土木工程施工课件-1-6章.ppt
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1、编辑课件1 二00九年春季教案 (土木工程专业061062班) 土土木木工工程程施施工工 主讲教师 祝彦知 中原工学院 二00九年年三月编辑课件2课程简介课程简介 n课程的性质与特点课程的性质与特点n性质性质:土木工程施工土木工程施工是土木工程专业的一门重要是土木工程专业的一门重要的的专业课专业课,也是土木工程专业的,也是土木工程专业的必修课必修课之一;土木工之一;土木工程施工是研究各主要工程的施工技术与组织的基本规程施工是研究各主要工程的施工技术与组织的基本规律、以及各专业方向的专业施工技术的学科。律、以及各专业方向的专业施工技术的学科。n特点:涉及面广、综合性与实践性强、社会性广、发特点:
2、涉及面广、综合性与实践性强、社会性广、发展迅速。展迅速。n课程学习要求:掌握各工种工程施工工艺原理和工艺课程学习要求:掌握各工种工程施工工艺原理和工艺操作要点;掌握网络计划技术;掌握单位工程施工组操作要点;掌握网络计划技术;掌握单位工程施工组织设计及施工组织总设计的基本方法织设计及施工组织总设计的基本方法。 编辑课件3n课程的重要性课程的重要性n就业就业n是注册监理工程师、注册造价工程师、注册建造师等各类注册是注册监理工程师、注册造价工程师、注册建造师等各类注册考试占有很大比重;考试占有很大比重;n将来到建筑公司、房地产公司、监理、造价、咨询公司必须要将来到建筑公司、房地产公司、监理、造价、咨
3、询公司必须要掌握的课程。掌握的课程。n深造(考研)深造(考研)n土木类专业研究生综合考试必考内容土木类专业研究生综合考试必考内容n报考工程管理类、施工类、结构工程(施工管理方向)必考课报考工程管理类、施工类、结构工程(施工管理方向)必考课程。程。编辑课件4 学习要求学习要求 n三点:三点:n课前要预习,上课要带书,讲授、自学和讨论相结课前要预习,上课要带书,讲授、自学和讨论相结合。合。n上课要集中精力,认真听,重点记。上课要集中精力,认真听,重点记。n先读书,后做作业,按时交作业。先读书,后做作业,按时交作业。n平时注意观察。平时注意观察。n平时成绩平时成绩20%n期末成绩期末成绩 80%成绩
4、成绩评定评定编辑课件5编辑课件6主要讲授内容n1.1 土的工程分类与性质n1.2 土方量的计算与调配n1.3 土方工程的准备工作n1.4 土方工程施工n1.5 路基工程施工n1.6 软土地基加固n1.7 石方爆破编辑课件7学习目标:学习目标: (1)熟悉土的工程分类、土方工程施工准备与辅助工熟悉土的工程分类、土方工程施工准备与辅助工作内容作内容; (2)常用土方施工机械的施工特点,土方工程质量标常用土方施工机械的施工特点,土方工程质量标准与安全技术;准与安全技术; (3)掌握土方量计算方法,基坑、基槽、场地平整掌握土方量计算方法,基坑、基槽、场地平整的抄平与放线、开挖,土方填筑与压实。的抄平与
5、放线、开挖,土方填筑与压实。 (4)了解爆破工程原理及安全措施;了解爆破工程原理及安全措施; 编辑课件8学习要点:学习要点: 结合土的工程分类和物理性质学习土方工程的内容及施工结合土的工程分类和物理性质学习土方工程的内容及施工特点,对常用土方机械及土方施工工艺的学习要注意身边特点,对常用土方机械及土方施工工艺的学习要注意身边工地的施工过程进行印证以加深理解,场地平整土方量的工地的施工过程进行印证以加深理解,场地平整土方量的计算方法通过实际操作来掌握,结合一些安全事故从反面计算方法通过实际操作来掌握,结合一些安全事故从反面学习土方施工过程的安全技术学习土方施工过程的安全技术 重点、难点:重点、难
