建筑工程施工技术 教学课件 ppt 作者 李伟 王飞 绪论、土方、桩

,建筑施工技术,绪 论,一、建筑业及建筑工程施工的特点 建筑业是一个古老的行业。提供了人类“衣、食、住、行”四大基本需求中的“住”，也是实现“衣、食、行”的先导产业。及至现代，建筑业更成为社会进步的标志性产业。 建筑工程施工的特点： （1）建筑物的单件性决定了建筑施工没有固定不变的模式 ； （2）建筑物的固定性决定了建筑施工的基本原则应因地制宜； （3）建筑物体型庞大，建筑施工必须把握施工方案多样性,二、建筑施工技术课的研究对象、任务和学习方法 研究的主要内容是：建筑工程中主要工种工程施工的工艺原理和施工方法，和保证工程质量和施工安全的技术措施。 使建筑施工做到技术和经济的统一。 学习坚持理论联系实际的学习方法。,三、现代建筑工程施工技术发展概述 基础工程施工技术 上部结构施工技术 四、对我国当前施工技术水平的认识 劳动效率低，还是一个劳动密集型的产业。 现代高科技含量较低。 专项施工技术的专业化程度低。,中央电视台新台址“力与美的雕塑”,第一章 土方工程,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。 常见的土方工程有场地平整、基坑（槽）及管沟开挖、地坪填土及基坑回填等。 土方工程施工的特点是：面广量大、劳动繁重、大多为露天作业、施工条件复杂。,第一节 土的分类与性质,一、土的分类与工地鉴别方法 根据土的开挖难易程度，将土分为松软土、普通土、坚土、砂砾坚土、软石、次坚石、坚石、特坚石等八类。 普氏分类：,二、土的工程性质 土的含水量 土中水的质量与固体颗粒质量之比，以百分率表示。 式中 m1含水状态时土的质量（kg）； m2烘干后土的质量（kg）； mw土中水的质量（kg）； ms固体颗粒的质量（kg）。,土的可松性 自然状态下的土经开挖后，内部组织破坏，其体积因松散而增加，以后虽经回填压实，仍不能恢复其原来的体积 土的可松性用可松性系数表示 Ks土的最初可松性系数； Ks'土的最终可松性系数；,土的渗透性 指土体被水透过的性质 达西 定律,第二节 土方量计算,一、场地平整土方量计算 （一）场地设计标高的确定 选择设计标高时，需考虑以下因素： 满足生产工艺和运输的要求； 尽量利用地形，以减小挖填土方量； 场地内的挖方、填方尽量平衡且土方量最小； 场内要有一定的泄水坡度（i2%），以满足排水的要求； 考虑最高洪水水位的要求； 满足市政道路与规划的要求。,1初步确定场地设计标高H0 初步确定场地设计标高是根据场地挖填土方量平衡的原则进行,式中： N场地中方格的个数； H1一个方格仅有的角点标高（m）； H2两个方格共有的角点标高（m）； H3三个方格共有的角点标高（m）； H4四个方格共有的角点标高（m）。,2.场地设计标高H 0的调整H n H0系一理论值，需要考虑以下因素调整： 土的可松性的影响； 泄水坡度的影响； 设计标高以上的填方工程，或者设计标高以下的挖方工程； 将部分挖方就近弃于场外，或部分填方就近取于场外；,(二)场地平整土方量的计算 对于地形较平坦地区，一般采用方格网法 1计算场地各方格角点的施工高度 h n = H nH n 式中：h n角点施工高度， “+”为填，“-”为挖； H n角点的设计标高； H n角点的自然标高。,2确定“零线” “零线”是方格网中的挖填分界线,3计算方格挖填土方量 按“四方棱柱体法”计算 全挖（或全填）,两挖两填 挖方部分土方量为： 填方部分土方量为：,三个角点为挖，另一角点为填 挖方量 填方量,4计算边坡土方量 土方边坡一般用边坡坡度和边坡坡度系数表示。 式中： m边坡坡度系数，m=b/h。,场地边坡平面图,三角棱锥体边坡体积 式中：L1边坡的长度； A1边坡的端面积,三角棱柱体边坡体积 两端横断面面积相差不大时： 两端横断面面积相差很大时： 式中：L4边坡的长度； A1、A2、A0边坡两端及中部横断面面积。