土石方工程全面讲义.

2020/1/31土木工程施工技术ConstructionTechnologyofCivilEngineering陈墨[e-mail]2020/1/32金茂大厦工程概况及施工特点:建筑高度为420.5米的“中华第一高楼”，钢结构总重为1.9万吨。三道重达分别重1200-1600吨的外伸桁架采用了世界超高钢结构的最新设计和最新技术；38米高的四层塔楼在385米高空采用双机抬吊整体安装；工程采用独创的“3X间隙测量法，使大楼的垂直偏差达到二十万分之一。优于国际公认的美国标准。获奖奖项及科技创新:获美国伊利诺斯州工程协会授予1998年最佳结构大奖。1999年度获国家科技进步一等奖。2020/1/33东方明珠上海广播电视塔工程概况及施工特点:高度468米的亚洲第一高塔。三个直径分别为50米、45米及14米的巨型钢结构球体，分别重450吨800吨50吨;最引人瞩目的是长118米、重450吨的钢天线桅杆采用钢绞线悬挂承重、计算机控制液压整体提升以及高重心、无配重保持平衡等一系列全新技术在400米高空成功实施安装。获奖奖项及科技创新:获国家优秀发明二等奖1995年获建设部科技进步二等奖1996年获上海优秀发明十年成就金奖1996年获上海优秀发明一等奖1995年获上海市科技进步二等奖2000年荣获首届中国土木工程（詹天佑）大奖。2020/1/34CCTV大楼沈阳房地产交易中心2020/1/35浦东国际机场航站楼工程概况及施工特点:总建筑面积达16万平方米，钢结构总重3万余吨。主楼的“巨鸥”型钢屋盖采用了“地面节间拼装，屋面空间组装，区段整体移位计算机同步控制”，该屋盖翼展达140米，牵引重量达1200吨。月钢结构安装量达到6000吨获奖奖项及科技创新:钢结构安装技术获得1999年上海市科技进步二等奖2000年度荣获中国建筑工程鲁班奖。2020/1/36浦东国际机场沈阳方圆大厦2020/1/372020/1/38天津体育馆2008北京奥运会主体育场2020/1/39合肥五里墩立交桥安徽最长的隧道大房郢水库与董铺水库隧道，长1058m，为双向隧道。2020/1/310高速公路地面隧道2020/1/311悉尼歌剧院2020/1/3122020/1/3132020/1/3142020/1/3152020/1/3162020/1/3172020/1/318•巴林世贸中心，高度超过240公尺、直入云霄的两栋50层大楼，屹立在波斯湾岸。这座独特的建筑有部分供电来自风力发电─对此种摩天大楼而言，实为革命性的设计。2020/1/319土木工程施工施工技术施工组织（项目管理）绪论土木工程施工技术——是一门研究土木工程施工中各主要工种工程的工艺原理、技术方案和施工方法的学科。2020/1/320一、课程内容(房屋施工的全过程)1、土石方工程2、地基与基础工程3、砌体工程4、钢筋混凝土结构工程5、预应力混凝土工程6、高层建筑施工7、防水工程8、装饰工程二、课程研究对象本课程研究的是土木工程，包括建筑工程、道路与桥梁工程、矿井建设等专业领域施工技术的一般规律。三、课程教学目的是使学生掌握土木工程施工的基础知识，基本理论和决策方法，使学生具有解决土木工程施工中施工技术问题的初步能力。2020/1/321四、课程基本要求1、了解建筑工程施工中各主要工种工程施工工艺，掌握施工方案拟定的基本方法。2、具有分析处理施工技术问题的初步能力。3、对现行施工验收规范、规程和质量标准有所了解。五、课程特点综合性、工艺性、实践性、操作性较强六、学习方法注意：理论联系实际和知识的综合运用。掌握三个基本点：基本概念、基本原理、基本计算2020/1/322七、课程在建筑工程中的地位建筑工程的四个阶段八、建设部推广的十项新技术1、深基坑支护技术2、高强高性能混凝土技术3、高效钢筋和预应力混凝土技术4、粗钢筋连接技术5、新型模板和脚手架应用技术6、建筑节能和新型墙体应用技术7、新型建筑防水和塑料管技术8、钢结构技术9、大型构件和设备的整体安装技术10、企业的计算机应用和管理技术勘测设计施工验收2020/1/3231土方工程所有建筑工程的施工,都是由土方工程开始的,我们的施工技术课程也就由此开始。