土木工程施工 課件 第一章 土方工程

土木工程施工ConstructionTechnologyofCivilEngineering土木工程施工施工技術(shù)施工組織（項(xiàng)目管理）概述土木工程施工技術(shù)——

是一門研究土木工程施工中各主要工種工程的工藝原理、技術(shù)方案和施工方法的學(xué)科。一、課程內(nèi)容(房屋施工的全過程)1、土方工程2、地基工程和樁基工程

3、砌體工程4、混凝土工程

5、預(yù)應(yīng)力混凝土工程

6、結(jié)構(gòu)安裝工程

8、防水工程9、裝飾工程

11、施工組織概論12、流水施工原理

13、網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃技術(shù)14、施工組織總設(shè)計(jì)

15、單位工程施工組織設(shè)計(jì)二、課程教學(xué)概述課程前半部分主要講施工技術(shù)，后半部分主要講施工組織（項(xiàng)目管理），施工技術(shù)是施工組織設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，因此要認(rèn)真學(xué)習(xí)。三、課程基本要求

1、了解建筑工程施工中各主要工種工程施工工藝，掌握施工方案擬定的基本方法。

2、具有分析處理施工技術(shù)問題的初步能力。3、對(duì)現(xiàn)行施工驗(yàn)收規(guī)范、規(guī)程和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)有所了解。4、能獨(dú)立完成單位工程施工組織設(shè)計(jì)。四、課程特點(diǎn)綜合性、工藝性、實(shí)踐性、操作性較強(qiáng)五、學(xué)習(xí)方法注意：理論聯(lián)系實(shí)際和知識(shí)的綜合運(yùn)用。掌握三個(gè)基本點(diǎn)：基本概念、基本原理、基本計(jì)算六、課程在建筑工程中的地位勘測(cè)→設(shè)計(jì)→施工→驗(yàn)收七、考核方式平時(shí)成績(jī)（20%）+考試成績(jī)（80%）=成績(jī)平時(shí)成績(jī)：共20分，不加分，只扣分！曠課：5分/次，遲到：1分/次，早退：3分/次，不交作業(yè)：3分/次?？荚嚦煽?jī)：考試卷面100分，考試時(shí)間120分鐘，閉卷。第一章土方工程

第一節(jié)土方規(guī)劃一、土方工程的內(nèi)容及施工要求1、內(nèi)容（1）場(chǎng)地平整；（2）開挖溝槽、基坑、隧道等；（3）土方回填與壓實(shí)2、特點(diǎn)（1）工程量大面廣，勞動(dòng)強(qiáng)度高；（2）施工條件復(fù)雜；受氣候、工程/水文地質(zhì)影響大。（3）施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境

①人、機(jī)、料集中

②交通、安全、文明、環(huán)保要求3、組織施工的要求（1）在條件允許的情況下應(yīng)盡可能采用機(jī)械化施工；（2）要合理安排施工計(jì)劃，盡量避開冬、雨期施工；（3）在施工前要做好調(diào)查研究，擬定合理的施工方案和技術(shù)措施，以保證工程質(zhì)量和安全，加快施工進(jìn)度。二、土的工程分類及性質(zhì)根據(jù)土方開挖的難易程度，將土分為八類及16個(gè)級(jí)別。一～四類為土;五～八類為石。土的類別土的級(jí)別土的名稱開挖方法及工具

一類土（松軟土）Ⅰ砂；亞砂土；沖積砂土層；種植土；泥炭（淤泥）用鍬、鋤頭挖掘

二類土（普通土）Ⅱ亞黏土；潮濕的黃土；夾有碎石、卵石的砂、種植土、填筑土及亞砂土用鍬、鋤頭挖掘；少許用鎬翻松

三類土（堅(jiān)土）Ⅲ軟及中等密實(shí)的黏土、重亞黏土、干黃土及含有碎石、卵石的黃土、亞黏土；壓實(shí)的填筑土主要用鎬，少許用鍬、鋤頭挖掘，部分用鍥子及大錘

四類土（砂礫堅(jiān)土）Ⅳ重黏土及含有碎石、卵石的黏土；粗卵石；密實(shí)的黃土；天然級(jí)配的砂石；軟泥炭碳巖及蛋白石先用鎬、撬棍，然后用鍬挖掘，部分用鍥子及大錘