,5计算土方总量 将挖方区（或填方区）所有方格计算的土方量和边坡土方量汇总,二、基坑（槽）、管沟土方量计算 （一）基坑土方量的计算 式中 H基坑挖深(m)； A1、A2基坑上、下两底面积(m2)； A0基坑中截面的面积(m2)。,基槽、管沟土方量的计算 式中 Li第i段的长度（m）； Ai1、Ai2分别为第i段两端部的截面面积（m2）； Ai0第i段中截面面积（m2）。,第三节 基坑（槽）降水,一、明排水法 排水沟 ；集水井； 抽水泵（主要性能有流量、扬程和功率等）,明沟排水法使用条件： 适用水流较大的粗粒土层的排水、降水，可以用于渗水量较小的粘性土层降水。但不适宜于细砂土和粉砂土层。 二、流砂及其防治 当基坑（槽）挖土到达地下水位以下，而土质是细砂或粉砂，又采用明沟排水法时，坑（槽）底下面的土会形成流动状态，随地下水涌入基坑，这种现象称为流砂。,（一）动水压力 静力平衡方程,（二）流砂产生的原因 当动水压力等于或大于土的浸水容重时，即： 则土颗粒失去自重，处于悬浮状态，土的抗剪强度等于零，土颗粒随渗流的水一起流入基坑（槽），即发生流砂现象。 当地下水位越高，坑（槽）内外水位差愈大时，动水压力愈大，愈容易发生流砂现象。,具备下列性质的土，有可能发生流砂现象。 土的颗粒组成中，粘粒含量小于10，粉粒（颗粒为0.005mm0.05mm）含量大于75； 颗粒级配中，土的不均匀系数小于5； 土的天然孔隙比大于43； 土的天然含水量大于30。 在可能发生流砂的土质处，基坑（槽）挖深超过地下水位线0.5m左右，就会发生流砂现象。,（三）流砂的防治 防止流砂的途径： 1）减小或平衡动水压力 2）改变动水压力的方向，设法使动水压力的方向向下 3）截断地下水流 其具体措施如下： 1）在枯水期施工 2）打板桩法 3）水下挖土法 4）地下连续墙、地下连续灌注桩 5）人工降低地下水位,三、人工降低地下水位 人工降低地下水位的方法有： 轻型井点 喷射井点 电渗井点 管井井点（大口井） 渗井 重点介绍轻型井点的理论和大口井的成功经验,（一）轻型井点,1.轻型井点设备 轻型井点设备主要包括： 井点管 滤管 集水总管 抽水设备（真空泵与射流泵）,真空泵轻型井点（主机由真空泵、离心水泵和水气分离器组成）,射流泵轻型井点（主机由射流泵、离心泵、循环水箱等组成）,2.轻型井点布置 （1）平面布置 单排井点：当基坑或沟槽宽度小于6m，水位降低值不大于6m时,双排井点：如基坑宽度大于6m或土质不良，渗透系数较大时 环形井点：当基坑面积较大（L/B5，降水深度S5m,坑宽B小于2倍的抽水影响半径R）时,（2）高程布置 井点管的埋置深度H（不包括滤管） 式中 H1井点管埋设面至基坑（槽）底的距离（m）； h基坑（槽）底面至降低后地下水位的距离， 一般为0.5m1.0m； I 地下水降落坡度，环形、双侧井点为1/10， 单排井点为1/4； L井点管至基坑（槽）中心的水平距离（单排井点为井点管至基坑（槽）另一侧的水平距离,3.轻型井点计算 （1）井点系统涌水量的计算 水井种类： 承压井和无压井 完整井和非完整井,无压完整井井点系统总涌水量计算,式中： Q井点系统的涌水量（m3/d）； K含水层渗透系数（m/d）； H潜水含水层厚度（m）； S水位降低值（m）； R抽水影响半径（m）， r0环状井点系统的换算半径（m），,无压非完整井环形井点系统总涌水量计算,式中： H0有效抽水影响深度（m） R抽水影响半径（m）,（2）井点管数量与井距的确定 单根井点管的出水量q（m3/d） 式中 d滤管直径（内径）（m）； l滤管长度（m）； K土的渗透系数（m/d） 井点管数量n 井点管间距D（m）,（3）抽水设备的选择 真空泵的选用 干式真空泵常用的型号有W5、W6型，真空度最大可达1.0×105Pa。