建筑施工技术

建筑施工技术83049前言一、施工技术学科内容及学习方法1、内容建筑施工技术课程主要包括两个方面的内容：（1）主要工种工程施工工艺及原理。（2）新技术、新材料、新工艺的发展。2、学习方法每门课程都要重视其学习方法，方法得当可以达到事半功倍的效果。学习本门课程应注意以下两种方面：（1）理论联系实践：接触工程实践；了解新材料、新工艺的发展；了解新规范、规程的发展。（2）注意学科的系统性、整体性：从专业培养目标、工作需要出发学习。二、房屋建设一般程序（非严格意义）。了解房屋建设的一般程序，可以帮助大家了解建筑行业或者专业的整体概况，明白本学科在专业中的地位及作用，强化学习的系统性。三、相关学科建筑施工是多学科的综合应用，学习中也应联系到其它相关学科，不应过分强调各学科之间的界限，尽量作为专业整体进行学习。相关学科大致可以分为下面三条脉略：→工程测量、工程材料、制图、构造、工程机械等。→数学、三大力学、弹塑性力学、土力学、基础工程、构件设计及结构设计等。→土木工程施工、高层建筑施工、组织与项目管理、合同管理与索赔、建设法规、技术经济、概预算等。四、房屋一般构造及施工一般过程

了解房屋一般构造及施工一般过程，可以帮助建立本学科的整体性，认识到各章之间其实有较强的关联。

第一章土方工程本章前言

◆本章学习目标掌握土方工程施工的基本原理，具备进行场地平整、土方开挖及回填、土方规划的工程能力。◆本章教学内容1、土的工程分类及工程性质（土的可松性、透渗性、含水率），土方工程施工特点；2、场地平整施工的竖向规划设计及土方量的计算，土方调配与施工；3、基坑开挖的降水方案，轻型井点系统的设计，边坡稳定及支护结构（钢板柱、钻孔灌注桩挡墙、H型钢支柱木档板墙，地下连续墙，深层搅拌水泥土桩挡墙、旋喷桩挡墙）；4、土方工程机械化施工，填土压实原理及要求。◆本章重点本章重点是掌握场地平整施工中的竖向规划设计、土方量计算、土方调配和施工；掌握基坑开挖施工中的降低地下水位方法，边坡稳定及支护结构设计方法的基本原理。◆本章难点土方调配，基坑开挖施工中的降低地下水位方法，边坡稳定及支护结构设计方法的基本原理。◆本章学习方法建议及参考资料1、本章是建筑施工技术课程的第一章，内容也较多，主要包括场地平整、基坑工程（开挖、降水、边坡支护）及土方回填等，先从大方面掌握本章的主要内容。2、场地平整施工中的竖向规划设计方法一般有两种，最佳设计平面法一般适用于场地面积较大或地形比较复杂的情况，计算较为复杂，可只掌握其基本概念，简单了解其应用。挖填平衡法使用较广，计算较为简单，应重点掌握。3、课件中附有从施工角度看本部分内容常用的规范、规程，让大家有个认识，不作考试要求。4、可参考有关成功的工程实例，《施工技术》相关论文。第一节土方工程概述一、主要内容建筑施工时，如果自然地面起伏不平，一般要通过人工或机械的方法将其改造成设计平面，即场地平整；建筑基础通常要埋置在地面以下，常规的施工方法是进行基坑（槽）开挖，如果开挖过深、土质不良，为了保证基坑（槽）壁的稳定，要采取土壁支护措施，如果同时地下水位较高，可能还要采取降水措施，最后在基础施工完毕后，进行土方回填——土方填筑与压实的一部分工作。综上所述，土方工程的主要工作内容包括：场地平整、基坑（槽）开挖、土壁支护、降水、土方填筑与压实等。分别对应教材中的相关内容。二、土方工程施工特点1、面广量大、劳动繁重——可多采用机械化施工，降低劳动强度、提高工作效率。2、施工复杂：多为露天作业，受气候、天气等因素影响大，土本身的性质复杂。三、土的分类1、土的分类方法很多，种类也很多。2、土的工程分类本课程中要求了解土的工程分类，3、关于“土”土、石没有本质上的区别，广义上的土包括：狭义的土——普氏系数＜1.5和石——普氏系数≥1.5。四、土的工程性质1、土的可松性应掌握土的可松性的概念、表示方法及对土方工程施工的影响。（1）概念自然状态下的土，经过开挖后体积因松散而增大，后虽经回填压实，仍不能恢复原来体积的性质。（2）表示方法主要通过两个系数表示土的可松性大小：最初可松性系数：最终（后）可松性系数：式中：——土在自然状态下的体积（）；——土开挖后的松散的体积（）；——土经回填压实后的体积（）。（3）对土方工程施工的影响主要体现在三个方面：★计算施工机械及土方运输量：如开挖100的自然土体，其，，一车次可运输2，则需要运输100×1.10÷2=55车次。★填方所需挖方量：如要填实一个体积为100的基坑，其，，则需开挖自然土体的体积为：100÷1.05=95.238。★场地设计标高调整。2、原状土经机械压实后的沉降量原状土经机械压实后，会产生一定的沉降，根据不同的土质，其沉降量一般在3～30cm之间，可按下属经验公式计算：式中：——原状土经机械压实后的沉降量（cm）；——机械压实的有效作用力（kg/cm2）；——原状土的抗陷系数（kg/cm3）。五、主要相关规范施工学科与实践结合紧密，下面从施工角度列出相关的主要规范、规程，可了解。1、建筑地基基础工程施工质量验收规范（GB50202—2002）——中华人民共和国国家标准2、建筑基坑支护技术规程（JGJ120—1999）——中华人民共和国行业标准3、基坑土钉支护规程（CECS：1997）——中国工程建设标准化协会第二节场地平整