五類土（軟石）Ⅴ-Ⅵ硬石炭紀(jì)黏土；中等密實(shí)的頁(yè)巖、泥巖；白堊土；膠結(jié)不緊的礫巖；軟的石灰?guī)r用鎬或撬棍、大錘挖掘，部分用爆破方法

六類土（次堅(jiān)石）Ⅶ-IX泥炭巖；砂巖；堅(jiān)實(shí)的頁(yè)巖、泥灰?guī)r、密實(shí)的石灰?guī)r；風(fēng)化花崗巖、片麻巖用爆破方法開挖，部分用鎬

七類土（堅(jiān)石）X-XIII大理巖；輝綠巖；玢巖；粗、中?；◢弾r；堅(jiān)實(shí)的白云巖、砂巖、礫巖、片麻巖、石灰?guī)r；風(fēng)化痕跡的安山巖、玄武巖用爆破方法開挖

八類土（特堅(jiān)石）XIV-XVI安山巖；玄武巖；花崗片麻巖；堅(jiān)實(shí)的細(xì)粒花崗巖、閃長(zhǎng)巖、石英巖、輝長(zhǎng)巖、輝綠巖、玢巖用爆破方法開挖

土的工程分類2、土的工程性質(zhì)（1）土的密度①天然密度:土在天然狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量。②干密度:單位體積土中固體顆粒的質(zhì)量。（2）土的含水量土中所含水分質(zhì)量與土顆粒質(zhì)量的比值。干土:ω<5%潮濕土:5%≤ω≤30%濕土:ω>30%（3）土的滲透性土體孔隙中的自由水在重力作用下會(huì)產(chǎn)生流動(dòng),土體被水透過的性質(zhì)稱為滲透性。土的滲透性是土的水力學(xué)主要性質(zhì)之一。達(dá)西(H.Darcy)定律:V=K·

————=K·I

h1-h2Lh2LvABh1（4）土的可松性自然狀態(tài)下的土,經(jīng)開挖后,其體積因松散而增加,以后雖經(jīng)回填壓實(shí),仍不能恢復(fù)成原來的體積.土的這種性質(zhì)稱為可松性.

土的可松性大小用可松性系數(shù)表示:312VVVV1<V3<V21<KS′<KS問：這些參數(shù)的大小關(guān)系是？（4）土的可松性自然狀態(tài)下的土,經(jīng)開挖后,其體積因松散而增加,以后雖經(jīng)回填壓實(shí),仍不能恢復(fù)成原來的體積.土的這種性質(zhì)稱為可松性.

土的可松性大小用可松性系數(shù)表示:312VVVV1<V3<V21<KS′<KS問：這些參數(shù)的大小關(guān)系是？特別注意：（1）計(jì)算土方量：用天然密實(shí)土的體積V1（2）土方運(yùn)輸：用松土的體積V2，考慮KS（3）土方回填：用壓實(shí)土的體積V3考慮KS′練習(xí)題：某場(chǎng)地平整有4000m3的填方量，填土為密實(shí)砂黏土，Ks=1.2,Ks’=1.05,試計(jì)算：（1）填土的挖方量；（2）已知運(yùn)輸工具的斗容量為2m3，需運(yùn)多少車？三、土方邊坡令:m=m—邊坡系數(shù)1:m=H:B=1:m——邊坡坡度B

HH

BBH坡寬坡角坡肩坡頂坡底坡高邊坡各部位名稱BH坡寬坡角坡肩坡頂坡底坡高邊坡各部位名稱1、邊坡形式常用挖方邊坡值，見P3，表1.5和表1.6。四、土方量計(jì)算的基本方法

