(全套精品课件)土木工程施工课件.ppt
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1、【全套精品课件】土木工程施工课件0绪论0绪论绪论0.1 土木工程简介土木工程简介0.2 施工学科引入施工学科引入0.3房屋一般构造及施工一般过程房屋一般构造及施工一般过程 0.4施工学科内容及学习方法施工学科内容及学习方法0.5相关学科相关学科0.1土木工程简介0.1 土木工程简介土木工程简介土木工程n指技术活动(勘察、设计、施工、维修等);n工程建设对象本身(房屋、道路、铁路、电视塔、隧道、桥梁等)。本课程以房屋建筑为主。0.2 施工学科的引入0.2 施工学科的引入施工学科的引入(房屋)建设一般程序(非严格意义)建设部门申请 规划部门 委托设计、地勘 初设及送审 施工图设计 委托监理、工程招
2、标 投标 中标 签订工程承包合同 施工准备 组织施工 竣工验收 交付使用、保修概算预算 选施工企业决算 施工企业0.2 施工学科的引入0.2 施工学科的引入施工学科的引入“施工”:图纸上的建筑在实地建造起来的过程。满足质量、进度、成本、安全、文明施 工施工等要求。0.3房屋一般构造及施工一般过程 房屋一般构造及施工一般过程 第一第一章章第二第二章章第六第六,五五,四四,三章三章第七第七章章第八第八章章土方工程基础工程主体结构屋面工程装饰工程施工准备*0.4施工学科内容及学习方法0.4施工学科内容及学习方法施工准备土方工程基础工程主体结构屋面工程装饰工程第1篇第一章第1篇第二章第1篇第三、四、五
3、、六章第1篇第七章第1篇第八章地基与基础工程 主体结构工程建筑屋面工程建筑装饰装修工程0.4施工学科内容及学习方法0.4施工学科内容及学习方法 施工技术:以工艺、具体操作为对象,细部规律的总结;施工组织基本原理:以项目整体为对象,宏观规律的总结:施工组织概论第2篇第一章 流水施工基本原理第2篇第二章 网络计划技术第2篇第三章 单位工程施工组织设计第2篇第四章 施工组织总设计第2篇第五章 施工设计:技术组织的应用0.4施工学科内容及学习方法学习方法学习方法理论联系实践:接触工程实践;了解新材料、新工艺及其发展;了解新规范、规程及其发展。注意土木工程专业的系统性、整体性;注意施工学科的系统性、整体
4、性;从专业培养目标、工作需要出发学习。课堂讲解以工艺/工种划分,注意建筑的整体性。0.5相关学科三条主线工程测量、工程材料、制图、构造、工程机械等数学、三大力学、弹塑性力学、土力学、基础工 程、构件设计及结构设计等土木工程施工、高层建筑施工、组织与项目管理、合同管理与索赔、建设法规、技术经济、概预算等第一章第一章 土方工程土方工程场地平整基坑(槽)开挖土壁支护降水土方填筑与压实1主要内容主要内容1.21.3 1.41.1 概述2土方工程施工特点土方工程施工特点面广量大、劳动繁重施工复杂3土的分类土的分类土的分类方法很多,种类也很多;掌握土的工程分类关于“土”狭义的土狭义的土普氏系数普氏系数1.