6、点: (1)土的工程分类;土的工程分类; (2)基坑(槽)及场地平整土方量的计算;基坑(槽)及场地平整土方量的计算; (3)土的回填与压实施工工艺;土的回填与压实施工工艺; (4)土方施工过程的安全技术土方施工过程的安全技术。编辑课件9n学习方式:学习方式: 在理论教学同时,结合图片及影像在理论教学同时,结合图片及影像等形式体会和理解土方工程的施工工艺,等形式体会和理解土方工程的施工工艺,从而掌握土方工程的施工方法土方量的从而掌握土方工程的施工方法土方量的计算方法以及土方工程的质量标准与安计算方法以及土方工程的质量标准与安全技术。全技术。 编辑课件10第一节 土的分类及工程性质 土的基本性质与
7、工程施工有关,在施工之前应详尽了解,避免造成工程事故。本门课程从下列两方面对土的基本性质进行阐述:n一、土的分类n二、土的工程性质编辑课件11 一、土的分类一、土的分类 *按土开挖的难易程度将土分为:按土开挖的难易程度将土分为:松软土、普通土、坚土、松软土、普通土、坚土、砂砾坚土、软石、次坚石、坚石、特坚硬石砂砾坚土、软石、次坚石、坚石、特坚硬石等八类。等八类。*土和普通土可直接用土和普通土可直接用铁锹开挖铁锹开挖(人工开挖)人工开挖),或用,或用铲运机、铲运机、推土机、挖土机推土机、挖土机施工施工(机械开挖)(机械开挖);*坚土、砂砾坚土和软石要用坚土、砂砾坚土和软石要用镐、撬棍开挖镐、撬棍
8、开挖,或预先松土,或预先松土,部分用部分用爆破爆破的方法施工;的方法施工;*次坚石、坚石和特坚硬石一般要用次坚石、坚石和特坚硬石一般要用爆破方法施工爆破方法施工。详细见表1-1所示编辑课件12表表1-1 土的工程分类与现场鉴别方法土的工程分类与现场鉴别方法编辑课件13编辑课件14二、土的工程性质二、土的工程性质 土的工程性质对土方施工方法的选土的工程性质对土方施工方法的选择、劳动量和机械台班的消耗及工程费择、劳动量和机械台班的消耗及工程费用等都有较大影响。用等都有较大影响。n1.土的含水量土的含水量n2.土的天然密度和干密度土的天然密度和干密度n3.土的可松性系数土的可松性系数n4.土的渗透性
9、土的渗透性编辑课件151.土的含水量土的含水量 土的含水量:土中水的质量与固体颗粒质量之比的百分率n式中:m湿 含水状态土的质量,kg; m干 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.n土的含水量随气候条件、雨雪和地下水的影响而变化,对土方边坡的稳定性及填方密实程度有直接的影响. 编辑课件16 2.土的天然密度和干密度土的天然密度和干密度 土的天然密度: 在天然状态下,单位体积土的质量。它与土的密实程度和含水量有关。土的天然密度按下式计算:n式中:土的天然密度,kg/m3; m 土的总质量,kg; V 土的体积,m3.n干密度: 土的固体颗粒质量与总体积
10、的比值.用下式表示: 编辑课件17n式中 d 土的干密度,kg/m3; mS 固体颗粒质量,kg;V 土的体积,m3.n 在一定程度上,土的干密度反映了土的颗粒排列紧密程度.土的干密度愈大,表示土愈密实.土的密实程度主要通过检验填方土的干密度和含水量来控制.编辑课件18n3、土的可松性系数、土的可松性系数n土的可松性:土的可松性:天然土经开挖后,其体积因松散而增加,虽天然土经开挖后,其体积因松散而增加,虽经振动夯实,仍然不能完全复原,土的这种性质称为土的经振动夯实,仍然不能完全复原,土的这种性质称为土的可松性。可松性。土的可松性用土的可松性用可松性系数可松性系数表示,表示, n最初可松性系数最