方法有很多，常用的有平均高度法和平均斷面法兩種。1、平均高度法（1）四方棱柱體法（2）三角棱柱體法2、平均斷面法（1）近似計(jì)算（2）較為精確計(jì)算采用平均斷面法計(jì)算時(shí)，若斷面不規(guī)則，斷面面積可用累高法計(jì)算。3、土方計(jì)算時(shí)應(yīng)注意以下兩點(diǎn)：（1）由于土方量基本計(jì)算方法中，計(jì)算公式不同，計(jì)算結(jié)果亦有所不同，誤差相差較大（P6，例子），所以在地勢(shì)平坦地區(qū)可將方格尺寸劃分得大一些，采用四方棱柱體法計(jì)算即可。在地勢(shì)起伏較大的地區(qū)，則應(yīng)將方格尺寸劃分得小一些，宜采用三角棱柱體法計(jì)算土方量。（2）當(dāng)用平均斷面法計(jì)算基坑、基槽、管溝、路堤、場(chǎng)地平整的土方量時(shí)，兩斷面之間距離與地形有關(guān)，地形平坦，距離可大一些；地形起伏較大時(shí)，則一定要沿地形每一起伏的轉(zhuǎn)折點(diǎn)處取一橫斷面，否則會(huì)影響土方量計(jì)算的準(zhǔn)確性。五、場(chǎng)地平整施工

場(chǎng)地平整：就是將天然地面改造成我們所需要的設(shè)計(jì)平面。它包括：確定場(chǎng)地設(shè)計(jì)標(biāo)高、計(jì)算土方量、土方調(diào)配等內(nèi)容。1、場(chǎng)地設(shè)計(jì)標(biāo)高H0的確定考慮因素：（1）生產(chǎn)工藝與運(yùn)輸；（2）充分利用地形；（3）使挖填平衡，土方量最少；（4）要有一定的泄水坡度(≥2‰)；（5）要考慮最高洪水位的影響。方法采用“方格網(wǎng)法”(1)、將場(chǎng)地劃分為邊長(zhǎng)為a的方格

(一般取a=20m)。(2)、測(cè)定各角點(diǎn)的地面標(biāo)高。(3)、計(jì)算設(shè)計(jì)標(biāo)高H0。場(chǎng)地設(shè)計(jì)標(biāo)高H0計(jì)算示意圖

(a)方格網(wǎng)劃分；(b)場(chǎng)地設(shè)計(jì)標(biāo)高示意圖

1一等高線；2一自然地面，3一場(chǎng)地設(shè)計(jì)標(biāo)高平面(a)(b)根據(jù)挖、填方平衡，則：

式中：H1——1個(gè)方格僅有的角點(diǎn)標(biāo)高；

H2——2個(gè)方格共有的角點(diǎn)標(biāo)高；

H3——3個(gè)方格共有的角點(diǎn)標(biāo)高；

H4——4個(gè)方格共有的角點(diǎn)標(biāo)高；2、H0

的調(diào)整(1)土的可松性影響考慮土的可松性調(diào)整設(shè)計(jì)標(biāo)高計(jì)算示意圖(a)(b)調(diào)整后設(shè)計(jì)標(biāo)高：

H0′=H0+△h調(diào)整前：VW

=

VT調(diào)整后：V′T=K′S·V′W由于:V′W=VW

K′S–FW×?h

V′T=VT+FT×?h得:式中:VW,VT——按理論標(biāo)高計(jì)算出的總挖方,總填方體積;FW,FT——按理論標(biāo)高計(jì)算出的挖方區(qū),填方區(qū)的總面積;(2)考慮泄水坡度的調(diào)整泄水坡度i=≥2‰hL(1)單向泄水:

Hn=H0′±i·L如:H10=H0′-i·0.5a(2)雙向泄水:

Hn=H0′±ix·Lx±iy·Ly如:H10=H0′-ix·0.5a-iy·0.5aaaaaaaH0H0H0H10H1011ii(a)aaaaaayyH0H10H1011ixi(b)iy22H0iyH10xx場(chǎng)地泄水坡度示意圖(a)單向泄水;(b)雙向泄水3、場(chǎng)地土方量計(jì)算(1)計(jì)算各個(gè)角點(diǎn)施工高度hn:hn=Hn-Hn’=設(shè)計(jì)標(biāo)高-地面標(biāo)高h(yuǎn)n為角點(diǎn)的挖、填方高度—“+”為填方高度“-”為挖方高度角點(diǎn)編號(hào)地面標(biāo)高施工高度設(shè)計(jì)標(biāo)高見P9，圖1.14(2)繪出“零線”：零線——即挖、填方區(qū)的分界線零點(diǎn)位置:

