大连理工大学《建筑施工》辅导资料

1、大连理工大学远程与继续教育学院 建筑施工辅导资料一主 题：绪论+第一章 土石方工程（1-1至1-2-3节）学习时间： 内 容：这周我们将学习绪论及第一章土石方工程（1-1至1-2-3节）。本周主要学习土石方工程场地平整的相关知识。一、学习要求本章的学习要求及需要掌握的重点内容如下：1、了解土木工程的特点、土石方工程范围与特点、土方边坡、场地平整施工的主要任务、边坡土方工程量计算。2、掌握施工的要义、土的工程分类、土的工程性质、设计标高的确定、方格网下的土方工程量（挖、填方量）计算、基坑、槽土方工程量计算、土方平衡调配目的、原则。知识点：土木工程的特点、土石方工程范围与特点、土方边坡、场地平整施

2、工的主要任务、边坡土方工程量计算、施工的要义、土的工程分类、土的工程性质、设计标高的确定、方格网下的土方工程量（挖、填方量）计算、基坑、槽土方工程量计算、土方平衡调配目的、原则。二、主要内容绪论 土木工程施工课研究的对象、任务1. 土木工程的特点 土木工程（Civil Engineering）是建造各类工程设施的科学技术的统称。 它既指所应用的材料、设备和所进行的勘测、设计、施工、保养、维修等技术活动，也指建造的对象，即建造在地上或地下、陆上或水中 ，直接或间接为人类生活、生产、军事、科研服务的各种工程设施，例如房屋、道路、铁路、管道、隧道、桥梁、运河、堤坝、港口、电站、飞机场、海洋平台、给水

3、排水以及防护工程等。 土木工程有广义和狭义之分。狭义的土木工程及土木工程专业范围，仅包括建筑工程和道路桥梁工程。土木工程的特点有很多，但主要的特点是使用各种建筑材料（来源土和木）和设备去建造各种建筑物和构筑物。并且这些建筑物或构筑物主要是和地基连在一起而形成不可移动的不动产。土木工程又是学科与专业的类别，即土木工程专业，主要包括建筑工程和道桥两个专业方向。2. 施工的要义施工（Construction）具有建设、建造、营造、生产的含义。是指按计划对建筑物和构筑物进行建造的工程实施活动。 对工程建设过程而言是其实施阶段的建设活动。 对工程承包企业而言是一种生产活动。 所以，施工活动既要遵循一般工

4、业生产组织与管理的规律，也要按照土木工程行业（建筑业）的特点、规律与要求进行组织、实施与管理。3. 研究的对象是探求土木工程施工的一般规律和研究如何最有效的建造建筑物、构筑物的理论、方法和操作的一门专业知识体系。 4. 课程的性质 是土木工程专业的一门重要专业课。具有涉及的理论和知识面广、规定性和实践性强、知识更新快等特点。5.教学任务通过本门课程的讲授与学习，使学生初步了解土木工程施工的基本技术方法及其发展趋势；熟悉典型的工种施工的组织方式和基本要求；掌握典型工程的施工技术方案和组织方案编制的要领；培养学生具备初步解决土木工程施工技术问题和组织管理问题的潜在能力。教学内容本课程分施工技术与施

5、工组织两部分学习方法把本课程学习和其他土木工程的课程的内容结合起来； 把听课和课外阅读与练习结合起来； 把理论知识学习和生产实践（实习）结合起来。参考教材（1）土木工程施工(第2版)，孙震主编，人民交通出版社，2014；（2）土木工程施工(第2版)，郭正兴主编，东南大学出版社，2016.1-1 概 述1. 土石方工程范围与特点（1）工程范围与主要工种万丈高楼平地起。土木工程的特点之一就是建筑物或构筑物与地基、场地等密不可分。因此土石方工程既是土木工程的基础工程，也是其施工的起步工程。常见土方工程范围与分类包括： 场地平整、基坑(槽)与管沟开挖、土壁支护、施工排水与降水、路基填筑以及基坑回填等。