11、初可松性系数KS=V2 /V1 n最后可松性系数最后可松性系数KS=V3 /V1 n用途:开挖、运输、存放,挖土回填,留回填松土用途:开挖、运输、存放,挖土回填,留回填松土 编辑课件19 式中KS、KS土的最初、最终可松性系数; V1土在天然状态下的体积,m3; V2 土挖出后在松散状态下的体积,m3; V3土经压(夯)实后的体积,m3.土的最初可松性系数KS是计算车辆装运土方体积及挖土机械的主要参数;土的最终可松性系数KS是计算填方所需挖土工程量的主要参数,各类土的可松性系数见第一节表1.1所示.编辑课件20 4、土的渗透性、土的渗透性n 土的渗透性:指土体被水透过的性质.土的渗透性用渗透系
12、数表示.n渗透系数:表示单位时间内水穿透土层的能力,以m/d表示;它同土的颗粒级配、密实程度等有关,是人工降低地下水位及选择各类井点的主要参数。 土的渗透系数见表1-2所示编辑课件21表表1-2 土的渗透系数参考表土的渗透系数参考表 编辑课件22第二节 土方量计算与调配 1.2.1 概述概述 在土方施工之前在土方施工之前,必须计算土方的工程量必须计算土方的工程量.但各种土但各种土方工程的外形有时很复杂方工程的外形有时很复杂,而且不规则而且不规则.一般情况下一般情况下,将将其划分成为一定的几何形状其划分成为一定的几何形状,采用具有一定精度而又和采用具有一定精度而又和实际情况近似的方法进行计算实际
13、情况近似的方法进行计算. 一、一、 基坑土方量计算基坑土方量计算 n基坑土方量可按立体几何中拟柱体基坑土方量可按立体几何中拟柱体(由两个平行的平面作底的由两个平行的平面作底的一种多面体一种多面体)体积公式计算体积公式计算(如图如图1-1所示所示).即:即: V =(F下下+ 4F中中+ F上上)H/6编辑课件23n式中nH 基坑深度,m; F上、F下基坑上、下底的面积,m2; F中 基坑中截面的面积,m2.n图1-1 基坑开挖土方量计算 图图1-1基坑开挖土方量计算基坑开挖土方量计算编辑课件24 n基槽土方量计算可沿长度方向分段计算(如图如图1-2所示所示 ):n沿长度方向分段计算Vi,再 V
14、 = Vi 断面尺寸不变的槽段:Vi =FiLi断面尺寸变化的槽段:Vi =(Fi上上+4Fi中中+Fi下下)Li/6二、基槽土方量计算二、基槽土方量计算图图1-2 基槽开挖土方量计算基槽开挖土方量计算编辑课件251.2.2场地平整土方计算场地平整土方计算 对于在地形起伏的山区、丘陵地带修建较大厂房、体育场、车站对于在地形起伏的山区、丘陵地带修建较大厂房、体育场、车站等占地广阔工程的平整场地等占地广阔工程的平整场地,主要是削凸填凹主要是削凸填凹,移挖方作填方,将自然移挖方作填方,将自然地面改造平整为场地设计要求的平面地面改造平整为场地设计要求的平面.n场地挖填土方量计算一般采用场地挖填土方量计
15、算一般采用方格网法方格网法.n方格网法计算场地平整土方量步骤为:方格网法计算场地平整土方量步骤为: 1.读识方格网图读识方格网图 2.确定确定场地设计标高场地设计标高 3.计算场地各个角点的计算场地各个角点的施工高度施工高度 4.计算计算“零点零点”位置,确定位置,确定零线零线 5.计算方格土方工程量计算方格土方工程量 6.边坡土方量计算边坡土方量计算 7.计算土方总量计算土方总量编辑课件26一、读识方格网图一、读识方格网图 方格网图由设计单位(一般在1:500的地形图上)将场地划分为边长a=1040m的若干方格,与测量的纵横坐标相对应,在各方格角点规定的位置上标注角点的自然地面标高(H)和设