X=

(3)計(jì)算場(chǎng)地挖、填土方量零線求出后，也就劃出了場(chǎng)地的挖方區(qū)和填方區(qū)，便可采用平均高度法求出土方量。ah1h1+h2ACODBh2xa零點(diǎn)位置計(jì)算六、土方調(diào)配

土方調(diào)配是土方規(guī)劃中的一個(gè)重要內(nèi)容，其工作主要包括：劃分調(diào)配區(qū)；計(jì)算土方調(diào)配區(qū)之間的平均運(yùn)距；確定土方最優(yōu)調(diào)配方案；繪制土方調(diào)配圖表。（1）土方調(diào)配區(qū)的劃分原則：應(yīng)力求挖填平衡、運(yùn)距最短、費(fèi)用最??；考慮土方的利用，以減少土方的重復(fù)挖填和運(yùn)輸。（2）平均運(yùn)距平均運(yùn)距即挖方區(qū)土方重心至填方區(qū)土方重心的距離。（3）最優(yōu)調(diào)配方案的確定最優(yōu)調(diào)配方案的確定，是以線性規(guī)劃為理論基礎(chǔ)，常用“表上作業(yè)法”求解。①用“最小元素法”編制初始調(diào)配方案挖填B1B2B3挖方量A1500

50

×

70×

100500A2×

70

500

40

×

90

500A3300

60

100

110

100

70

500A4×

80×

100

400

40400填方量800600500

1900②最優(yōu)方案的判別法利用“最小元素法”編制初始調(diào)配方案，其總運(yùn)輸量是較小的。但不一定是總運(yùn)輸量最小，因此還需判別它是否為最優(yōu)方案。判別的方法有“閉回路法”和“位勢(shì)法”，其實(shí)質(zhì)相同，都是用檢驗(yàn)數(shù)λij來判別。只要所有的檢驗(yàn)數(shù)λij≥0，則該方案即為最優(yōu)方案；否則，不是最優(yōu)方案，尚需進(jìn)行調(diào)整。下面介紹用“位勢(shì)法”求檢驗(yàn)數(shù)：（1）求位勢(shì)Ui和Vj

位勢(shì)和就是在運(yùn)距表的行或列中用運(yùn)距（或單價(jià)）Cij同時(shí)減去的數(shù)，目的是使有調(diào)配數(shù)字的格檢驗(yàn)數(shù)λij為零，而對(duì)調(diào)配方案的選取沒有影響。

計(jì)算方法：將初始方案中有調(diào)配數(shù)方格的Cij列出，然后按下式求出兩組位勢(shì)數(shù)Ui(i＝1，2，…，m)和Vj(j＝1，2，…·，n)。

Cij＝Ui＋Vj

式中Cij——平均運(yùn)距(或單位土方運(yùn)價(jià)或施工費(fèi)用)；

Ui，Vj——位勢(shì)數(shù)。例如，本例兩組位勢(shì)數(shù)計(jì)算：設(shè)U1＝0，則V1＝C11－U1＝50－0＝50；

U3＝C31－V1＝60－50＝10；V2＝110－10＝100；見下表所示:挖填位勢(shì)數(shù)B1B2B3位勢(shì)數(shù)UiVjA150050

A2

500

40

A330060

100

110100

70

A440040U1=0U2=-60U3=10U4=-20V1=50V2=100V3=60（2）求檢驗(yàn)數(shù)λij

λij＝Cij－Ui－Vj

λ12＝70－0－100＝－30

λ13＝100－0－60＝40

λ21＝70－(－60)－50＝80

λ23＝90－(－60)－60＝90λ41＝80－(－20)－50＝50λ42＝100－(－20)－100＝20挖填

B1B2B3

UiVjV1=50V2=100V3=60A1U1=0070100A2U2=-6070

090

A3U3=10000A4U4=-2080100

0位勢(shì)數(shù)位勢(shì)數(shù)5060110404070檢驗(yàn)數(shù)表+80-30+40+90+50+20③方案的調(diào)整（1）在所有負(fù)檢驗(yàn)數(shù)中選取最小的一個(gè)（本例中為C12)，把它所對(duì)應(yīng)的變量X12作為調(diào)整的對(duì)象。（2）找出X12的閉回路：從X12出發(fā)，沿水平或豎直方向前進(jìn)，遇到調(diào)調(diào)配土方數(shù)字的格作可以做90°轉(zhuǎn)彎，然后依次繼續(xù)前進(jìn)，直到再回到出發(fā)點(diǎn)，形成一條閉回路。(見P13，表1.11)

