第11章土木工程施工

土木工程概论第11章土木工程施工土木工程概论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11.1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深基础是指桩、墩、沉井、沉箱和地下连续墙等基础，深基础不仅可利用持力较好的深部土层承载力，还可以利用深基础周壁的摩阻力来共同承受上部荷载，因而承载力高、稳定性好。但其施工技术复杂、造价高、工期长。土木工程概论土方工程场地平整基坑与管沟开挖人防工程开挖地坪填土基坑回填等技术问题基坑支护基坑排水与降水土方开挖等11.1.1坑槽土方施工土木工程概论基坑支护放坡土方挖成上口大、下口小、留出一定的坡度，靠土的自稳保证土壁稳定的措施称放坡。m=b/h，称为坡度系数土木工程概论土方放坡的大小与土质、开挖深度、开挖方法、边坡留置时间长短、排水情况及附近堆土等有关。基坑（槽）放坡开挖往往比较经济，但在场地狭小地段施工不允许放坡时，一般可采用支撑护坡。土木工程概论土木工程概论钢支撑土木工程概论基坑排水与降水：在地下水位以下开挖基坑（槽）时，要排除地下水和基坑中的积水，使土体干燥，便于开挖。一般工程的土方施工中，多采用明沟集水井抽水、井点降水或两者结合的办法排除地下水。明沟排水土木工程概论井点降水井点降水：是在基坑开挖前，先在基坑四周埋设一定数量的井点管，土方开挖过程中利用抽水设备，通过井点管抽出地下水，使地下水位降至坑底以下，避免产生坑内涌水、边坡塌方现象，保证土方开挖正常进行。土木工程概论基础土方开挖基础土方的开挖分两类，人工开挖和机械挖方。土木工程概论土方常用机械设备：推土机、铲运机、挖掘机等。土木工程概论推土机：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11.1.2路基工程与软土地基施工一、路基工程分类：路堤、路堑、填挖结合路基施工可采用机械化施工法和爆破施工法。前者适用于一般土方工程，后者适用于石质路基开挖。土木工程概论路基坡脚护堤填方路段应将路基范围内的树根全部挖除并将坑穴填平压实。若坡脚附近地面横坡比较平缓时，可在坡脚处做土质护堤或干砌片石垛护堤，护堤最好用渗水性土填筑，亦可用与路堤相同土填筑。土木工程概论二、软土地基所谓软土，从广义上说，就是强度低、压缩性高的软弱土层。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、塑料排水板等土木工程概论塑料排水板是带有孔道的板状物体，插入土中形成竖向排水通道。塑料排水管加固软土地基土木工程概论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11.1.3土石方爆破施工：土木工程概论11.1.4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土木工程概论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土木工程概论钻孔桩土木工程概论斜桩施工土木工程概论人工挖孔桩土木工程概论建筑桩基工程土木工程概论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。土木工程概论墩式基础施工（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、超高层建筑物基础等。沉井施工土木工程概论沉井基础施工过程：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土木工程概论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墙体土木工程概论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土木工程概论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地下连续墙沉槽机大型钢筋笼起吊土木工程概论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。土木工程概论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指砖石块体和各种类型砌块的砌筑。它是一个综合的施工过程，包括材料运输、脚手架搭设、砌筑工艺等。11.2.1砌筑工程施工土木工程概论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）、水平移动脚手架土木工程概论(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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材料运输：有垂直运输、地面运输和水平运输。其中垂直运输是影响砌筑工程施工速度的重要因素。垂直运输的几种常用设备：履带式起重机附着式塔式起重机下旋转塔式起重机土木工程概论11.2.2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、机械连接等土木工程概论钢筋冷加工：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土木工程概论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、接缝不漏浆土木工程概论模板按材料划分：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土木工程概论组合钢模板土木工程概论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成为结构的一部分–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。土木工程概论•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。土木工程概论混凝土的