第一点场地竖向规划设计

场地平整，即将起伏不平的自然地面，通过人工或机械的方法改造成所需要的设计平面。一、确定场地设计标高的原则确定场地设计标高应满足以下原则：1、满足规划要求；2、满足生产工艺及运输要求；3、满足排水及防洪要求；4、力求使场地内挖填方平衡、土方量最小。二、确定场地设计标高的方法确定场地设计标高的方法主要有两种：其原理、适用范围及可以达到的效果各有不同。最佳设计平面法一般适用于场地面积较大或地形比较复杂的情况，计算较为复杂，可只掌握其基本概念，简单了解其应用。挖填平衡法使用较广，计算较为简单，应重点掌握。三、挖填方平衡法（一般方法）其一般步骤为：①将场地划分成若干方格→②标出各方格角点的标高→③初定设计标高→④调整设计标高。1、场地设计标高的初步确定按照挖填土方量相等的原则，场地设计标高可以按下式计算：式中：——方格个数；——一个方格所具有的角点标高；——二个方格所具有的角点标高；——三个方格所具有的角点标高；——四个方格所具有的角点标高。公式是按场地平整前后的总土方量相等的原则推导而出，可参见2、场地设计标高的调整主要有以下因素影响场地设计标高，需进行调整。（1）土的可松性的影响由于土具有可松性，一般填土会有多余，需要相应提高设计标高。如设为土的可松性引起设计标高的增加值。调整后：。式中：，——按理论设计标高计算的总挖方、总填方体积；，——按理论设计标高计算的挖方区、填方区总面积；——土的最后可松性系数。（2）泄水坡度的影响考虑场地排水的要求，其表面需要有一定的泄水坡度，因此需要根据场地泄水坡度的要求，计算出场地内各方格角点实际施工所用的设计标高，可参见。（3）就近取土或就近弃土的影响（4）其它情况的影响如填方区局部挖土或挖方区局部填土等。式中：——就近取土、就近弃土或由于其它情况的影响而引起的变化的土方量；——场地的总面积。其它符号含义同前。第二点场地平整土方量计算一、计算步骤确定场地设计标高（包括初定、调整）→计算各方格角点的施工高度→确定场地零线→计算各方格（含局部）、边坡的土方量→汇总挖（填）方区土方量。前面已经介绍场地设计标高的初步确定及调整，下面介绍其余步骤。二、计算各方格角点的施工高度各方格角点的施工高度可由下式计算，“＋”表示设计标高高于自然地面标高，应填，“－”表示设计标高低于自然地面标高，应挖。式中：——角点的设计标高；——角点的自然地面标高。三、确定“零线”零点：不挖不填的点；零线：所有零点的连线，即不挖不填的线。凡方格网中边线两端一挖一填时，中间必有一点不挖不填，即零点，具体位置可由相似三角形原理确定。零线确定后两端用“0”标识。四、计算土方量土方量多采用近似方法计算，具体方法较多，常用平均高度法，土方调配即在费用最低（较低）的前提下，确定土方的调配去向。

