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1、建筑工程施工 与组织管理 第一章 建筑工程施工 第一节 土方和地基工程 第二节 打桩工程 第三节 基础工程 第四节 墙 第五节 楼地面工程 第六节 屋面工程 第七节 门窗工程 一 概述 土石方工程是建筑工程施工中主要的分部工 程之一 它包括土 石方的开挖 运输 填 筑 平整与压实等主要施工过程 以及场地 清理 测量放线 施工排水 降水和土壁支 护等准备与辅助工作 土石方施工的特点 1 土石方施工工程量大 面广 2 施工条件极为复杂 3 劳动强度较大 二 土的工程分类 1 土的种类繁多 分类方法也较多 根据土的颗粒级 配或塑性指数可分为碎石类土 漂石土 块石土 卵石土 碎石土 圆砾土 角砾土 砂
2、土 砾砂 粗砂 中砂 细砂 粉砂 和粘性土 粘土 亚粘土 轻亚粘土 2 根据土的沉积年代 粘性土可分为老粘性土 一般 粘性土 新近沉积粘性土 3 根据土的工程特性 又可分出特殊性土 如软土 人工填土 黄土 膨胀土 红粘土 盐渍土 冻土等 不 同的土 其物理 力学性质也不同 只有充分掌握各类土 的特性及其对施工过程的影响 才能选择正确的施工方法 4 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 特坚石八类 称为土的工程分类 前四类 属一般土 后四类属岩石 土的分类法及其现场鉴别方法 见表1 1 土的分类 土 的 名 称 开挖方法 可松性系数 KS KS 一类土 松软土
3、 砂 亚砂土 冲积砂土 种植土 泥炭 淤泥 能用锹 锄头挖 掘 1 08 1 17 1 01 1 04 二类土 普通土 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 1 14 1 28 1 02 1 05 三类土 坚土 软及中等密实粘土 重亚粘土 粗砾石 干黄土 及含碎石 卵石的黄土 亚粘土 压实的填筑土 主要用镐 少许 用锹 锄头 部 分用撬棍 1 24 1 30 1 04 1 07 四类土 砂砾坚土 重粘土及含碎石 卵石的粘土 粗卵石 密实的 黄土 天然级配砂石 软的泥灰岩及蛋白石 用镐 撬棍 然 后用锹挖掘 部 分用楔子及大锤 1 26
4、1 37 1 06 1 09 五类土 软石 硬石炭纪粘土 中等密实的页岩 泥灰岩 白垩 土 胶结不紧的砾岩 软的石灰岩 用镐或撬棍 大 锤 部分使用爆 破 1 30 1 45 1 10 1 20 六类土 次坚石 泥岩 砂岩 砾岩 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 部 分用风镐 1 30 1 45 1 10 1 20 七类土 坚石 大理岩 辉绿岩 粗 中粒花岗岩 坚实的白云 岩 砂岩 砾岩 片麻岩 石灰岩 用爆破方法 1 30 1 45 1 10 1 20 八类土 特坚石 玄武岩 花岗片麻岩 坚实的细粒花岗岩 闪长 岩 石英岩 辉绿岩 用爆破方法 1 45 1
5、50 1 20 1 30 土的性能 1 土的组成 土是由三种成分组成的复杂体 土的固体颗粒 称为固相 固体颗粒的大小 形 状 矿物成分及其组成是决定土的物理性质的重要 因素 填充土体骨架之间的水分 称为液相 土中的水 处于固态 液态或气态 含在空隙之间的空气 称为气相 与大气连通的 空气对土的性质影响较小 封闭的气泡使土的弹性 增大 透水性减小 2 土的质量密度 分天然密度和干密度 土的天然密度 指土在 天然状态下单位体积的质量 它影响土的承载力 土压力及边坡的稳定性 土的干密度 指单位体积 土中固体颗粒的质量 它是用以检验填土压实质量 的控制指标 3 土的可松性 土具有可松性 土的可松性是指
