11土木工程概论

主要内容11.1基础工程施工11.2结构工程施工11.3现代施工技术11.4施工组织11.5施工技术发展展望土木工程施工土木工程施工是生产建筑产品的活动。土木工程施工包括施工技术和施工组织两大部分。土木工程施工与土木工程材料、材料力学、结构力学、土力学混凝土结构、钢结构等课程联系紧密，具有很强的实践性。施工技术

施工技术是以各工种工程（土方工程、桩基础工程、混凝土结构工程、结构安装工程、装饰工程等）施工的技术为研究对象，以施工方案为核心，结合具体施工对象的特点，选择最合理的施工方案，决定最有效的施工技术措施。施工组织

施工组织以科学编制一个工程的施工组织设计为研究对象，编制出指导施工的施工组织设计，合理地使用人力物力、空间和时间，着眼于各工种工程施工中关键工序的安排，使之有组织、有秩序地施工。规范等级施工规范、规程作为全国土木工程施工必须共同遵守的准则和依据，它分为国家、行业（部）、地方和企业四级。11.1基础工程施工基础工程主要包括：土石方工程和建筑物、构筑物底部的基础工程。土石方工程简称为土方工程，主要包括土(或石)的挖掘、填筑和运输等施工过程以及排水，降水和土壁支撑等准备和辅助过程。在基础或管沟土方施工中，防止塌方的主要技术措施是放坡和坑壁支撑（支护）。11.1.1坑槽土方施工1.

土方边坡与土壁支护(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－斜撑坑壁支撑方式在一般工程的基础施工中，多采用明沟集水井抽水、井点降水或二者相结合的办法排除地下水。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。2.

基坑排水与降水

基础土方的开挖方法分两类：人工挖方和机械挖方。土方机械常用的有推土机、铲运机、挖掘机等。3.

基础土方的开挖

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、回填土方等铲运机：能综合完成铲土、运土、卸土、填筑、压实等工作正铲挖掘机：挖掘力最大，适用于开挖停机面以上的土方反铲挖掘机：主要用于开挖停机面以下的土方抓铲挖掘机：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、堤坝等路基是公路与铁路工程的基础，路基按填挖方式不同分为：路堤、路堑和填挖结合三种类型。一般土方工程可采用机械化施工法，石质路基开挖可采用爆破施工法。11.1.2路基工程与软土地基施工

1.

路基工程

软土：强度低、压缩性高的软弱土层。软土地基加固的方法有：塑料排水板、换填土、砂井、生石灰桩、粉喷桩、旋喷桩、挤实砂桩等加固施工方法。塑料排水板原理：塑料排水板用插板机插入软土地基，在上部预压荷载作用下，软土地基中空隙水由塑料排水板排到上部铺垫的砂层或水平塑料排水管中，由其他地方排出，加速软基固结。砂井(砂桩)：指的是为加速软弱地基排水固结，在地基中钻孔，灌入中、粗砂而成的排水柱体。将砂灌入织袋放进孔内形成的井，称袋装砂井。

2.

软土地基

11.1.3石方爆破适用环境：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。石方爆破的工序有：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，也可用于对旧建筑物、构筑物的拆除。

11.1.4深基础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：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。灌注桩施工：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。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预制桩施工工艺灌注桩施工工艺成孔放钢筋笼浇筑混凝土2.墩基础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。3.沉井基础沉井是由刃脚、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。4.地下连续墙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。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－浇筑的混凝土地下连续墙优缺点地下连续墙的优点：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，深度可达百米以上。缺点：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。11.2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。11.2.1

砌筑工程施工1.

砌筑材料与砌筑脚手架砌筑工程所用材料主要是砖、石或砌块以及砌筑砂浆。砌筑用脚手架是砌筑过程中堆放材料和工人进行操作的临时性设施。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）、水平移动脚手架脚手架分类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（塔吊）：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