第三点土方调配一、调配步骤土方量计算→划分调配区→计算各区土方量→计算平均运距、确定施工单价→用“线性规划”方法进行土方调配→编制土方调配图及土方平衡表。二、调配区的划分，平均运距、施工单价的确定1、调配区划分为方便调配将整个场地划分为若干个挖、填区域。其大小与施工机械适应，与方格网协调。2、平均运距的确定平均运距即为挖方区重心至填方区重心的距离。3、施工单价的确定平均运距确定后，就可以根据运距和相关定额确定其施工单价。三、用“线性规划”方法进行土方调配最优调配方案的确定，是以线性规划为理论基础，常用表上作业法求解。其一般步骤1、编制初始方案一般采用最小元素法编制初始方案，这种方法可保证方案较优，但不一定最优。最小元素法采用就近调配的原则——最小的施工单价取最大的土方量。举例如下，某工程各调配区的土方量和平均运距如所示。用最小元素法编制其初始方案（1-1）。2、方案最优性判别初始方案编制好后，要判断其是否为最优解，即方案的最优性判别，可采用假想价格系数法进行。其步骤为：（1）求解各个方格的假想价格系数①有调配土方的方格，其假想价格系数与平均运距相等，即；②无调配土方方格的假想价格系数按下述原则计算：构成任一矩形的四个方格内对角线上的假想价格系数之和相等。（见1-2）（2）求解无调配土方方格的检验数（见1-2）（3）判别：所有无调配数方格的检验数≥○，方案最优，否则不为最优，需调整。（见1-2）3、方案的调整如果方案不为最优，则需要进行调整，可采用闭回路法进行。其步骤为：将最小的负检验数对应的变量作为调整对象→找出其闭合回路→调整。确定闭合回路的方法：（1）从调整对象出发，沿水平或竖直方向前进；（2）碰到有调配数的方格可以作900转弯，也可以不转；（3）没有调配数的方格不可以作900转弯，即只能在有调配数的方格可以作900转弯；（4）经过有限步后回到出发点。调整的方法：在闭合回路各奇数次转弯角点的调配数中，挑出一个最小的（设为），将其调入出发点对应的空格中，被调出的方格变为空格，同时将闭合回路上所有奇数次转弯角点的调配数都减去，所有偶数次转弯角点的调配数都加上，即得到一个新的调配方案。（见1-3）4、方案的再次判别方案调整后，重新按上述2、3步骤判别其最优性。若方案不为最优，则再次调整，直至方案为最优。

5、计算土方总运输量、绘制土方调配图6、几点说明（1）前提条件：挖、填方平衡——即场地总挖方量与总填方量相等。（2）初始调配方案及调配过程中必须保证m+n-1个有调配土方的格子。如果多一个空格，应令其为a（a→0），继续进行判别调整。（3）不平衡问题的求解如果场地总挖方量与总填方量不相等，则可增加一个假想的取土点（或弃土点），将其转化为平衡问题，再求解。（4）多个最优解的判别及求解判别：有说明存在多个最优解；求解：以的格子为出发点，按闭回路法调整；性质：多个最优解的目标函数值相等。

第四点场地平整土方机械及其施工一、推土机1、特点操作灵活、运转方便、所需工作面小、行使速度快、易于转移，能爬30度左右的缓坡。2、适用范围推土机适用于推挖Ⅰ～Ⅲ类土，用于场地平整，移挖作填，回填土方，堆筑堤坝以及与挖土机配合施工。经济运距100m以内，60m最佳。3、提高生产率的措施（1）下坡推土，（2）槽形推土，（3）并列推土，二、铲运机自行式铲运机，

拖式铲运机，1、特点操纵简单、不受地形限制，能独立完成铲土、运土、卸土工作，行使速度快，生产效率高。2、适用范围铲运机适用于大面积场地平整，开挖大型基坑、沟槽，填筑路基等，不适用于砾石层、冻土地带和沼泽地区。适用距离600～1500m，200～350m时效率最高。3、提高生产率的措施下坡铲土、跨铲法、推土机助铲等。