内容提要：1、土石方种类及现场如何鉴别。2、土石方的施工方法以及机械化施工。重点：1、边坡的稳定2、施工排水3、填方的压实4、土石方施工机械的性能和如何提高生产效率。5、质量事故原因的分析及如何防治和根治。2020/1/324工作内容：挖掘、支护、填筑、地下水控制。学习要求：1、了解土石方的种类及现场如何鉴别；了解常用土石方的施工机械性能和如何选用。2、熟悉土坡失稳的原因和产生流沙的原因。3、掌握土石方工程常见的质量事故的预防措施和根治方法。2020/1/3251.1概述一、土方工程的分类及施工特点：(一)分类：1、场地平整定义：是将天然地面改造成所要求的设计平面时所进行的土石方施工全过程。特点：工作量大（如土方量数百万平方米以上）、劳动繁重（如工期长）、施工条件复杂（如气候、水文、地质条件）等。准备工作：地形图、工程地质、水文地质勘察资料；原有地下管道、电缆和地下构筑物资料；土石方施工图等。2020/1/3262、基坑（槽）、管沟施工定义：指开挖宽度在3m以内的基槽或开挖底面积在20m2以内的土石方工程。特点：要求开挖的标高、断面、轴线准确；土石方量少；受气候影响较大（冰冻、下雨等）；2020/1/3272020/1/3282020/1/3293、地下大型土石方工程定义：对人防工程（地下停车库？）、大型建筑物的地下室、深基础施工等而进行的地下大型土石方开挖。4、土石方填筑（回填工程）定义：对低洼处用土石方分层填平。特点：大型土石方填筑—与场地平整同时进行、交叉施工；基坑、基槽、管沟回填—地下工程施工完毕后进行。2020/1/330二土的工程分类根据土方开挖的难易程度，将土分为八类及16个级别。一～四类为土;五～八类为岩石。2020/1/331土的类别土的级别土的名称开挖方法及工具一类土（松软土）Ⅰ砂；亚砂土；冲积砂土层；种植土；泥炭（淤泥）用锹、锄头挖掘二类土（普通土）Ⅱ亚粘土；潮湿的黄土；夹有碎石、卵石的砂、种植土、填筑土及亚砂土用锹、锄头挖掘；少许用镐翻松三类土（坚土）Ⅲ软及中等密实的粘土、重亚粘土、干黄土及含有碎石、卵石的黄土、亚粘土；压实的填筑土主要用镐，少许用锹、锄头挖掘，部分用锲子及大锤四类土（砂砾坚土）Ⅳ重粘土及含有碎石、卵石的粘土；粗卵石；密实的黄土；天然级配的砂石；软泥炭碳岩及蛋白石先用镐、撬棍，然后用锹挖掘，部分用锲子及大锤五类土（软石）Ⅴ-Ⅵ硬石炭纪粘土；中等密实的页岩、泥岩；白垩土；胶结不紧的砾岩；软的石灰岩用镐或撬棍、大锤挖掘，部分用爆破方法六类土（次坚石）Ⅶ-IX泥炭岩；砂岩；坚实的页岩、泥灰岩、密实的石灰岩；风化花岗岩、片麻岩用爆破方法开挖，部分用镐七类土（坚石）X-XIII大理岩；辉绿岩；玢岩；粗、中粒花岗岩；坚实的白云岩、砂岩、砾岩、片麻岩、石灰岩；风化痕迹的安山岩、玄武岩用爆破方法开挖八类土（特坚石）XIV-XVI安山岩；玄武岩；花岗片麻岩；坚实的细粒花岗岩、闪长岩、石英岩、辉长岩、辉绿岩、玢岩用爆破方法开挖土的工程分类2020/1/332三土的工程性质(一)土的密度:1天然密度ρ天然密度是指土在天然状态下单位体积的质量，用ρ表示，即m——土体的质量；V——土的天然体积。vm土的总体积气水土气水土mmg2020/1/3332干密度ρd单位体积土中固体颗粒的质量，用ρd表示，即ms——土中固体颗粒的质量。V——土的天然体积vmds2020/1/334干密度工程意义：在填土压实时，土经过打夯，质量不变，体积变小，干密度增加，我们通过测定土的干密度ρd，从而可判断土是否达到要求的密实度。干密度—评定土体密实度的标准2020/1/335(二)土的密实度:通常用密实度表示土的紧密程度。