2.材料运输与砌体施工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：11.2.2

钢筋混凝土工程施工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钢筋工程主要包括：钢筋的进场检验、加工、成型和绑扎安装，以及钢筋的冷加工和连接等施工过程。A、钢筋检验对钢筋的验收包括外观检查和按批次取样进行机械性能检验，合格后方可使用。B、钢筋冷加工为了提高钢筋的强度，节约钢材，满足预应力钢筋的需要，工地上常采用冷拉、冷拔的方法对钢筋进行冷加工。1.钢筋工程冷拉：是在常温条件下，以超过原来钢筋屈服点强度的拉应力，在金属材料的两端施加拉力，使材料产生拉伸变形的方法。屈服强度提高，韧性变差。冷拔：是指在材料的一端施加拔力，使材料通过一个模具孔而拔出的方法，模具的孔径要较材料的直径小些。冷拔加工使材料除了有拉伸变形外还有挤压变形，冷拔加工一般要在专门的冷拔机上进行。C、钢筋连接钢筋连接的方法有三种：绑扎搭接连接、焊接连接及机械连接。1.钢筋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2.模板工程混凝土工程包括制备、运输、浇筑、养护等施工过程。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。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。3.混凝土工程施工运输要求：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、龙门架等混凝土的运输混凝土浇筑：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。混凝土的浇筑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。施工方法有：①先张法施工；②后张法施工；③无粘结预应力混凝土施工。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。先张法多用于中小型预应力混凝土构件的生产。11.2.3

预应力混凝土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。11.2.3

预应力混凝土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。11.2.3

预应力混凝土工程施工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。11.2.4结构安装工程施工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。桅杆式起重机塔式起重机(塔吊）汽车式起重机2.结构安装结构安装可以分为：按单个构件吊装，吊至安装位置后组拼成整体结构；地面拼装后整体吊装；特殊安装法施工三类。特殊安装法施工常用的方法有：升板法、顶升法、滑移法等。升板法顶升法滑移法11.2.5钢结构工程施工尽可能在工厂或预制场地焊接拼成整个网架，尽量减少高空作业量。1.

空间网格结构安装2.

网壳结构安装可采用网架施工的各种方法，但可根据网壳特点选用特殊的安装方法，达到经济合理的要求。产品的多样性与施工的单件性产品的固定性与施工的流动性产品的综合性与施工的复杂性产品的庞体性与施工的长期性11.3现代施工技术11.3.1现代施工的特点A、人工地基施工技术（地基加固、承载桩、钢管桩等技术）；B、基坑支护技术（包括挡土结构、防水帷幕、支撑技术、降水技术及环境保护技术等方面）。C、大体积混凝土施工技术（日本定义：三个方向的最小尺寸超过800mm）D、逆作法施工技术11.3.2现代施工技术1.基础工程施工技术先沿建筑物地下室轴线或周围施工地下连续墙或其他支护结构，同时建筑物内部的有关位置浇筑或打下中间支承桩和柱，作为施工期间于底板封底之前承受上部结构自重和施工荷载的支撑。然后施工地面一层的梁板楼面结构，作为地下连续墙刚度很大的支撑，随后逐层向下开挖土方和浇筑各层地下结构，直至底板封底。同时，由于地面一层的楼面结构已完成，为上部结构施工创造了条件，所以可以同时向上逐层进行地上结构的施工。如此地面上、下同时进行施工，直至工程结束。

逆作法施工技术简介（1）模板技术（爬模体系、滑模体系、液压整体提升模扳体系、分块提升式大模板、升板机整体式提升模板脚手体系等）。滑模和爬模区别：滑模是要通过轨道和液压千斤顶来提升，爬模是通过自身的爬升架，在已浇筑的砼上通过爬架和锚锥来固定，将爬架上的荷载传到砼上。滑模是在模板与混凝土保持接触互相摩擦的情况下逐步整体上升的。爬模上升时，模板已脱开混凝土，模板不与混凝土磨擦。

2.上部施工技术（2）钢筋施工技术（钢筋点焊网片、预应力技术）。（3）混凝土技术（混凝土组分的发展、混凝土强度的发展、商品混凝土及泵送混凝土、高性能混凝土及其发展）。（4）结构吊装技术（整体提升吊升、平面滑行安装技术）。（5）房屋工厂的设想与实践2.上部施工技术（1）地下长距离管沟、隧道施工技术（盾构法、顶管法施工技术、沉管法施工技术、冻结法施工）。（2）桥梁施工技术（斜拉桥、悬索桥）3.特殊施工技术施工组织设计：是指导施工全过程的技术经济文件。它根据建筑产品及其生产的特点，按照产品生产规律，运用先进合理的施工技术和流水施工基本原理方法，使建筑工程施工得以实现有组织、有计划的连续均衡生产，从而达到工期短、质量好、成本低的效益目的。11.4施工组织①工程概况；②施工方案选择；③施工进度计划；④施工平面布置图；⑤主要技术经济指标；⑥质量、安全保证体系。11.4.1施工组织设计的内容根据工程特点、规模大小及施工条件差异、编制深度和广度上的不同