5、5;石石普氏系数普氏系数1.5分类依据分类依据类别:四类土,四类石类别:四类土,四类石土的工程分类表土的工程分类表4 土的工程性质土的工程性质(2)原状土经机械压实后的沉降量另外:土的渗透性(概念、表示方法)土的含水量(概念、表示方法)(1)土的可松性概 念:自然状态下的土,经过开挖后体积因松散而增大,后虽经回填压实,仍不能恢复原来体积的性质。对土方工程施工的影响:计算施工机械及土方运输量;填方所需挖方量;场地设计标高调整;表示方法:13VVKs12VVKs321、V、VV 分别为自然状态、开挖后松散状态和压实后土的体积5 主要相关规范主要相关规范1建筑地基基础工程施工质量验收规范(GB502
6、022002)中华人民共和国国家标准2建筑基坑支护技术规程(JGJ120 1999)中华人民共和国行业标准3基坑土钉支护规程(CECS:1997)中国工程建设标准化协会4建筑与市政降水工程技术规范(JGJ/T111-98)中华人民共和国行业标准1.2 场地平整场地平整:自然地面设计平面改造1.2.1 场地竖向规划设计场地竖向规划设计1确定场地设计标高的原则:确定场地设计标高的原则:满足规划要求满足生产工艺及运输要求满足排水及防洪要求力求使场地内挖填方平衡、土方量最小2确定场地设计标高的方法确定场地设计标高的方法方方 法法原原 理理适用范围适用范围效效 果果挖填方平衡法挖填方平衡法(一般方法)(
7、一般方法)场地内挖、填方相等,即不取不弃场地面积较小、原地形比较平缓、场地设计标高无特殊要求挖方量、填方量平衡(不能保证总的土方量最小)最佳设计最佳设计平面法平面法最小二乘法场地面积较大或地形比较复杂挖、填方平衡且总土方量最小3挖填方平衡法(一般方法)挖填方平衡法(一般方法)将场地划分成若干方格标出各方格角点的标高初定设计标高初定设计标高调整设计标高调整设计标高)432(41)(432100zzzznzH式中:1z一个方格所具有的角点标高;2z二个方格所具有的角点标高;3z三个方格所具有的角点标高;4z四个方格所具有的角点标高;n方格个数;挖填平衡法计算公式分析图挖填平衡法计算公式分析图)43
8、2(41)(432100zzzznzH设计标高的调整设计标高的调整土的可松性的影响设计标高调整示意图设计标高调整示意图理论设计标高调整后设计标高TWVVTW、FFsK式中:式中:按理论设计标高计算的总挖方、总填方体积;按按理论设计标高计算的挖方区、填方区面积;土的最终可松性系数调整后:hHH00sWTsWKFFKVh1设计标高的调整设计标高的调整泄水坡度的影响yyxxnililHH0场地双向泄水坡度示意图场地双向泄水坡度示意图ilHHn0场地单向泄水坡度示意图场地单向泄水坡度示意图设计标高的调整设计标高的调整 就近取土或就近弃土的影响;其它情况的影响:如填方区局部挖土或挖方区局部填土等。200
9、naQHH设计步骤设计步骤将场地划分成若干方格标出各方格角点的标高初定设计标高调整设计标高公式计算公式计算4个因素个因素1.2.2 场地平整土方量的计算场地平整土方量的计算1步骤:步骤:计算各方格角点的施工高度确定场地零线计算各方格(或局部)、边坡的土方量汇总挖(填)方区土方量确定场地设计标高2计算计算各方格角点的施工高度各方格角点的施工高度 角点的自然地面标高 角点的设计标高施工高度“”为填,“”为挖HHhnn3确定确定“零线零线”零点零点:不挖不填的点;零线零线:所有零点的连线,即不挖不填的线。4计算土方量平均高度法1.2.3 土方调配土方调配费用最低(较低)的前提下,确定土方调配去向。计