16、计标高(Hn),如图图1-3所所示.图1-3 方格网法计算土方工程量图编辑课件27二、二、 场地平整土方计算场地平整土方计算 1、确定场地设计标高、确定场地设计标高n(1)考虑的因素考虑的因素n(2)初步标高初步标高(按挖填平衡按挖填平衡)n(3)场地设计标高的调整场地设计标高的调整编辑课件280(b) 场地设计标高示意图图1-2 场地设计标高计算示意图1aaaaaa(a) 方格网划分11H21H22H12Haaaaaa23H11H21H12H22H1等高线; 2自然平面; 3设计平面任一任一方格方格4个个角点角点标高标高编辑课件29(1)考虑的因素:考虑的因素:n 满足生产工艺和运输的要求;
17、满足生产工艺和运输的要求;n 尽量利用地形,减少挖填方数量;尽量利用地形,减少挖填方数量;n争取在争取在场区内挖填平衡场区内挖填平衡,降低运输费;,降低运输费;n有一定有一定泄水坡度泄水坡度(一般取不小于(一般取不小于2%0),),满足满足排水要求排水要求.n场地设计标高一般在设计文件上规定,如无规场地设计标高一般在设计文件上规定,如无规定:定:nA.小型场地小型场地挖填平衡法;挖填平衡法;nB.大型场地大型场地最佳平面设计法最佳平面设计法(用最小二乘法,用最小二乘法,使挖填平衡且总土方量最小使挖填平衡且总土方量最小)。编辑课件30(2)初步标高初步标高(按挖填平衡按挖填平衡)n场地初步标高:
18、场地初步标高:nH11、H12、H21、H22 一个方格各角点的自然地面标一个方格各角点的自然地面标高;高;n M 方格个数方格个数.n或:或: H0=(H1+2H2+3H3+4H4)/4MnH1一个方格所仅有角点的标高;一个方格所仅有角点的标高;nH2、H3、H4分别为两个、三个、四个方格分别为两个、三个、四个方格共用角点的标高共用角点的标高.111221220()4HHHHHM编辑课件31(3)场地设计标高的调整场地设计标高的调整考虑考虑泄水坡度、土的可松性泄水坡度、土的可松性、就近借弃土就近借弃土等进行调整等进行调整.按泄水坡度调整各角点设计标高按泄水坡度调整各角点设计标高(如下图如下图
19、) :n 单向排水时,各方格角点设计标高为单向排水时,各方格角点设计标高为: n 双向排水时,各方格角点设计标高为:双向排水时,各方格角点设计标高为:0nHHli0nx xy yHHl il i编辑课件32图1-5编辑课件333.计算场地各个角点的施工高度计算场地各个角点的施工高度n 施工高度为角点设计地面标高与自然地面标高之差,是以角点设计标高为基准的挖方或填方的施工高度.各方格角点的施工高度按下式计算:n式中 hn-角点施工高度即填挖高度(以“+”为填,“-”为 挖),m; n-方格的角点编号(自然数列1,2,3,n). Hn-角点设计高程, H-角点原地面高程. 编辑课件344.计算计算
20、“零点零点”位置,确定零线位置,确定零线n 方格边线一端施工高程为“+”,若另一端为“-”,则沿其边线必然有一不挖不填的点,即“零点”(如图如图1-4所示所示). 图图1-6 零点位置零点位置 编辑课件35n零点位置按下式计算:零点位置按下式计算: n式中式中 x1、x2 角点至零点的距离角点至零点的距离,m; h1、h2 相邻两角点的施工高度相邻两角点的施工高度(均用均用绝对值绝对值),m; a 方格网的边长,方格网的边长,m. 编辑课件365.计算方格土计算方格土方工程量方工程量 按方格底面积图形和表表1-3所列计算公式,逐格计算每个方格内的挖方量或填方量.表表1-3 常用方格网点计算公式