6、 土石方工程的主要工种或施工过程简单的说就是挖、运、填。（2）主要特点土方工程施工具有以下特点： 工程量大、劳动强度高； 受地质、水文、气象等自然条件影响大； 施工条件复杂； 受场地限制。（3）施工组织要求做好场地与土石方平衡规划，尽可能减少工程数量，降低工程施工费用；根据工程特点，尽可能组织机械化施工，对于坚硬土层或岩石，采用爆破技术，以降低劳动强度，提高施工效率；而且要合理安排施工计划，尽可能避开雨季施工，否则，应作好防洪排水等准备。做好基坑、槽与场地开挖的边坡稳定措施，确保施工期安全。2. 土的工程分类 土的种类繁多，从不同的角度，有不同的分类。具体分类可以参见土的工程分类标准（GB/T

7、50145-2007）或土力学等课程。本课程涉及的土的分类主要有两种：一种是按土的颗粒级配或塑性指数可分为巨粒（漂石、卵石）类土（粒组含量> 15%）、粗粒（砾粒、砂粒）类土（粒组含量>50% ）和细粒（粉粒、粘粒）类土（粒组含量> 50%） 。 （GB/T50145-2007）另一种按土的开挖难易程度分为八类，其中一四类土为土（松软土、普通土、坚土、砂砾坚土），五八类土为岩石（软石、次坚石、坚石、特坚石）。其中一、二类土可以人工挖，三五类土可以机械挖、六八类土应先爆破后机械挖除。坚实系数f为相当于普氏岩石强度系数3. 土的工程性质 （1）土的可松性与可松性系数什么是可松性日

8、常生活中可以看到一种现象，土挖出后体积会变大。这种自然状态下的土，一经开挖，其体积因松散而增大，即使回填压实，也不能恢复成原来的体积，这种现象就称之为土的可松性。什么是土的可松性系数用来表示土的可松性程度的指标称之为土的可松性系数。根据开挖后的土的松散体积和填筑压实后体积作为参考，可分为最初可松性系数和最后可松性系数。最初可松行系数用ks表示，最终可松性系数用ks表示，即：式中：V1土在自然状态下的体积；V2土开挖后的松散体积；V3土经回填压实后的体积。土的可松性系数有何用途土的可松性及其系数对于土石方的平衡调配、计算土方工程量、确定运输工具数量，以及编制施工预算等都会用到。在土方工程量计算中

9、有三种土方：挖方（V1）；运方（V2）；填方（V3）。（2）土的含水量与密度土的天然含水量：指土中水的质量与土颗粒质量的百分比。m土的天然含水量；ms土中固体颗粒的质量。土的密度：天然状态下单位体积（v）土的质量（m），称为土的天然密度，记为。=m/v（3）土的渗透性土的渗透性是指土体被水透过的性能，它与土的密室程度有关，土的空隙比越大，则其渗透系数越大。土的渗透性由土的渗透系数表示。渗透系数即在各向同性土中，单位水力梯度下的单位流量，表达式为：式中k为孔隙介质的渗透率，它只与固体骨架的性质有关，k为渗透系数；为动力粘滞性系数；为流体密度；g为重力加速度。可以简化为当水力梯度I为1时，水在土层

10、中的渗透速度v，即v=k·i，单位是cm/s，或m/s，或m/d（昼夜）。强透水的粗砂砾石层渗透系数10m/d；弱透水的亚砂土渗透系数为10.01m/d；不透水的粘土渗透系数0.001m/d。4. 土方边坡（1）什么是土方边坡为了保证土体稳定，防止塌方，保证施工安全，在挖方或填方的开挖深度或填筑高度超过一定限度时，要在其边沿做成具有一定倾斜角度的坡面。（2）土方边坡的坡度土方边坡坡度i=h/b=1/b/h=1:m其中m=b/h称为坡度系数边坡的大小与土质有关，也与坡顶有无荷载，是动载还是静载有关。永久性边坡应按设计的坡度施工；临时性边坡一般需要经过边坡稳定计算确定其坡度，也可参照施工