10、算平均运距、确定施工单价1调配步骤调配步骤土方量计算 划分调配区 计算各区土方量 编制土方调配图及土方平衡表用“线性规划”方法进行土方调配2调配区的划分,平均运距、施工单价的确定调配区的划分,平均运距、施工单价的确定调配区划分:为方便调配将整个场地划分为若干个挖、填区域。其大小与施工机械适应,与方格网协调。平均运距:挖方区重心至填方区重心的距离。施工单价:根据运距和相关定额确定3用用“线性规划线性规划”方法进行土方调方法进行土方调配配土方调配运输问题线性规划运筹学可用单纯形法或表上作业法求解。给定一初始方案结束是判断为最优?调整否(1)编制初始方案)编制初始方案最小元素法,可保证方案较优(不一
11、定最优)就近调配最小的施工单价取最大的土方量 挖方量(m3)507010050070409050060110705008010040400填方量(m3)80060050019001T2T3T1W2W3W4W400500500300100100调配原始图(2)方案最优性判别 挖方量(m3)507010050070409050060110705008010040400填方量(m3)80060050019001T2T3T1W2W3W4W4005005003001001005060401107040-101008030 060 求解无调配土方方格的检验数ijijijcc求解各个方格的假想价格系数有调配
12、土方的方格无调配土方的方格ijijcc 判别:所有无调配数方格的检验数,方案最优,否则不为最优,需调整。方案最优性判别方案最优性判别假想价格系数法(3)方案的调整)方案的调整闭回路法闭回路法 挖方量(m3)507010050070409050060110705008010040400填方量(m3)80060050019001T2T3T1W2W3W4W4005005003001001005060401107040-101008030 060将最小的负检验数对应的变量作为调整对象找出其闭合回路 调整 100400400(4)方案判别)方案判别(5)计算土方总运输量、绘制土方调配图)计算土方总运输量
13、、绘制土方调配图总运输量总运输量Z=40050 10070 50040 40060 10070 40040=94000)(3mm *几点说明几点说明1前提条件:挖、填方平衡。2初始调配方案及调配过程中必须保证m+n-1 个 有调配土方的格子。如果多一个空格,应令其为a(a0),继续进行判别调整。3不平衡问题的求解增加一个假想的取土点(或弃土点),将其转化为平衡问题,再求解。4多个最优解的判别及求解判别:有 说明存在多个最优解;0ij求解:以 的格子为出发点,按闭回路法调整;性质:多个最优解的目标函数值相等。0ij1.2.4场地平整土方机械及其施工场地平整土方机械及其施工1推土机2铲运机主要用于
14、场地平整,掌握其工作特点适用范围提高生产率的措施3挖掘机少量用于场地平整工程,多用于基坑(槽)开挖。详见1.3.41推土机推土机特点:操作灵活、运转方便、所需工作面小、行使速度快、易于转移,能爬30度左右的缓坡;适用范围:推挖类土,用于场地平整,移挖作填,回填土方,堆筑堤坝以及与挖土机配合施工。经济运距100m 以内,60m最佳。推土机提高生产率的措施:提高生产率的措施:并列推土下坡推土槽形推土2铲运机铲运机特点:操纵简单、不受地形限制,能独立完成铲土、运土、卸土工作,行使速度快,生产效率高;适用范围:大面积场地平整,开挖大型基坑、沟槽,填筑路基等,不适用于砾石层、冻土地带和沼泽地区。适用距离
15、6001500m,200350m时效率最高;提高生产率的措施:下坡铲土、跨铲法、推土机助铲等。自行式铲运机拖式铲运机1.3 基坑工程1.3.1土方边坡及其稳定土方边坡及其稳定1土方边坡的形式及坡度的表示方法土方边坡的形式及坡度的表示方法土方边坡坡度土方边坡坡度 BHHBm1:1HBm 称为坡度系数式中:2确定土方边坡坡度应考虑的因素确定土方边坡坡度应考虑的因素土质、开挖深度、施工工期、地下水水位、坡顶荷载、气候条件等3土方边坡稳定的机理及失稳原因土方边坡稳定的机理及失稳原因 稳定机理:土颗粒之间存在内聚力和摩擦力,使土体具有一定的抗剪强度;失稳原因:引起土体下滑力增加的或引起土体抗剪强度降低的