21、常用方格网点计算公式 常用的有两种方法:常用的有两种方法:四方棱四方棱柱体法柱体法或或三角棱柱体法三角棱柱体法 编辑课件37 6.边坡土方量计算边坡土方量计算n 场地的挖方区和填方区的边沿都需要做成边场地的挖方区和填方区的边沿都需要做成边坡坡,以保证以保证挖方土壁挖方土壁和和填方区填方区的稳定。的稳定。 n 边坡的土方量可以划分成两种近似的几何形边坡的土方量可以划分成两种近似的几何形体进行计算:体进行计算: 一种为一种为三角棱锥体三角棱锥体(图图1-6中中、); 另一种为另一种为三角棱柱体三角棱柱体(图图1-6中中).编辑课件38图图1-7 场地边坡平面图场地边坡平面图 编辑课件39n A三角
22、棱锥体边坡体积 n 式中 l1 边坡的长度; A1 边坡的端面积; h2 角点的挖土高度; m边坡的坡度系数,m=宽/高.n B 三角棱柱体边坡体积 编辑课件40n两端横断面面积相差很大的情况下,边坡体积 n 式中 l4 边坡的长度; A1、A2、A0 边坡两端及中部横断面面积.编辑课件417.计算土方总量计算土方总量n 将挖方区将挖方区(或填方区或填方区)所有所有方方格计算的土方量格计算的土方量和和边坡土方量边坡土方量汇总汇总,即得该场地挖方和填方即得该场地挖方和填方的总土方量的总土方量.编辑课件42n图1-8 某建筑场地方格网布置图 编辑课件43三、三、 土方调配土方调配n在平整场地土方工
23、程量计算完成后进行在平整场地土方工程量计算完成后进行.编制土方调配编制土方调配方案应根据地形及地理条件,把挖方区和填方区划分方案应根据地形及地理条件,把挖方区和填方区划分成若干个调配区,计算各调配区的土方量,成若干个调配区,计算各调配区的土方量,n计算每对挖、填方区之间的平均运距计算每对挖、填方区之间的平均运距(即挖方区重心至即挖方区重心至填方区重心的距离填方区重心的距离),确定挖方各调配区的土方调配方,确定挖方各调配区的土方调配方案,应使土方总运输量最小或土方运输费用最少,而案,应使土方总运输量最小或土方运输费用最少,而且便于施工,从而可以缩短工期、降低成本且便于施工,从而可以缩短工期、降低
24、成本. 土方调配的原则:土方调配的原则:力求达到挖方与填方平衡和运距力求达到挖方与填方平衡和运距最短的原则;近期施工与后期利用的原则最短的原则;近期施工与后期利用的原则.进行土方调进行土方调配,必须依据现场具体情况、有关技术资料、工期要配,必须依据现场具体情况、有关技术资料、工期要求、土方施工方法与运输方法,综合上述原则,并经求、土方施工方法与运输方法,综合上述原则,并经计算比较,选择经济合理的调配方案计算比较,选择经济合理的调配方案.调配方案确定后,绘制土方调配图调配方案确定后,绘制土方调配图如图如图1.9在土方调配图上要注明挖填调在土方调配图上要注明挖填调配区、调配方向、土方数量和配区、调
25、配方向、土方数量和每对挖填之间的平均运距每对挖填之间的平均运距.图图中的土方调配,仅考虑场内挖中的土方调配,仅考虑场内挖方、填方平衡方、填方平衡.A为挖方,为挖方,B为为填方填方.编辑课件44图图1-9 土方调配图土方调配图 编辑课件45第三节第三节 土方工程的准备工作土方工程的准备工作 一、施工准备一、施工准备n(1)在场地平整施工前在场地平整施工前,应利用原场地上已有各类控应利用原场地上已有各类控制点制点,或已有建筑物、构筑物的位置、标高或已有建筑物、构筑物的位置、标高,测设平测设平场范围线和标高场范围线和标高.n(2)对对施工区域内障碍物施工区域内障碍物要调查清楚,制订方案要调查清楚,制
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