6、在自然状态下 的土经开挖后组织被破坏 其体积因松散而增大 以后虽经回填压实也不能恢复其原来体积的特性 由于土方工程量是以自然状态的体积来计算的 所 以在土方调配 计算土方机械生产率及运输工具数 量等的时候 必须考虑土的可松性 土的可松性程 度用可松性系数表示 即 式中 KS 最初可松性系数 KS 最后可松性系数 V1 土在天然状态下的体积 m3 V2 土经开挖后的松散体积 m3 V3 土经回填压实后的体积 m3 在土方工程中 KS是计算土方施工机械及运土 车辆等的重要参数 KS 是计算场地平整标高及 填方时所需挖土量等的重要参数 不同类型土 的可松性系数可参照表1 1 4 土的含水量 土的含水
7、量W是土中所含的水与土的固体颗粒间的 质量比 以百分数表示 式中 G1 含水状态时土的质量 G2 土烘干后的质量 土的含水量影响土方施工方法的选择 边坡的 稳定和回填土的质量 如土的含水量超过25 30 则机械化施工就困难 容易打滑 陷车 回填土则需有最佳含水量 方能夯压密实 获得最 大干密度 6 土的渗透性 土的渗透性是指水在土体中渗流的性能 一般 以渗透系数K表示 从达西公式V KI可以看出渗 透系数的物理意义 当水力坡度I等于1时的渗透速 度v即为渗透系数K 渗透系数K值将直接影响降水方案的选择和 涌水量计算的准确性 一般应通过抽水试验确定 土的渗透系数参考值 土的种类 K m d 土的
8、种类 K m d 亚粘土 粘土 0 1 含粘土的中砂 及纯细砂 20 25 亚粘土 0 1 0 5 含粘土的细砂 及纯中砂 35 50 含亚粘土的粉砂0 5 1 0 纯粗砂 50 75 纯粉砂 1 5 5 0 粗砂夹砾石 50 100 含粘土的细砂 10 15 砾石 100 200 7 土的自然倾斜角 堆积土壤表面与水平面之间的夹角称为自然倾斜角 二 场地平整 场地平整就是将拟建范围内的自然地坪 通过人工 或机械平整改造成为设计所需要的平面 施工工艺 现场查看 清除杂物 划定范围 测量抄平 土方 计算 挖填土方 场地碾压 验收 场地土方量的计算 1 场地设计标高H0的确定 场地设计标高是进行场
9、地平整和土方量计算的 依据 也是总图规划和竖向设计的依据 合理地确 定场地的设计标高 对减少土方量和加速工程进度 均具有重要的意义 如图1 23所示 当场地设计标高为H0时 填挖方基本平 衡 可将土方移挖作填 就地处理 当设计标高为H1时 填方大大超过挖方 则需要从场外 大量取土回填 当 设计标高为H2时 挖方大大超过填方 则需要向场外大 量弃土 因此 在确定场地设计标高时 应结合现场的具体条件 反复进行技术经济比较 选择其中一个最优的方案 其原 则是 1 应满足生产工艺和运输的要求 2 充分利用地形 分区或分台阶布置 分别确定不同 的设计标高 3 使挖填平衡 土方量最少 4 要有一定泄水坡度
10、 2 使能满足排水要求 5 要考虑最高洪水位的影响 图1 23 场地不同设计标 高的比较 如场地设计标高无其他特殊要求时 则可根据填挖土方量平衡的 原则加以确定 即场地内土方的绝对体积在平整前和平整后相等 其步骤如下 初步设计标高 场地设计标高即为各个方格平均标高的平均值 可 按下式计算 式中 H 所计算的场地设计标高 m a 方格边长 m N 方格数 H1l H22 任一方格的四个角点的标高 m 图1 4 场地设计标高H0计算示意图 a 方格网划分 b 场地设计标高示意图 1一等高线 2 自然地面 3一场地设计标高平面 a b 如令H1 1个方格仅有的角点标高 H2 2个方格共有的角点标高
11、H3 3个方格共有的角点标高 H4 4个方格共有的角点标高 则场地设计标高H0可改写成下列形式 1 土的可松性影响 由于土具有可松性 一般填土会有多余 需相应地提 高设计标高 2 场内挖方和填方的影响 由于场地内大型基坑挖出的土方 修筑路堤填高的土 方 以及从经济观点出发 将部分挖方就近弃于场外 将部分填方就近取土于场外等 均会引起挖填土方 量的变化 必要时 亦需调整设计标高 3 泄水坡度的影响 当按调整后的同一设计标高H0 进行场地平整时 则 整个地表面均处于同一水平面 但实际上由于排水的 要求 场地表面需有一定的泄水坡度 因此 还得根 据场地泄水坡度的要求 单面泄水或双面泄水 计算 出场地