（3）從空格X12出發(fā)，沿著閉回路方向，在各奇數(shù)次轉(zhuǎn)角點(diǎn)的數(shù)字中，挑出一個(gè)最小的土方量(本表即為500、100中選100)，將它調(diào)到空格中(即由X32調(diào)到X12中)。（4）同時(shí)將閉回路上其他奇數(shù)次轉(zhuǎn)角上的數(shù)字都減去該調(diào)動(dòng)值（100m3），偶次轉(zhuǎn)角上數(shù)字都增加該調(diào)動(dòng)值，使得填、挖方區(qū)的土方量仍然保持平衡，這樣調(diào)整后，便得到了新的調(diào)配方案。見下表中括號(hào)內(nèi)數(shù)字。填方量

填挖B1B2B3挖方量A1

500A2

500A3

500A4

400800600500

1900400500500300100100(400)

(0)(100)(400)再求位勢(shì)及空格的檢驗(yàn)數(shù)

若檢驗(yàn)數(shù)仍有負(fù)值，則重復(fù)以上步驟，直到全部ij≥0而得到最優(yōu)解。+40+50+60+50+50U1=0V1=50V2=70U2=－30U3=10V3=60U4=－20位勢(shì)數(shù)位勢(shì)數(shù)挖填

B1B2B3UiVjA1A2

A3A4

506011040407080100707010090+300

00000求出最優(yōu)方案的總運(yùn)輸量：400×50＋100×70＋500×40＋400×60＋100×70＋400×40＝94000m3·m。④繪制土方調(diào)配圖土方調(diào)配圖箭線上方為土方量（m3），箭線下方為運(yùn)距（m）

第二節(jié)土方工程施工要點(diǎn)土方工程施工的要點(diǎn)，主要應(yīng)解決土壁穩(wěn)定、施工排水、流砂防治和填土壓實(shí)等四個(gè)問題。一、土壁穩(wěn)定土壁的穩(wěn)定，主要是由土體內(nèi)摩擦阻力和粘結(jié)力來保持平衡的。一旦土體失去平衡，土體就會(huì)塌方，這不僅會(huì)造成人身安全問題，同時(shí)亦會(huì)影響施工，有時(shí)還會(huì)危及附近的建筑物。(一)土壁塌方的原因：（重點(diǎn)）1、邊坡過陡；2、雨水、地下水滲入基坑，使土體泡軟、重量增大及抗剪能力降低，這是造成塌方的主要原因。3、基坑上邊邊緣附近大量堆土或停放機(jī)具、材料，或由于動(dòng)荷載的作用，使土體中的抗剪應(yīng)力超過土體的抗剪強(qiáng)度。4、土方開挖順序、方法未遵守“從上往下，分層開挖；開槽支撐，先撐后挖”的原則。(二)防治塌方的措施：（重點(diǎn)）1、放足邊坡。邊坡的留設(shè)應(yīng)符合規(guī)范的要求。2、設(shè)置支撐。為了縮小施工面，減少土方，或受場(chǎng)地的限制不能放坡時(shí)，則可設(shè)置土壁支撐。一般溝槽支撐方法、一般基坑支撐方法和深基坑的支護(hù)方法見教材P14-15，表1.13、1.14和1.15。二、施工排水開挖基坑時(shí)，流入坑內(nèi)的地下水和地面水如不及時(shí)排除，不但會(huì)使施工條件惡化，造成土壁塌方，還會(huì)影響地基的承載力。因此，在土方施工中，做好施工排水工作，保持土體干燥是十分重要的。施工排水可分為明排水法和人工降低地下水位法兩種。

