土木工程概论

土木工程概论第9章土木工程施工土木工程概论

9.1施工技术9.2土木工程施工组织

土木工程概论第9章土木工程施工土木工程的建设，需要按照程序经过几个必要的阶段，其中设计和施工是工程建设过程中的两个阶段。土木工程施工包括施工技术和施工组织两个大部分。施工技术是以各工种工程（如基础工程、砌筑工程、钢筋工程、模板工程、混凝土工程、结构安装工程、防水工程、装饰工程等）的施工技术为研究对象，研究主要工种工程的施工工艺和施工方法，以保证能够选择适合具体施工对象的施工方案和制定保证质量、安全的技术组织措施施工组织是以一个工程项目为研究对象，研究如何合理地运用已有的资源（人力、物力、时间、空间等）通过科学的组织安排部署，使工程建设任务能够安全、按期、高质量、经济地完成土木工程概论第9章土木工程施工9.1施工技术9.1.1基础工程施工基础工程主要包括：土石方工程和深基础工程土石方工程简称土方工程，包括土（或石）的挖掘、运输和填筑三项施工过程，以及排水、降水和基坑支护等辅助施工过程1.基坑（槽）开挖基础土方开挖：首先要依据设计图纸确定开挖的位置和尺寸，并且要考虑放坡或边坡支护方法土木工程概论第9章土木工程施工（1）土方边坡与边坡支护为防止塌方及防止对周围设施产生不利影响，常采用放坡或边坡支护措施。放坡是把基坑（槽）挖成上口大、下口小的形状，留出一定的坡度，靠土体自身的稳定性保证边坡不塌方，如果开挖深度不大、施工场地宽阔，一般采用放坡开挖比较经济，但在场地狭小地段施工时，由于周围建筑物、道路等设施的限制不能放坡开挖，则需要采取边坡支护等措施以保证工程施工和周围设施的安全。基坑的土壁可以用混凝土灌注桩、H形钢桩等挡土，为保证其稳定性还常常需要加以支撑，常用的坑壁支撑方式如图：(a)衬板式(b)悬臂式(c)拉锚式(d)锚杆式(e)斜撑式1－横撑；2－立木；3－衬板；4－桩；5－坑底；6－拉条；7－锚固桩；8－锚杆；9－斜撑坑壁支撑方式土木工程概论第9章土木工程施工（2）基坑排水与降水开挖基坑时，有时需要排除流入基坑内的地下水或地面水，以防止边坡塌方和创造干作业的良好施工条件。施工排水分为明排水和人工降低地下水位两类方法。明排水：也叫明沟集水井排水法，是在基坑开挖过程中在坑底设置集水井和排水沟，利用水泵将水排走。人工降低地下水位：也称井点降水，就是在开挖基坑之前，预先在基坑周围埋设一定数量的滤水管（井），利用抽水设备从中抽水，使基坑开挖过程中的地下水位始终低于基坑地面，避免产生坑内涌水、塌方等现象，改善了施工条件方法有：轻型井点、喷射井点、电渗井点、管井井点、深井井点等，常用轻型井点方法土木工程概论第9章土木工程施工（3）土方工程机械化施工土方工程一般工程量比较大，除了小规模基坑（槽）可以人工挖方外，通常要采用机械化施工各个进行土方工程施工。土方工程应用最广泛的是：推土机：多用于场地平整、开挖深度不大的基坑、集中土方、堆筑堤坝、回填土方等土木工程概论第9章土木工程施工铲运机：能综合完成铲土、运土、卸土、填筑、压实等工作土木工程概论第9章土木工程施工正铲挖掘机：挖掘力最大，适用于开挖停机面以上的土方土木工程概论第9章土木工程施工反铲挖掘机：主要用于开挖停机面以下的土方土木工程概论第9章土木工程施工抓铲挖掘机：适用于开挖较松软的土，可开挖施工面狭窄而深的基坑、深槽等土木工程概论第9章土木工程施工拉铲挖掘机：适用于开挖较大基坑（槽）和沟渠，挖取水下泥土，也可用于填筑路基、堤坝等土木工程概论第9章土木工程施工（4）土方回填与压实为保证土方回填的质量，必须正确选择回填所用的土料和填筑方法。