16、因素都可能引起边坡失稳,如:坡顶荷载、雨水或地下水渗入土中、气候使土质松软、细砂等液化等。5保证边坡稳定的措施保证边坡稳定的措施放足边坡土壁支护其它:改善土体性质等4边坡稳定的分析方法边坡稳定的分析方法 摩擦圆法 条分法 详见相关课程1.3.2 土壁支护土壁支护一般沟槽的支护方法一般沟槽的支护方法一般基坑的支护方法一般基坑的支护方法深基坑的支护方法深基坑的支护方法1.3.3 降(排)水降(排)水降降(排排)水水地表水:截(水沟)、(筑堤)堵、排等地下水集水井(坑)降水井点降水人工降水/暗降明排*一般浅基础的基坑(槽)开挖,主要是地表水,其次是高水位地区的地下水问题。目的:*保证土体相对干燥 改
17、善施工条件、保护地基土;*防止基底冲溃破坏:基坑下有承压水时,应降水减压。1集水井(坑)降水集水井(坑)降水在基坑底部四周挖排水沟,每隔一定距离挖集水井,水从沟底流入排水沟,再沿排水沟流入集水井,最后用水泵抽走。流砂现象概念/现象防治途径、措施动水压力外因土质内因减小/消除动水压力:改变动水压力方向:改善土质:产生的原因*流砂现象流砂现象概念/现象:细颗粒、均匀颗粒、松散的饱和土在动水压力作用下,土颗粒可能失去自重,处于悬浮状态,土失去承载能力,随着水一起流动,工人难以立足,土边挖边冒。原因:动水压力外因;土质内因动水压力动水压力:水在土中渗流时对土体的作用力。其大小与水头差成正比,与渗流路径
18、成反比;方向与水流方向一致。流砂防治途径及措施流砂防治途径及措施枯水期施工:地下水位降低,则动水压力变小;抛大石块法:坑底抛大石块,以增大土的压重,平 衡动水压力;打板桩法:增大水渗流路径,减小动水压力;水下挖土:坑内外水压平衡,不产生水头差;人工降水:改变水流方向,加大土颗粒之间的压力;土壤冻结法:化学物质改善土质;2井点降水井点降水概念:基坑开挖前,在基坑周边打入井点管,抽水使地下水位降低到基坑底部以下,连续抽水直到基础施工、回填土施工完毕,才停止抽水。特点:降水效果好,从根本上避免了流砂现象的发生,但技术复杂,成本较高,对周围环境影响大。(1)井点类别)井点类别轻型井点:最普通的形式,可
19、分为一级、二级、多级轻型井点。喷射井点喷射井点电渗井点井点管作负极,以打入的钢筋作正极,通直流电,土颗粒自负极向正极移动,水则在正极向负极移动而被集中排出。管井井点及深井泵沿基坑每隔2050米设置一个管井,每个管井单独用一台水泵抽水。如降水深度较大,可用特制的深井泵。井点适用范围及选用优先选用(一级)轻型井点,若降水深度不够多级轻型井点或喷射井点K过小、水不易排出电渗井点K大、Q大管井井点K大、Q大且降水深度大深井井点工程问题:判断是否需要降水 优先选用集水坑降水 采用井点降水不行是(2)轻型井点降水)轻型井点降水1)降水设备:管路系统和抽水设备2)布置和计算 A平面布置 B高程布置 C计算(
20、工程近似)3)施工及注意事项1)降水设备:管路系统和抽水设备)降水设备:管路系统和抽水设备2)布置和计算)布置和计算A平面布置平面布置单排布置:基坑(槽)宽度小于6米,且降水深度不超过5米;双排布置:基坑(槽)宽度大于6米或地质不良;环形布置:大面积基坑;U形布置:考虑土方机械进出场方便。B高程布置高程布置Lihhh1式中:单排取单排取1/41/5;双排取双排取1/7;环形取环形取1/10C计算计算*完备的轻型井点设计内容,除包括平面设计和 高程设计外,尚应确定井点的数量/间距。*Q(涌水量)q(单根井点管的最大出水量)井点的数量/间距*Q(涌水量)的求解方法依据水井类型不同,分为4种:无压完