第三节场地平整

第一点土方边坡及支护

一、土方边坡的形式及坡度的表示方法土方边坡可有直线、折线及踏步等多种形式，土方边坡坡度

式中：称为坡度系数。二、确定土方边坡坡度应考虑的因素确定土方边坡坡度应考虑以下因素：土质、开挖深度、施工工期、地下水水位、坡顶荷载、气候条件等。三、土方边坡稳定的机理及失稳原因1、稳定机理土颗粒之间存在内聚力和摩擦力，使土体具有一定的抗剪强度。2、失稳原因引起土体下滑力增加的或引起土体抗剪强度降低的因素都可能引起边坡失稳，如：坡顶荷载、雨水或地下水渗入土中、气候使土质松软、细砂等液化等。四、边坡稳定的分析方法边坡稳定的分析方法很多，如摩擦圆法、条分法等，详见相关课程。五、保证边坡稳定的措施边坡可能失去稳定时，可采取放足边坡、加设土壁支护或者改善土体性质等措施保持其稳定。六、土壁支护一般沟槽、一般基坑或者深基坑的支护方法各有不同。1、一般沟槽的支护方法

2、一般基坑的支护方法3、深基坑的支护方法第二点降（排）水基本知识降（排）水的目的是保证土体相对干燥以改善施工条件、保护地基土。对于地表水可以采取截（水沟）、（筑堤）堵、排等措施排水。对于地下水可以采取集水井（坑）降水，也可以采取井点降水的方法降水。地表水及采用集水井（坑）方法降低地下水时，降（排）水过程中，水肉眼可见，也称为明排水；采取井点降水的方法降低地下水时，降（排）水过程中，水肉眼不可见，也称为暗降。一般浅基础的基坑（槽）开挖，主要是地表水，其次是高水位地区的地下水问题。一、集水井（坑）降水采用集水井（坑）降水时，是在基坑开挖过程中沿基坑底部四周挖排水沟，每隔一定距离挖集水井，水从坑底流入排水沟，再沿排水沟流入集水井，最后用水泵抽走，，