土料：应符合设计要求，以保证填方的强度和稳定性，如对土质、土方中有机质含量、水溶性硫酸盐含量、土的含水量等填土压实方法：应分层进行，每层厚度应根据所采用的压实机具及土的种类而定，压实的土体应符合设计的密实度要求碾压法：适用于大面积填土工程夯实法：只适用于小面积填土振动压实法：主要用于非黏土性土的压实土木工程概论第9章土木工程施工2.软土地基施工与石方爆破施工软土地基：特点：往往不能满足承载力和变形能力的要求，施工时如果采取措施不当，往往会发生路基或建筑物地基失稳或严重下沉，造成建筑物破坏或不能正常使用，需要进行加固加固方法：换土垫层法、强夯法、振冲法、砂桩挤密法、深层搅拌法、堆载预压法、化学法等土石方爆破施工：适用环境：开挖时遇到岩石，施工现场地下障碍物的清除、旧建筑物和构筑物的拆除施工的工序：打孔放药、引爆、排渣特点：施工费用低、效率高、有震动和粉尘危害，对旧建筑物、构筑物的拆除，还可以采用静力破碎等配合施工工艺，是拆除在低震动、低粉尘、无公害的情况下进行土木工程概论第9章土木工程施工3.深基础工程施工当天然地基土层较弱且土层较厚，上部结构荷载大或对地基沉降要求较高时，可采用桩基础，墩式基础、深井基础、地下连续墙等深基础（1）桩基础施工桩基础是一种常见的深基础形式，由桩和桩顶的承台两个部分组成。按桩的施工方法，桩可分为预制桩和灌注桩两类。预制桩施工是将在工厂或施工现场预先制作好的桩用沉桩机械将桩打（压、旋、振）入土中。土木工程概论第9章土木工程施工履带式桩架—打桩施工速度快，但有噪声和振动静力压桩机—无噪声和振动，但只适用于软弱土层施工土木工程概论第9章土木工程施工灌注桩施工是在施工现场的桩位处用机械或人工成孔，然后在孔内放入钢筋笼、浇筑混凝土（或者直接浇筑混凝土）而成的一种施工方法，主要工艺过程如图所示：a成孔—b放入钢筋笼—c浇筑混凝土成孔工艺：干作业成孔、泥浆护壁成孔、套管成孔、人工成孔、爆扩成孔等。特点：能适应地层的变化、施工时振动小、噪声低、工艺要求较高、施工后混凝土需要养护且不能立即承受荷载土木工程概论第9章土木工程施工（2）墩式基础施工墩式基础是在人工或机械成孔的大直径孔中浇筑混凝土（或者放钢筋笼、浇筑混凝土）而成的大直径基础。目前，我国多用人工挖孔，故又称为大直径人工挖孔桩。墩式基础特点：端部直接支撑在岩石或坚硬土层上，桩的强度和刚度都很大，有较大的承载能力。墩式基础施工如图所示：墩式基础施工（a）在保护圈下开挖土方；（b）支模板浇筑混凝土护圈；（c）浇筑墩身混凝土土木工程概论第9章土木工程施工（3）沉井基础施工沉井是由刃脚、井筒、内隔墙等组成的呈圆形或矩形的筒状钢筋混凝土结构，多用于重型设备基础、桥墩、水泵站、取水结构、超高层建筑物的基础等施工过程：施工时首先制作井筒，然后在井筒内挖土，使井筒靠其自重沉入土中。井筒的最下端为刃脚，形状如刀刃，在沉井下沉过程中使沉井切入土中。沉井的外壁为井筒，在下沉过程中起挡土作用，同时靠其自重可以克服筒壁与土之间的摩阻力和刃脚底部的土阻力，使沉井能在自重作用下逐步下沉土木工程概论第9章土木工程施工（4）地下连续墙施工地下连续墙是深基础施工的一种有效手段。