12、内各方格角点实际施工所用的设计标高 二 场地土方量计算 1 计算场地各方格角点的施工高度各方 格角点的施工高度 即挖 填方高度 h0 hn Hn Hn 式中 hn 该角点的挖 填高度 以 为填方高度 以 为挖方高度 m Hn 该角点的设计标高 m Hn 该角点的自然地面标高 m 2 绘出 零线 方格线上的零点位置见图1 9 可按下式计 算 式中 h1 h2 相邻两角点挖 填方施工 高度 以绝对值代入 a 方格边长 x 零点距角点A的距离 图1 9 零点位置计算 3 场地土方量计算 1 四方棱柱体法 1 全挖全填格 式中 V 挖方或填方的土方量 m h1 h2 h3 h4 方格四个角点的挖填高度
13、 以绝对值代人 m 2 部分挖部分填格 土方调配与优化 划分土方调配区 计算平均运距或土方 施工单价 1 调配区的划分 2 平均运距的确定 3 土方施工单价的确定 最优调 配方案的确定 三 基坑基槽土方开挖 简单的工艺流程和开挖方 法注意事项见P394 396 四 降水施工 一 地面排水 排除地面水 包括雨水 施工用水 生活污水等 常 采用在基坑周围设置排水沟 截水沟或筑土堤等办 法 并尽量利用原有的排水系统 或将临时性排水 设施与永久性设施相结合使用 二 集水井排水或降水 集水井法是在基坑开挖过程中 沿坑底的周围或 中央开挖排水沟 并在基坑边角处设置集水井 将 水汇入集水井内 用水泵抽走 图
14、1 18 这种方 法可用于基坑排水 也可用于降水 图1 18集水井降水法 1 排水沟 2 集水井 3 离心式水泵 4 基础边线 5 原地下水位线 6 降低后地下 水位线 1 排水沟的设置 排水沟底宽应不少于0 2 0 3m 沟底设 有0 2 0 5 的纵坡 在开挖阶段 排 水沟深度应始终保持比挖土面低0 4 0 5m 2 集水井的设置 集水井应设置在基础范围以外的边角处 间距应根据水量大小 基坑平面形状及水 泵能力确定 一般为20 40m 3 水泵性能与选 用 1 离心泵 泵体是由泵壳 泵轴及叶轮等主 要部件组成 其 管路系统包括滤 网与底阀 吸水 管及出水管等 图1 19 离心泵工作简图 1
15、 泵壳 2 泵轴 3 叶轮 4 滤网与底阀 5 吸水管 6 出水管 2 潜水泵 潜水泵是由立式水 泵与电动机组合而 成 工作时完全浸 在水中 水泵装在电动机上 端 叶轮可制成离 心式或螺旋桨式 电动机设有密封装 置 图1 20 潜水泵工作简图 1 叶轮 2 轴 3 电动机 4 进水口 5 出水胶管 6 电缆 三 井点降水法 井点降水法就是在基坑开挖前 预先在 基坑四周埋设一定数量的滤水管 井 利 用抽水设备从中抽水 使地下水位降落 到坑底标高以下 并保持至回填完成或 地下结构有足够的抗浮能力为止 一 轻型井点 1 轻型井点设备 轻型井点设备是由管路系统和抽水设备 组成 管路系统包括 井点管 由
16、井管和 滤管连接而成 弯联管及总管等 图1 22 轻型井点法降低地下水位全貌图 1 井管 2 滤管 3 总管 4 弯联管 5 水泵房 6 原有地下水位线 7 降低后地下水位线 图1 23 滤管构造 1 钢管 2 管壁上 的小孔 3 缠绕的塑 料管 4 细滤网 5 粗滤网 6 粗铁丝 保护网 7 井管 8 铸铁头 图1 24 真空泵轻型井点设备工作原理简图 l 滤管 2 井管 3 弯管 4 阀门 5 集水总管 6 闸 门 7 滤网 8 过滤室 9 淘砂孔 10 水气分离器 11 浮筒 12 阀门 13 真空计 14 进水管 15 真空计 16 副水气分离器 17 挡水板 18 放水口 19 真空泵 20 电 动机 2l 冷却水管 22 冷却水箱 23 循环水泵 24 离心 水泵 2 轻型井点布置 1 平面布置 图1 26 单排井点布置简图 a 平面布置 b 高程布置 1一总管 2 点管 3一抽水设备 2 高程布置 图1 27 环形井点布置简图 a 平面布置 b 高程布置 1一总管 2一井点管 3一抽水设备 井管的埋置深度HA 可按下式计算 图1 27b HA H1十h十iL m 1 22
