优质建筑课件推选——建筑工程施工工艺--详细讲解.ppt
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1、建筑工程施工工艺,课程构成,基础工程,土石方工程,钢筋混凝土工程,预应力混凝土工程,屋面与防水工程,结构吊装工程,装饰工程,砌筑工程,脚手架工程,钢结构,第一章、土方工程,主要内容:土方工程的分类、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、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。 学习重点:土的工程性质及其对施工的影响,土方量计算,土壁支护与边坡,以及降低地下水位的方法。,学习要求: 了解土的分类和现场鉴别土的种类; 掌握基坑(槽)、场地平整土石方工程量的计算方法; 熟悉常用土方施工机械的特点、性能、适用范围及提高生产率的方法; 掌握回填土施工方
2、法。,1.1 土的分类及工程性质,1.2 土方量计算,1.3 土方施工,1.5 土方工程冬、雨期施工 措施,1.4 基坑降水、降水方法,本 章 内 容,常见类型: 场地平整、基坑(槽)及管沟开挖、地坪填土、路基填筑、隧道开通及基坑回填等。 施工过程: 包括土或石的挖掘、填筑和运输等以及排水、降水和土壁支撑等准备和辅助过程。 施工的特点: 面广量大、劳动繁重、大多为露天作业、施工条件复杂; 施工易受地区气候条件影响; 土本身是一种天然物质,种类繁多,施工时受工程地质和水文地质条件的影响也很大。 施工总的要求: 根据工程自身条件,制定合理施工方案,尽可能采用新技术和机械化施工,按土开挖的难易程度将
3、土分为:松软土、普通土、坚土、砂砾坚土、软石、次坚石、坚石、特坚硬石等八类。 松土和普通土可直接用铁锹开挖,或用铲运机、推土机、挖土机施工; 坚土、砂砾坚土和软石要用镐、撬棍开挖,或预先松土,部分用爆破的方法施工; 次坚石、坚石和特坚硬石一般要用爆破方法施工。 土的工程分类与现场鉴别方法见表1.1所示。,1.1 土的分类及工程性质,1、土的分类与鉴别,表1-1土的工程分类与现场鉴别方法,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:,(1)土的天然密度和干密,2、土的工程性质,1.土的含水量 2.土的天然密度和干密 3.土的可松性系数
4、4.土的渗透性,土的天然密 度,kg/m3; m 土的总质量,kg; V 土的体积,m3.,干密度: 土的固体颗粒质量与总体积的比值,用下式表示:,土的干密度是检验土的压实质量的控制指标之一。,d 土的干密度,kg/m3; mS 固体颗粒质量,kg;V 土的体积,m3.,(2)土的可松性系数,土的可松性: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可松性。 土的可松性用可松性系数表示,即:,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
5、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表1.1所示。,土的含水量:土中水的质量与固体颗粒质量之比的百分率。,(3)土的含水量,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。,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.,(4)土的渗透性,土的渗透性:指土体被水透过的性质。土的渗透性用渗透系数K表示。 V=Ki 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
6、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1.3所示。,表1-2土的渗透系数参考表,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,主要是削凸填凹,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。 场地挖填土方量计算有方格网法和横截面法两种。一般采用方格网法。,1.2 土方工程量的计算,1)初步确定场地设计标高,1、场地设计标高的计算,平整前土方量=平整后土方量,2)场地设计标高的调整,(1)土的可松性的影响,(2)借土或弃土的影响,Q假定按初步场地设计标高H0平整后 多余或不足的土方量;,(3)泄水坡度的影响,方