地下连续墙在开挖过程中可作为深基坑开挖的支护结构，又可作为基础的一部分承受荷载地下连续墙的优点是刚度大，，开挖时周围土体侧向变形小，既能挡土、又能挡水，施工时无振动，噪声低，可用于任何土质，深度可达百米。其缺点是成本较高，施工技术较复杂，需配备专用设备，施工中需要处理护壁的泥浆地下连续墙的施工过程：是利用专用的挖槽机械在泥浆护壁下开挖一定长度的槽段，挖至设计深度后清除沉渣、插入接头管，再用起重机将在地面上加工好的钢筋笼吊入充满泥浆的沟槽内，最后采用导管法浇筑混凝土，待混凝土初凝后拔出接头管，如此逐段进行，在地下筑成一道连续的钢筋混凝土墙壁，作为承重、止水、防渗和挡土的结构土木工程概论第9章土木工程施工安装机械筑导墙分段挖土成槽吊放接头管吊装钢筋笼浇筑水下混凝土制备泥浆注入泥浆泥浆处理、重复使用排渣拔出接头管（进行下一槽段施工）地下连续墙的一般施工工艺过程

地下连续墙施工过程示意图(a)成槽；(b)插入接头管；(c)放入钢筋笼；(d)浇筑混凝土1－已完成的单元槽段；2－泥浆；3－成槽机；4－接头管；5－钢筋笼；6－导管；7－浇筑的混凝土土木工程概论第9章土木工程施工9.1.2结构工程施工结构工程主要包括：砌筑工程、钢筋混凝土工程、预应力混凝土工程、结构安装工程等1、砌筑工程砌筑工程是指用砖、石、砌块等各种块体，以砂浆等灰浆砌筑而成的砌体结构施工。砖石结构是一种古老、传统的结构，至今仍在广泛使用。这种结构有就地取材、造价低、耐火性好以及施工简便等优点，但施工劳动强度大、生产率低、结构抗震能力差。此外，烧制粘土砖还会毁掉大量农田，现在很多地方已经禁止使用粘土砖。结构工程施工是一个综合施工过程，包括：砂浆制备、脚手架搭设、材料运输和墙体砌筑等施工过程土木工程概论第9章土木工程施工（1）脚手架施工脚手架是在施工现场为安全防护、工人操作、堆放材料的临时设施。脚手架分类：按所用材料：木脚手架、竹脚手架、钢脚手架按其与外墙的位置：外脚手架、里脚手架按脚手架的支设方式：落地脚手架、悬挑脚手架、附墙悬挂脚手架、悬吊脚手架（吊脚手架）、附着升降脚手架（爬架）、水平移动脚手架(a)－落地式脚手架；(b)－悬挑式脚手架；(c)悬吊脚手架；(d)附着升降脚手架常用外脚手架的基本形式土木工程概论第9章土木工程施工（2）砌体施工砌体所用材料：砖、硅酸盐类砖、石、砌块等块材常用的胶凝材料：砌筑砂浆砌筑过程中要运输大量材料，需要解决水平和垂直运输问题，其中垂直运输是影响施工效率的重要因素。常用的垂直运输设备有：塔式起重机：生产率高井架或龙门架：施工成本低施工的基本要求：横平竖直、砂浆饱满、灰缝均匀、上下错缝、内外搭砌、接槎牢固土木工程概论第9章土木工程施工2、混凝土结构工程混凝土结构工程包括钢筋工程、模板工程、混凝土工程等分项工程施工工艺流程图：拌制混凝土配料粗细骨料水泥水外加剂浇筑混凝土钢筋制备与安装模板安装养护拆模模板修理土木工程概论第9章土木工程施工（1）钢筋工程钢筋工程属于隐蔽工程，浇筑混凝土之前必须进行检查验收。