总管长度小于100m时可选用W5型，总管长度小于120m可选用W6型。 离心泵的选用 一般采用单级离心泵，其型号根据流量、吸水扬程及总扬程而定 。 射流器的选用 射流器常用型号有QJD45、QJD60、QJD90、JS-45，根据基坑（槽）的涌水量及总管、井点管根数确定射流器的大小和台数。,4.轻型井点安装 轻型井点的安装程序是： 先挖井点沟槽、排放总管， 再冲孔沉设井点管， 用弯联管将井点管与总管接通， 最后安装抽水设备， 进行试抽、检查、修整后正常使用。,井点管的埋设过程：制孔和埋管。 井点管的制孔有三种方法： 射水法 冲孔或钻孔法 套管法 井点管的埋管： 在井点管与孔壁之间填灌砂滤层和封口，以防孔壁塌土。,5.轻型井点使用 试抽 连续抽水，细水长流 “先大后小，先混后清” 检查有无堵塞“死井” 6.轻型井点降水设计实例,（二）喷射井点,设备主要有： 喷射井点：喷射器由喷嘴、混合室、扩散室等组成 高压水泵（或空气压缩机） 管路 适用：K=350m/d的砂土最有效，在K=0.13m/d的粉砂、淤泥质土中效果也显著。降水深度可达8m20m,（三）电渗井点,以原有的井点管（轻型井点或喷射井点）本身作为阴极，沿基坑（槽）外围布置；以钢管（50mm75mm）或钢筋（ 25mm 以上）作阳极，埋在井点管内侧 通入直流电后带负电荷的土颗粒自阴极向阳极移动（即电泳现象），使土体固结；带正电荷的孔隙水自阳极向阴级移动（即电渗现象） 工作电压不宜大于60V，土中通电时的电流密度宜为0.5A/m21.0A/m2 适用：土的渗透系数很小（K0.1m/d ）,（四）管井井点（又称大口径井点） 1.管井井点系统主要设备 滤水井管 吸水管 水泵 2.管井布置及埋设 每隔10m50m设置一口井 3.井管的拔出 可拔出重复使用,第四节 土方机械化施工,一、土方施工前的准备工作 场地清理 地面水排除 修好临时设施及供水、供电、供压缩空气管线，并试水、试电、试气 修建运输道路 作好设备运转 编制土方工程施工作业计划,二、土方边坡与土壁支护 （一）放坡开挖 1.放坡的形式,2.影响土方边坡稳定的因素 土体内抗剪强度降低 土体所受剪应力增加 3.放坡坡度及安全保证措施 放坡起点深度 放坡最陡坡度,（二）土壁支护 由围护结构和撑锚结构两部分组成。 围护结构为垂直受力部分，主要承担土压力、水压力、边坡上的荷载，并将这些荷载传递到撑锚结构。 撑锚结构为水平部分，除承受围护结构传递来的荷载外，还要承受施工荷载（如施工机具、堆放的材料、堆土等）和自重。,三、土方机械开挖 1.推土机 推土机由动力机械和工作部件两部分组成 推土机行走方式有轮胎式和履带式两种，铲刀的操纵机构有索式和油压式两种,适用于挖土深度不大的场地平整，铲除腐植土，并推到附近的弃土区；开挖深度不大于1.5m的基坑（槽）；回填基坑（槽）、管沟；推筑高度1.5m内的堤坝、路基；平整其它机械卸置的土堆；推送松散的硬土、岩石和冻土；配合铲运机、挖土机工作等；卸下铲刀还可牵引其它无动力的土方机械。 可推掘一四类土壤，对三四类土宜事先翻松。 推运距离宜在100m以内，以40m60m效率最高。 采用下坡推土、并列推土、分批集中一次推送、槽形推土等方法来提高生产效率。,2.铲运机 铲运机由牵引机械和铲斗组成。 按行走方式分为牵引式铲运机和自行式铲运机；按铲斗操纵系统分为液压操纵和机械操纵两种。,特点是能综合完成挖土、运土、平土或填土 常应用于大面积场地平整，开挖大型基坑、沟槽以及填筑路基、堤坝等。最宜于铲运场地地形起伏不大、坡度在20°以内的大面积场地，土的含水量不超过27的松土和普通土； 平均运距在1km以内特别在600m以内的挖运土方； 铲运机的开行路线 ：环行路线 和“8”字形路线,3.单斗挖土机 根据其工作装置的不同，分为正铲、反铲、抓铲和拉铲四种。 常用斗容量为0.5m32.0m