人工降低地下水位的方法有輕型井點(diǎn)、噴射井點(diǎn)、電滲井點(diǎn)、管井井點(diǎn)及深井泵井點(diǎn)等，可統(tǒng)稱為井點(diǎn)降水法。1、輕型井點(diǎn)適用于土壤的滲透系數(shù)K=0.1～50m/d的土層中，降水深度為：?jiǎn)渭?jí)輕型井點(diǎn)3～6m，多級(jí)輕型井點(diǎn)6～12m。圖1.18輕型井點(diǎn)法降低地下水位全貌圖1－井管；2－濾管；3－總管；4－彎聯(lián)管；5－水泵房

6－原有地下水位線；7－降低后地下水位線2、噴射井點(diǎn)當(dāng)基坑開挖較深，降水深度要求較大時(shí)，可采用噴射井點(diǎn)降水。其降水深度可達(dá)8～20m，可用于滲透系數(shù)為0.1～50m／d的砂土、淤泥質(zhì)土層。3、電滲井點(diǎn)電滲井點(diǎn)是在輕型或噴射井點(diǎn)中增設(shè)電極而形成，主要用于滲透系數(shù)小于0.1m／d的土層。4、管井井點(diǎn)管井井點(diǎn)就是沿基坑每隔一定距離設(shè)置一個(gè)管井，每個(gè)管井單獨(dú)用一臺(tái)水泵不斷抽水來降低地下水位。在土的滲透系數(shù)大(20～200m／d)的土層中，宜采用管井井點(diǎn)。當(dāng)要求井內(nèi)降水深度超過15m時(shí)，可在管井中使用深井泵抽水。這種井點(diǎn)稱為深井井點(diǎn)（或深管井井點(diǎn)）。深井井點(diǎn)一般可降低水位30～40m，有的甚至可達(dá)百米以上。三、流砂的防治（一）流砂現(xiàn)象及其危害粒徑很小、無塑性的土壤，在動(dòng)水壓力推動(dòng)下，極易失去穩(wěn)定，而隨地下水一起流動(dòng)涌入坑內(nèi)，這種現(xiàn)象稱流砂現(xiàn)象。危害：

a、發(fā)生流砂現(xiàn)象后，土完全失去承載力，工人難以立足，施工條件惡化；

b、土邊挖邊冒，難以達(dá)到設(shè)計(jì)深度；

c、引起塌方，使附近建筑物下沉、傾斜，甚至倒塌；d、拖延工期，增加施工費(fèi)用。（二）產(chǎn)生流砂的原因內(nèi)因：土壤的性質(zhì)，當(dāng)土的孔隙度大，含水量大、粘粒含量少、粉粒多、滲透系數(shù)小、排水性能差等均容易產(chǎn)生流砂現(xiàn)象。外因：地下水及其產(chǎn)生動(dòng)水壓力的大小。

動(dòng)水壓力是流砂發(fā)生的重要條件。流動(dòng)中的地下水對(duì)土顆粒產(chǎn)生的壓力稱為動(dòng)水壓力。GDGD21

動(dòng)力壓力原理圖(a)水在土中滲流的力學(xué)現(xiàn)象;(b)動(dòng)力壓力對(duì)地基土的影響

1、2-土顆粒bρwh2Fh1h2ρwh1FbaaTLFL

當(dāng)動(dòng)水壓力等于或大于土的浸水密度時(shí)，土顆粒處于懸浮狀態(tài)，并隨地下水一起流入基坑，即發(fā)生流砂現(xiàn)象。（三）防治流砂的方法1.途徑:(1)減小或平衡動(dòng)水壓力。

(2)改變動(dòng)水壓力的方向。

(3)截?cái)嗟叵滤鳌?.方法:（1）枯水期施工；（2）打板樁法；（3）水中挖土法；（4）人工降低地下水位法；（5）地下連續(xù)墻法；（6）拋大石塊，搶速度施工。四、填土壓實(shí)1、土料的選擇：首先應(yīng)采用原土回填。2、填筑方法：分層填土、分層壓實(shí)。3、壓實(shí)方法：

碾壓法平碾(壓路機(jī))羊足碾夯實(shí)法振動(dòng)打夯機(jī)蛙式打夯機(jī)振動(dòng)壓實(shí)法

蛙式打夯機(jī)1-夯頭;2-夯架;3-三角帶;4-底盤4、填土壓實(shí)的質(zhì)量檢驗(yàn)

實(shí)際干密度

ρ0=ρ1+0.01ω式中:ρ——土的天然密度;