钢筋加工包括：冷拉、冷拔、调直、切断、弯曲、绑扎、焊接、机械连接等钢筋冷加工：指在常温条件下对钢筋进行的加工，常用的有钢筋冷拉和冷拔冷拉：是将钢筋在常温下进行强力拉伸，使钢筋产生塑性变形，内部晶格变形重组后，强度高、塑性降低冷拔：是将φ6mm~φ9mm的光圆钢筋通过钨合金的拔丝模进行强力冷拔，使钢筋直径缩小、钢筋内部晶格产生塑性变形，钢筋抗拉强度大大提高，但塑性降低钢筋冷拔示意图土木工程概论第9章土木工程施工钢筋连接：钢筋连接的方法有：绑扎连接：将钢筋按规定的搭接长度搭接后，用镀锌铁丝进行绑扎。特点：施工简便，但连接是靠钢筋与混凝土粘结传递力，不如焊接连接和机械连接可靠焊接连接：常用的钢筋连接方法：对焊：用于钢筋的接长电渣压力焊和气压焊：用于竖向钢筋的接长电阻点焊：用于制作钢筋网片搭接焊：用于竖向或水平钢筋的连接机械连接：连接方法：套筒挤压连接、锥螺纹连接、直螺纹连接等特点：施工简便、速度快、连接可靠，但成本较高土木工程概论第9章土木工程施工（2）模板工程模板是使混凝土能浇筑成设计要求形状的一种模型，在混凝土施工过程中能周转使用。模板系统包括：模板、支撑、连接件对模板的要求：有足够的强度、刚度和稳定性、装拆方便，可多次周转使用、接缝不漏浆模板按材料划分：木模板、钢模板、竹胶模板、铝合金模板等木模板：优点是便于制作成各种形状、施工轻便、冬期施工有一定的保温性，缺点是需要消耗木材这种紧缺的资源，其周转次数也比钢模板少钢模板：优点是强度和刚度大、周转次数多、墙面平整等，但其自重较大。常用港模板有定形组合钢模板、大模板等组合钢模板：可以组合成各种尺寸大模板：可作为一面墙体的模板，墙面平整无接缝，但自重较大胶合模板：组装轻便、墙面平整土木工程概论第9章土木工程施工按施工方法划分：拆装式：采用最多的一种，即在浇筑混凝土前安装好模板，浇筑混凝土后达到拆模要求时将模板拆除固定式：浇筑混凝土不再拆除模板的施工方法，如利用预应力薄板，浇筑混凝土时将其作为模板使用，混凝土凝结硬化后不再拆除而称为结构的一部分移动式：先将模板组装，然后随着绑钢筋、浇筑混凝土的施工过程进行，将模板随之移动，待结构施工完成后再拆除模板体系的施工方法按工程部位划分：基础模板、柱模板、梁模板、楼板模板和楼梯模板等土木工程概论第9章土木工程施工（3）混凝土工程混凝土工程包括混凝土制备、运输、浇筑捣实、养护等施工过程。每一施工过程的施工质量都会影响最终混凝土的质量。混凝土的制备：指混凝土的配料和搅拌配料：首先要根据设计对混凝土的强度等级、耐久性、抗渗性等要求，以及施工对混凝土和易性的要求，确定混凝土的施工配合比。为保证混凝土的质量，混凝土的配料应严格控制水泥、粗细骨料、水和外加剂的质量，严格控制各种材料的配合比用量搅拌：除工程量很小时可用人工搅拌外，均应采用混凝土搅拌机搅拌。搅拌机按原理分为自落式和强制式搅拌机两种类型，其中强制式搅拌机的生产率较高。制备方式：分为施工现场制备和搅拌站集中制备两种方式，搅拌站集中制备方式可制备商品混凝土，有利于提高混凝土的制备质量、减少对环境的污染土木工程概论第9章土木工程施工混凝土的运输：运输要求：混凝土不产生离析现象、混凝土浇筑时应满足规定的塌落度、混凝土初凝前应有足够的时间浇筑和捣实运输机具（运输包括水平运输和垂直运输）施工现场常用塔式起重机和混凝土泵长距离的水平运输机具有：混凝土搅拌运输车、自卸汽车等短距离的水平运输机具有机动翻斗车、皮带运输机和双轮手推车垂直运输机具有井架、龙门架等土木工程概论第9章土木工程施工混凝土浇筑：包括浇灌和振捣两个施工过程混凝土浇灌：应分层进行，防止混凝土产生离析现象，防止离析的措施是采用溜槽运输、皮带运输、串筒和振动串筒运输混凝土。