1-4。采用集水井（坑）降水时，如果土质不良，可能产生流砂现象。二、流砂1、概念/现象细颗粒、均匀颗粒、松散的饱和土在动水压力作用下，土颗粒可能失去自重，处于悬浮状态，土失去承载能力，随着水一起流动，工人难以立足，土边挖边冒。2、原因动水压力的存在是产生流砂现象的外因，也是必要条件；土质不良则是产生流砂现象的内因，见3、防治途径及措施动水压力的存在及大小是产生流砂现象的重要条件，防治流砂应着眼于减少、平衡动水压力的大小或改变动水压力的方向。具体防治措施有：（1）枯水期施工：地下水位降低，则动水压力变小；（2）抛大石块法：坑底抛大石块，以增大土的压重，平衡动水压力；（3）打板桩法：增大水渗流路径，减小动水压力；（4）水下挖土：坑内外水压平衡，不产生水头差；（5）人工降水：改变水流方向，加大土颗粒之间的压力；（6）土壤冻结法：化学物质改善土质等。三、井点降水1、概念基坑开挖前，在基坑周边打入井点管，抽水使地下水位降低到基坑底部以下，连续抽水直到基础施工、回填土施工完毕，才停止抽水。见2、特点井点降水的效果好，从根本上避免了流砂现象的发生，但技术复杂，成本较高，对周围环境影响大。3、井点的类别（1）轻型井点轻型井点最普通的形式，可分为一级、二级、多级轻型井点，见（2）喷射井点当基坑开挖较深，采用多级轻型井点不经济时，可采用喷射井点。喷射井管由内管和外管组成，在内管下端装有喷射扬水器与滤管相联，当高压水经内外管之间的环形空腔由喷嘴喷出时，地下水即被吸入而压出地面，见（3）电渗井点电渗井点采用井点管作负极，以打入的钢筋作正极，通直流电，土颗粒自负极向正极移动，水则在正极向负极移动而被集中排出，（4）管井井点及深井泵沿基坑每隔20～50米设置一个管井，每个管井单独用一台水泵抽水。如降水深度较大，可用特制的深井泵，4、井点适用范围各种井点适用范围见四、人工井点的选用解决工程问题时，应先判断是否需要降水，如果需要则优先选用集水坑降水，集水坑降水不适用时（如可能产生流砂现象）采用井点降水。井点降水时，可按此图选用。第三点轻型井点降水一、降水设备轻型井点降水设备包括管路系统和抽水设备，。二、布置和计算1、平面布置轻型井点的平面布置可采用单排布置、双排布置、环形布置或U形布置，其中：单排布置：适用于基坑（槽）宽度小于6米，且降水深度不超过5米的情况；双排布置：适用于基坑（槽）宽度大于6米或地质不良的情况；环形布置：适用于大面积基坑；U形布置：适用于考虑土方机械进出场方便。2、高程布置井点管的埋置深度（不包括滤管），可按下式计算式中：——井点管埋置面至坑底部的距离（m）；——降低后的地下水位线至基坑中心底面的距离，一般为0.5～1m；——水力坡度，环形井点为1/10，单排井点为1/4；——井点管至基坑中心的水平距离（m）。3、计算完备的轻型井点设计内容，除包括平面设计和高程设计外，尚应确定井点的数量/间距。Q（涌水量）及q（单根井点管的最大出水量）的计算用于确定井点的数量/间距。（1）井点的类型根据水有无压力及水井底部是否接触不透水层，可以将水井分为四种类型，不同类型水井的Q（涌水量）的求解方法各不相同。①无压完整井，②无压非完整井，③承压完整井，④承压非完整井，（2）Q（涌水量）的计算①无压完整井式中：——井点系统的涌水量（）；——土壤的渗透系数（）；——含水层厚度（）；——（基坑中心）降水深度（）；——抽水影响半径（），；——环状井点系统的假想圆半径（），；——环状井点系统包围的面积（）。②无压非完整井其涌水量的计算方法与无压完整井基本相同，仅把式中的替换为有效深度即可。可按取用，当查得的数值大于实际含水层厚度时，取实际含水层厚度。其它两种类型水井的计算从略。（3）确定井点管数量及间距①单根井点管的出水量式中：——滤管的直径（）；——滤管的长度（）；——土壤的渗透系数（）。②井点管最少数量③井点管最大间距式中：——总管的长度（）。三、施工及注意事项轻型井点的施工可按如下顺序进行：准备工作→敷设总管→埋设井点管→用弯联管连接总管和井点管→安装抽水设备→试抽→正式抽水。施工时应注意：（1）抽水应连续进行；（2）注意对周围环境的影响：周围地面沉降、文明施工。第四点基坑（槽）土方施工一、土方量计算基坑（槽）土方量可按下式计算，式中：——基坑深度或基槽的长度（）；——基坑上口或基槽端部面积（）；——基坑下口或基槽端部面积（）；——基坑（槽）中截面面积（）；二、土方机械及施工挖土机有正铲、反铲、抓铲及拉铲四种形式。正铲挖土机工作时，前进向上、强制切土，适用于开挖停机面以上的Ⅰ～Ⅳ类土，一般用于大型基坑工程，也可用于场地平整，反铲挖土机工作时后退向下、强制切土，适用于开挖停机面以下的Ⅰ～Ⅲ类土，一般用于深度4～6米的基坑，有地下水亦可，抓铲挖土机工作时直上直下、自重切土，适用于开挖较松软的土、水中挖土，拉铲挖土机工作时后退向下、自重切土，适用于开挖停机面以下的Ⅰ～Ⅲ类土，可水中挖土，第四节土方填筑与压实一、土料的选用与处理用作填方的土料应符合设计要求，保证填方的强度与稳定性。填料应为强度高、压缩性小、水稳定性好、便于施工的土、石料。具体要求可参见相关规范。二、填筑的方法填方工程应采用人工或机械方法，分层铺土压实。如采用不同土壤填筑时，应将透水性大的土壤置于透水性较小的土壤之下，严禁不均匀地混杂在一起使用，以免在填方中形成水囊。三、压实方法1、碾压法依靠滚轮压力压实土方。适用于大面积填筑工程。如压路机、平碾、羊足碾等，2、夯实法依靠冲击力压实土方。适用于小面积填筑工程。如蛙式夯、柴油夯、人工夯等，见