21、整井 无压非完整井 承压完整井 承压非完整井:此处(教材)介绍的为笼统情况的近似方法,工程实际中应参考其它资料,如工程实践经验、施工手册等。基坑涌水量计算说明说明:基坑涌水量受水文地质和井点设备等许多不易确定的因素的影响,计算结果不是十分精确。如果能仔细地分析水文地质资料,并选用合适的数据和计算公式,其误差可保持在一定的范围内,基本能满足工程需要。工程经验丰富的地区,可参照过去积累的资料,按一般常用的方法进行布置。目前计算轻型井点的公式均有一定的适用条件,例如矩形基坑的长、宽比大于5或基坑宽度大于2倍抽水影响半径时,不能按现有公式计算,需要将原有基坑划分成几小块,使其符合适用条件再计算、再汇总
22、。井点类型井点类型Q(涌水量)的计算(涌水量)的计算023661xlgRlgSSHK.Q无压完整井无压完整井:KQHSR0 x井点系统的涌水量土壤的渗透系数含水层厚度(基坑中心)降水深度抽水影响半径环状井点系统的假想圆半径d/m3d/m m m m m式中:Fx 0HKS.R951F环状井点系统包围的面积2mQ(涌水量)的计算(涌水量)的计算0023661xlgRlgSSHK.Q无压非完整井无压非完整井:式中:0H含水层有效深度,按下表取用,当查得的数值大于实际含水层厚度时,取实际含水层厚度。确定井点管数量及间距确定井点管数量及间距365Kdlq单根井点管的出水量单根井点管的出水量:dm3式中
23、:dl滤管直径滤管长度渗透系数dmK m m井点管最少数量井点管最少数量:qQ.n11井点管最大间距井点管最大间距:nLD L总管长度 m3)施工及注意事项)施工及注意事项*准备工作敷设总管埋设井点管用弯联管连接总管和井点管安装抽水设备试抽正式抽水*注意事项:抽水应连续进行;注意对周围环境的影响:周围地面沉降、文明施工。1.3.4 基坑(槽)土方施工基坑(槽)土方施工20146FFFHV021、F、FF基坑上口、下口及中截面面积H基坑深度式中:1土方量计算土方量计算2土方机械及施工土方机械及施工正铲挖土机 反铲挖土机正铲挖土机正铲挖土机:前进向上、强制切土,适用于开挖停机面以上的类土,一般用于
24、大型基坑工程,也可用于场地平整。反铲挖土机反铲挖土机:后退向下、强制切土,适用于开挖停机面以下的类土,一般用于深度46米的基坑,有地下水亦可。2土方机械及施工土方机械及施工抓铲挖土机 拉铲挖土机抓铲挖土机抓铲挖土机:直上直下、自重切土,适用于开挖较松软的土、水中挖土。拉铲挖土机拉铲挖土机:后退向下、自重切土,适用于开挖停机面以下的类土,可水中挖土。3施工工艺4施工注意事项*保证基底土不受扰动;*防暴晒、水浸泡;*验槽;*回填应及时。1.4 1.4 土方的填筑与压实土方的填筑与压实1.4.1 土料的选用与处理土料的选用与处理 符合设计要求,保证填方的强度与稳定性。填料应为强度高、压缩性小、水稳定
25、性好、便于施工的土、石料。可参见相关规范。1.4.2 填筑的方法填筑的方法 人工或机械、分层进行。1.4.3 压实方法压实方法碾压碾压:大面积土方;夯实夯实;小面积土方;振动压实振动压实:非粘性土。1.4.4 影响填土压实的因素影响填土压实的因素1压实功压实功:开始压实时,土的重度急剧增加,接近土的最大重度时,压实功虽然增加很多,但土的重度变化不大。2含水量:含水量:存在最佳含水量。1.4.4 影响填土压实的因素影响填土压实的因素3铺土厚度:铺土厚度:应小于压实机械的作用深度,影响压实遍数。1.4.5 填土压实的质量检查填土压实的质量检查填土须达到要求的密实度,密实度以设计规定的 控制干密度为
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