11、手册确定。表1-4使用时间较长的临时性挖方边坡坡度（高度10m以内）表1-5深度在5m内的基坑（槽）、管沟边坡的最陡坡度（3）边坡的形式 1-2 场地平整1-2-1 场地平整（1）场地平整施工的主要任务 确定场地平整范围确定场地平整设计标高确定场地平整的施工高度计算土方工程量 场地平整的机械化施工场地平整的质量控制1.设计标高的确定 （1）场地平整设计标高确定的原则 满足城市或单元区控制性规划的要求；对于工业项目应满足生产工艺和运输的要求；尽量利用地形，尽可能做到挖填平衡，以减少土方运输费用；要有一定的泄水坡度（一般2），满足场地排水要求；应考虑防洪要求。（2）场地设计标高确定的基本方法挖填平

12、衡法准备拟平整场地的地形图；确定平整范围并对其划分方格网。方格的大小（边长a）与用地范围和计算精度有关，一般a=1040m ；确定每个方格角点的高程或地面标高。一般可利用地形图上的等高线并通过插值获得，当然可以实测更精确；假设：场地平整设计标高为H0，按照挖填平衡原则（没有外弃土或借土），则有：则有再整理得这里：H1为仅一个方格所独有；H2为两个方格所共用；H3为三个方格所共用；H4为四个方格所共用。m为方格数。（3）设计标高调整 1）应考虑的因素： 土具有可松性；填(挖)影响；边坡填挖量不等；就近弃土于场外，或将部分填方就近取土于场外挖填土的变化；场地泄水坡度的要求。2） 泄水坡度的影响单项

13、泄水坡度ix，或iy 双项泄水坡度要求（ix，iy）也可以用平面方程表示平面上任意点j（xj，yj）的标高：3）土的可松性影响前面分析是依据挖填平衡，即V挖=V填。但土具有可松性，开挖前土的原体积为V1，后土的松散体积为V2，填到填方区经压实后的体积为V3，V3=Ks×V1所以，需要减少一点挖方。亦即略抬高一点设计标高。抬多少？需要试算。设原Vw=VT，考虑可松性，调整标高后V挖=Vw-h×FWV填=VT+h×FT，则：V填=KS×V挖2. 关于施工高度的确定 （1）何谓施工高度施工高度就是以场地平整设计标高为标准所确定的方格网各角点及其方格范围的土方开

14、挖深度或填筑高度，一般称之为挖填高度。（2）施工高度的确定hij方格角点ij的施工高度，正值为填方，负值为挖方；Hij0角点ij的设计标高；Hij角点ij的实际地面标高。3. 关于最优设计平面的确定什么是最优平面？即如果没有其他约束条件，所确定的设计场地平面不仅挖填平衡，而且使得土石方工程量最小，就称之为最优设计平面（设计标高）。其原理采用最小二乘法方法。平面上任意点j（xj，yj）的设计标高为zj（H），其原地面标高为：zjzj=c+xjix+yjiy则该点的施工高度为：hj=zjzj思路：要想使土方工程量最小，则需要确定的施工高度的平方和最小。pj为第j个节点被方格共用的次数，求min2求

15、解三元一次方程得到：c、ix、iy1-2-2场地平整（土方工程量计算） 1.方格网下的土方工程量（挖、填方量）计算（1）基本公式：底面积乘平均高度（施工高度）首先计算根据设计高度计算各方格角点的施工高度； 其次通过插值法确定施工高度等于零的点（零点），并连线成挖填分界线（零线）； 第三，根据零线，确定挖方区、填方区，以及计算方格的“工况”：四边形、五边形、三角形。 关于零点的位置确定： 这里，h1、h2应用其绝对值。（2）四种计算工况 2.基坑、槽土方工程量计算（1）基坑 可采用平均面积法，即平均面积乘挖深。一般为：（2）基槽（管沟） 平均断面法，即平均断面积乘长度。3.边坡土方工程量计算 （1）计算工况 按下图所示，作为场地平整，一般需要在开挖与填方边线处放坡，以保持边坡稳定。因此，除了计算方格网内的土方工程量外，一般还要考虑放坡处的土方工程量。而边坡处的土方形式，主要就两种体积形状，三角棱柱体和三角椎体。（2）基本公式 边坡土方工程量计算一般采用平均断面法，分两种体积：三角棱锥体： V=1/3F1L1 A1=1/2mh2三角棱柱体： V=1/2(F1+F2)×l2 或 V=1/6(F1+4F0+F2)&