土的密实度=土的实际干密度/土的最大干密度土的最大干密度用击实试验测定。土的实际干密度用环刀法测定。2020/1/336土的实际干密度一般用环刀法测定，用一个体积已知的环刀切入土样中，上下端用刀削平，称出质量，减去环刀的质量，与环刀的体积相比，即得到土的天然密度。(环刀高20mm，内径61.8mm或79.8mm，环刀重w2，环刀+土重w1）2020/1/337自然状态下的土,经开挖后,其体积因松散而增加,以后虽经回填压实,仍不能恢复成原来的体积.土的这种性质称为可松性.土的可松性大小用可松性系数表示:式中:Ks——最初可松性系数;Ks’——最终可松性系数;V1——土在自然状态下的体积(天然密实土)；V2——土经开挖后松散状态下的体积(松土)；V3——土经回填压实后的体积(压实土)。V1V3V21KS′KS(三)土的可松性:312VVV2020/1/338工程意义：①最初可松性系数KS自然状态下的土，经开挖成松散状态后，其体积的增加，用最初可松性系数表示。②最终可松性系数K/S自然状态下的土，经开挖成松散状态后，回填夯实后，仍不能恢复到原自然状态下体积，夯实后的体积与原自然状态下体积之比，用最终可松性系数表示。2020/1/339说明：（1）计算土方量：用天然密实土的体积V1（2）土方运输：用松土的体积V2，考虑KS（3）土方回填：用压实土的体积V3，考虑KS′土的类型KsKs’一类土1.08～1.171.01～1.03二类土1.14～1.241.02～1.05三类土1.24～1.301.04～1.07四类土1.26～1.451.06～1.20五类土1.30～1.501.10～1.30六类土1.45～1.501.28～1.30土的可松性系数2020/1/340例.建筑物外墙为条形毛石基础，基础平均截面面积为3.0m2,基坑深2.0m，底宽为1.5m，地基为亚粘土，计算100延米长的基槽土方挖方量、填土量和弃土量。（边坡坡度1：m=1：0.5；Ks=1.30，K/s=1.05）2020/1/341图1-3BH解：m叫边坡坡度系数，m=B/HB=mH=0.5×2=1.0m挖土体积=截面面积×长33332603.1)300500(21005.13005003001000.350010022)115.1(5.1mmmm运输量填方量基础体积挖方量2020/1/342土体孔隙中的自由水在重力作用下会产生流动,水流通过土中空隙的难易程度叫土的透水性.土的透水性是土的水力学主要性质之一.(四)土的透水性:Lh2h1vAB达西(H.Darcy)定律:V=K·————=K·Ih1-h2L式中:I=————=---称为水力坡度;K----渗透系数(m/h,m/d,cm/s)为一比例系数,当I=1.0时,V=Kh1-h2LhL2020/1/343土的类型K(m/d)土的类型K(m/d)漂石(无砂质充填)500～1000粉砂0.5～1卵石100～500黄土0.25～0.5砾石50～150粘砂土0.1～0.5粗砂20～50轻砂粘土0.05～0.1中砂5～20重砂粘土0.001～0.05细砂1～5粘土0.001渗透系数K经验近似值2020/1/344(五)土的含水量:土中所含水分质量与土颗粒质量的比值。%100221GGG式中:ω——土的含水量G1——含水状态时土的质量；G2——1050C烘干后土的质量。G1-G2=水份的质量.干土:ω5%潮湿土:5%≤ω≤30%湿土:ω30%2020/1/3451.2土石方工程的机械化施工一、推土机1、组成：拖拉机推土铲刀2、行走方式：履带式轮胎式3、铲刀操纵方式：钢丝绳操纵液压操纵4、特点：操纵灵活，运转方便，所需工作面较小，功率大，行驶快，易于转移，能爬300左右的缓坡。2020/1/3465、适用范围：多用于清理场地，平整土地，开挖深度不大的基坑，填平沟槽以及配合铲运机、挖土机等工作。此外，在推土机后面，可安装松土装置，破松硬土或冻土，也可以拖挂羊足碾，进行