混凝土振捣：混凝土的强度、耐久性、抗渗性、抗冻性等均与混凝土的振捣密实质量有关，一般采用振动机械进行混凝土的捣实振捣机械按其工作方式有内部振动器、表面振动器、外部振动器和振动台浇筑大体积混凝土：整体性要求高、要求连续浇筑、不留施工缝。为防止产生收缩裂缝的措施有：全面分层法、分段分层法、斜面分层法水下浇筑混凝土：现在多采用导管法混凝土养护：就是在一定时间内，使混凝土保持一定的湿度和温度，以保证混凝土强度正常增长和防止混凝土出行干缩裂缝。全面分层法分段分层法斜面分层法土木工程概论第9章土木工程施工3、预应力混凝土工程预应力混凝土结构的截面小、刚度大、抗裂性和耐久性好，能充分发挥钢材和混凝土各自的性能，在土木工程中得到了广泛的应用。先张法施工：先张拉预应力钢筋，然后再浇筑混凝土构件的一种施工方法主要施工过程是在浇筑混凝土构件之前，张拉预应力钢筋并将其临时锚固在台座或钢模上，然后浇筑混凝土构件，待混凝土到达一定强度、混凝土与钢筋之间有足够的粘结力后，放松预应力钢筋，借助混凝土与预应力钢筋之间的粘结，使混凝土产生预压应力。先张法多用于中小型预应力混凝土构件的生产土木工程概论第9章土木工程施工后张法施工：是先制作混凝土构件后张拉预应力钢筋的一种施工方法主要施工过程：先制作混凝土构件并预留孔道，待混凝土达到一定强度后，将预应力钢筋传入孔道，利用张拉机具张拉预应力钢筋，然后用锚具将预应力钢筋锚固在构件端部，最后进行孔道灌浆。后张法多用于大型预制预应力混凝土构件和现浇预应力混凝土结构工程土木工程概论第9章土木工程施工无粘结预应力施工：是在后张法基础上发展起来的主要施工过程：采用表面有涂料、外面包有塑料套管的预应力筋，铺设在模板内，然后浇筑混凝土，待混凝土到达设计要求的强度后，再进行预应力筋的张拉、锚固。特点：不需要预留孔道和灌浆、施工简便、可用于曲线配筋结构。在双向连续平板、密肋板中应用比较经济合理土木工程概论第9章土木工程施工4、结构安装工程结构安装工程在现场利用起重机械，将事先制作好的单独构件安装到设计位置上的全部施工过程。结构安装工程的特点：构件类型多，需要合理进行进行平面布置和确定安装顺序；构件运输和吊装过程中受力和使用状态不同，有时需要进行吊装验算；施工高空作业多，需要加强安全技术措施。（1）起重设备起重设备包括在起重机械和索具设备两类。起重机械：将构件安装到设计位置。常用的起重机械有：桅杆式起重机，自行式起重机（有履带式、汽车式、轮胎式三种）、塔式起重机等索具设备：用来绑扎、连接构件以便于吊装的设备常用的索具设备有：钢丝绳、吊具（卡环、横吊梁等）、滑轮组、卷扬机及锚碇等土木工程概论第9章土木工程施工桅杆式起重机优点：制作简单，装拆方便、可在狭窄场地使用，起重量大（可达1000Kn以上）缺点：移动不便，服务半径小，施工速度慢，需要设置较多的揽风绳自行式起重机（有履带式、汽车式、轮胎式三种）履带式：对场地要求不高，可负载行驶，常用于单层工业厂房结构吊装汽车式：转移迅速、机动灵活，广泛用于建筑工程塔式起重机一种塔身直立，起重臂安装在塔顶并可作360°回转的起重机，有较高的起重高度、工作幅度和起重能力，吊装速度快、生产率高，常用于高层建筑施工。分类（按行走机构）：固定式、轨道式、履带式