7、格网法计算场地平整土方量步骤为: (1) 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)和设计标高(Hn)。,2、场地平整土方量的的计算,(2)计算场地各个角点的施工高度 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:,(3) 计算“零点”位置,确定零线 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,即为“零点”。,确定零点的办法也可以用图解法,如图所示。
8、方法是用尺在各角点上标出挖填施工高度相应比例,用尺相连,与方格相交点即为零点位置。将相邻的零点连接起来,即为零线。它是确定方格中挖方与填方的分界线。,(4) 计算方格土方工程量 ,三棱柱法,断面法,【例1.1】某建筑场地方格网如图1.7所示,方格边长为20m20m,泄水坡度,试用公式法计算挖方和填方的总土方量。,2、基坑与基槽土方量计算,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一种多面体)体积公式计算(图1.1)。即:,基槽土方量计算可沿长度方向分段计算:,将各段土方量相加即得总土方量:,3、土方调配,1应力求达到挖、填平衡和运输量最小的原则。 2应考虑近期施工与后期利用相结合的
9、原则。 3尽可能与大型地下建筑物的施工相结合。 4调配区大小的划分应满足主要土方施工机械工作面大小 (如铲运机铲土长度)的要求,使土方机械和运输车辆的效率能得到充分发挥。 2、土方调配区的划分,1、 土方调配原则,1用“最小元素法”编制初始调配方案 2最优方案判别,3、用“表上作业法”求解最优调配方案,调配方案的最优化检验 初始方案是否为最优方案,需进行判断检验,才能确定。当所有检验数0,则方案为最优。 “表上作业法”中求检验数的方法有“闭回路法” 与 “位势法。 “位势法较简便,其步骤如下: 将初始方案中有调配数的方格的 Cij列出; 作位势表,求出位势数( ui、vj ); 求各空格的检验
10、数 ,若0则方案要调整。,0,(4)方案调整: 第一步:在所有负检验数中选一个(可选最小一个)为调整对象。 第二步:找出调整对象的闭回路。 第三步:确定调整量的大小。 第四步:调整。 第五步:用位势法检验新方案是否为最优。,新的调整表,(5)求土方总运输量或总费用,即目标函数。Z=40050+10070+50040+40060+100 70+400 40=94000(m3-m) (6)绘土方调配图。,1.3 土方施工,1、施工准备,(1) 学习与审查图纸。 (2)在场地平整施工前,应利用原场地上已有各类控制点或已有建筑物、构筑物的位置、标高,测设平场范围线和标高。 (3)清理场地。拆除影响施工
11、的建筑物、构筑物;拆除和改造通讯和电力设施、自来水管道、煤气管道和地下管道;迁移树木。,(3) 尽可能利用自然地形和永久性排水设施,采用排水沟、截水沟或挡水坝措施,把施工区域内的雨雪自然水、低洼地区的积水及时排除,使场地保持干燥,便于土方工程施工。 (4) 对于大型平整场地,利用经纬仪、水准仪,将场地设计平面图的方格网在地面上测设固定下来,各角点用木桩定位,并在桩上注明桩号、施工高度数值,以便施工。 (5) 修好临时道路、电力、通讯及供水设施,以及生活和生产用临时房屋。,2、土方边坡与土壁支撑,(一)边坡稳定条件与因素 1、边坡稳定的条件 土壁稳定,主要是由土体内摩阻力和粘结力保持平衡,一旦失
12、去平衡,土壁就会塌方.即T CT土体下滑力。下滑土体的分力,受坡上荷载、雨水、静水压力影响。C土体抗剪力。由土质决定,受气候、含水量及动水压力影响。 土体的稳定条件是:在土体的重力及外部荷载作用下所产生的剪应力小于土体的抗剪强度。,2、造成土壁塌方的主要原因有: (1)边坡过陡,使土体本身稳定性不够,尤其是在土质差、开挖深度大的坑槽中,常引起塌方。(2)雨水、地下水渗入基坑,使土体重力增大及抗剪能力降低,是造成塌方的主要原因。(3)基坑(槽)边缘附近大量堆土,或停放机具、材料,或由于动荷载的作用,使土体产生的剪应力超过土体的抗剪强度.,(3)、土方边坡,土方边坡的坡度以挖方深度(或填方深度)
13、h与底宽b之比表示,即: 土方边坡坡度= h/b=1/(b/h)=1m 式中:m=b/h称为边坡系数。,当地质条件良好、土质均匀且地下水位低于基坑(槽)或管沟底面标高时,挖方边坡可做成直立壁不加支撑,但深度不宜超过下列规定(书P12) 密实、中密的砂土和碎石类土(充填物为砂土):1.0m; 硬塑、可塑的粉土及粉质粘土: 1.25m; 硬塑、可塑的粘土和碎石类土(充填物为粘性土):1.5m; 坚硬的粘土: 2m。 挖土深度超过上述规定时,应考虑放坡或做成直立壁加支撑。,A、不放坡,基坑(槽)或管沟挖好后,应及时进行基础工程或地下结构工程施工。在施工过程中,应经常检查坑壁的稳定情况。 当地质条件良
