預制構件吊裝,吊至安裝位置后組拼成整體結構??刹捎酶黝惼鹬貦C來吊裝,吊裝過程一般包括綁扎、吊升、對位、臨時固定、校正、最后固定等工序。整體吊裝:先將構件在地面拼裝成整體,然后用起重設備吊到設計標高進行固定。特殊安裝法:提升(升板)法、頂升法和滑移法等升板法施工:樓板用提升法施工的板柱框架結構工程頂升法施工:將層蓋結構在地面上就位拼裝或現(xiàn)澆后,利用千斤頂?shù)淖饔门c柱塊的輪番填塞,將其頂升到設計標高的一種垂直運輸方法。滑移法施工:先用起重機械將分塊單元吊到結構一端的設計標高上,然后利用牽引設備將其滑移到設計位置進行安裝。
特殊安裝法2.5 鋼結構工程施工空間網(wǎng)格結構施工網(wǎng)殼結構施工三
現(xiàn)代施工技術現(xiàn)代施工的特點現(xiàn)代施工技術3.1 現(xiàn)代施工的特點土木工程施工的基本原則:因地制宜現(xiàn)代施工=施工技術+施工管理3.2 現(xiàn)代施工技術基礎工程施工技術上部結構施工技術特殊施工技術3.2.1 基礎工程施工技術大體積混凝土施工:土木工程構件三個方向的最小尺寸超過800mm的混凝土施工。大體積混凝土施工技術主要采取了四類措施:1)減少混凝土本身熱量;2)內(nèi)降溫、外保溫,運用信息監(jiān)測技術,及時調(diào)整和控制結構內(nèi)外部分的溫差在25°C之內(nèi);3)延長并做好養(yǎng)護工作;4)盡可能科學地組織施工,提高澆筑強度。大體積混凝土澆筑的整體性要求高,不允許留設施工縫。四
施工組織施工組織設計的內(nèi)容施工組織設計的分類施工組織設計的編制程序網(wǎng)絡計劃技術建筑工程施工進度網(wǎng)絡計劃的排列方法施工組織概述1.施工組織:使整個施工過程變隨意性為確定性,變無序性為有序性的工作總和,具體而言即為實現(xiàn)施工的預期目標(工期、成本、質量等),需將工程任務分解,在此基礎上,確定各子任務的分工、施工方法、開竣工時間、空間位置和路線等。
2.施工組織具體要回答和解決五個方面問題:(1)任務分解(What);(2)如何施工(How):即,材料(Material)、方法(Method)、設備(Machine)等;(3)由誰施工(Who);(4)何時施工(When);(5)在哪施工(Where)。任務(what)技術(how)由誰施工(who)何時施工(when)在哪施工(where)基礎挖土墊層基礎主體裝飾…施工技術施工人員組織施工在時間上的組織施工在空間上的組織4.1什么是施工組織設計施工組織設計:
根據(jù)施工的預期目標和施工條件,選擇最合理的施工方案(包括施工技術方案和施工組織形式),并以此為核心編制的用來全面規(guī)劃和指導施工的技術經(jīng)濟文件。4.2施工組織設計分類
根據(jù)工程規(guī)模大小,施工組織設計分為三類:施工組織總設計:是以一個建筑群或一個建設項目為編制對象。單位工程施工組織設計:是以一個單位工程為編制對象。分部(項)工程施工組織設計:以分部(項)工程為編制對象。單位工程是不能獨立發(fā)揮生產(chǎn)能力,但具有獨立的設計圖紙和組織施工工程,如土建工程、安裝工程等分部工程是單位工程的組成部分,由不同工種、材料和工具完成的部分工程,如土石方工程、鋼筋工程等。分項工程是分部工程的組成,如土石方工程中的挖土、運輸及回填等。建設項目分解的層次結構附:建設項目分解結構示例4.3施工組織設計的內(nèi)容及編制步驟
施工組織設計按以下內(nèi)容和步驟進行編制:施工項目的工程概況;施工部署或施工方案選擇;施工進度計劃;施工現(xiàn)場平面布置圖;各項主要技術經(jīng)濟指標;質量、安全、工期、節(jié)約、文明施工等技術和組織上的保證措施;本建設工程的性質、內(nèi)容、建設地點、建設總期限、建設面積、施工條件、地質氣象條件、資源條件、建設單位的要求等4.3施工組織設計的內(nèi)容及編制步驟
施工組織設計按以下內(nèi)容和步驟進行編制:施工項目的工程概況;施工部署或施工方案;施工進度計劃;施工現(xiàn)場平面布置圖;各項主要技術經(jīng)濟指標;質量、安全、工期、節(jié)約、文明施工等技術和組織上的保證措施;根據(jù)工程情況,結合人力、材料、機械設備、資金、施工方法等條件,全面安排施工順序,對擬建工程可能采用的幾個施工方案,選擇最佳方案4.3施工組織設計的內(nèi)容及編制步驟
施工組織設計按以下內(nèi)容和步驟進行編制:施工項目的工程概況;施工部署或施工方案;施工進度計劃;施工現(xiàn)場平面布置圖;各項主要技術經(jīng)濟指標;質量、安全、工期、節(jié)約、文明施工等技術和組織上的保證措施;反映了最佳施工方案在時間上的安排,采用先進的計劃理論和計算方法,綜合平衡進度計劃,使工期、成本、資源等通過優(yōu)化調(diào)整達到既定目標;在此基礎上,編制相應人力和時間安排計劃、資源需要計劃、施工準備計劃。4.3施工組織設計的內(nèi)容及編制步驟
施工組織設計按以下內(nèi)容和步驟進行編制:施工項目的工程概況;施工部署或施工方案;施工進度計劃;施工現(xiàn)場平面布置圖;各
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