14、好,土质均匀且地下水位低于基坑(槽)或管沟底面标高时,挖方深度在5m以内且不加支撑的边坡的最陡坡度应符合有关规定。(书P13表1.7),B、放坡,3、边坡护面措施:覆盖法,挂网法,挂网抹面法,土袋、砌砖压坡法见图1-12,2)、土壁支撑,土壁支撑形式应根据开挖深度和宽度、土质和地下水条件以及开挖方法、相邻建筑物等情况进行选择和设计。 当地质条件和周围环境不允许放坡时使用如下特殊支护结构: 主要由围护结构和撑锚结构组成。维护结构为竖直部分,撑锚结构为水平部分。 围护结构:木档墙、钢板桩、钢筋混凝土板桩、H型钢支柱(或钢筋混凝土支柱)、钻孔灌注桩、旋喷桩帷幕墙、深层搅拌水泥土挡墙、地下连续墙等。
15、撑锚结构:悬臂式支护结构、拉锚式支护结构、内撑式支护体系、简易式支撑。,两侧挡土板水平放置,用工具 式或木横撑借木楔顶紧,挖一层 土,支顶一层 适于能保持立壁的干土或天然 湿度的粘土类土,地下水很少,深 度在2m以内,挡土板水平放置,中间留出间隔,并在两 侧同时对称立竖枋木,再用工具式或木横撑 上下顶紧。适于能保持直立壁的干土或天 然湿度的粘土类土,地下水很少,深度在3m 以内。,挡土板水平连续放置,不留间隙,然后两 侧同时对称立竖枋木,上下各顶一根撑木, 端头加木楔顶紧;适用于较松散的干土或 天然湿度的粘土类土,地下水很少,深度为 35m,挡土板垂直放置,连续或留适当间隙,然后每侧上下各水平
16、顶一根枋木,再用横撑顶紧;适于土质较松散或湿度很高的土,地下水较少,深度不限,沟槽上部设连续或水平支撑,下部设 连续或垂直支撑; 适于沟槽深度较大,下部有含水土层情况,沿挡土位置预先打入钢轨、工字钢或H 型钢桩,间距11.5m,然后边挖方,边将3 6cm厚的挡土板塞进钢桩之间挡土,并在横 向挡板与型钢桩之间打入楔子,使横板与土 体紧密接触 适于地下水位较低,深度不很大的一般粘 性或砂土层中应用,在开挖基坑的周围打钢板桩或钢筋 混凝土板桩,板桩入土深度及悬臂长度 应经计算确定,如基坑宽度很大,可加 水平支撑;适于一般地下水、深度和 宽度不很大的粘性或砂土层中应用,在开挖的基坑周围打钢板桩,在柱位
17、置 上打入暂设的钢柱,在基坑中挖土,每下挖 34m,装上一层构架支撑体系,挖土在钢 构架网格中进行,亦可不预先打入钢柱,随 挖随接长支柱 适于在饱和软弱土层中开挖较大、较 深基坑,钢板桩刚度不够时采用,在开挖基坑的周围,用钻机钻孔,现场灌注钢筋混凝土桩,达到强度后,在基坑中间用机械或人工挖土,下挖1m左右装上横撑,在桩背面装上拉杆与已设锚桩拉紧,然后继续挖土至要求深度。在桩间土方挖成外拱形,使之起土拱作用。如基坑深度小于6m,或邻近有建筑物,亦可不设锚拉杆,采取加密桩距或加大桩径处理适于开挖较大、较深(6m)基坑,临近有建筑物,不允许支护,背面地基有下沉、位移时采用。,同挡土灌注桩支撑,但在桩
18、顶不设锚桩锚杆, 而是挖至一定深度,每隔一定距离向桩背面斜 下方用锚杆钻机打孔,安放钢筋锚杆,用水泥压 力灌浆,达到强度后,安上横撑,拉紧固定,在桩 中间进行挖土,直至设计深度。如设23层锚 杆,可挖一层土,装设一次锚杆 适于大型较深基坑,施工期较长,邻近有高 层建筑,不允许支护,邻近地基不允许有任何下 沉位移时采用,系将挡土灌注桩在平面布置上由单排桩改为双 排桩,呈对应或梅花式排列,桩数保持不变,双排桩 的桩径d一般为400600mm,排距L为(1.53)d,在 双排桩顶部设圈梁使其成为整体刚架结构。亦可 在基坑每侧中段设双排桩,而在四角仍采用单排 桩。采用双排桩支护可使支护整体刚度增大,桩
19、的 内力和水平位移减小,提高护坡效果.适于基坑较深 ,采用单排混凝土灌注桩挡土,强度和刚度均不能胜 任时使用,在开挖的基坑周围,先建造混凝土或钢筋混凝土 地下连续墙,达到强度后,在墙中间用机械或人工挖 土,直至要求深度。对跨度、深度很大时,可在内部 加设水平支撑及支柱。用于逆作法施工,每下挖一 层,把下一层梁、板、柱浇筑完成,以此作为地下连 续墙的水平框架支撑,如此循环作业,直到地下室的 底层全部挖完土,浇筑完成。 适于开挖较大、较深(10m)、有地下水、周围 有建筑物、公路的基坑,作为地下结构的外墙一部 分,或用于高层建筑的逆作法施工,作为地下室结构 的部分外墙。,在开挖基坑的周围先建造地下
20、连续墙支护,在 墙中部用机械配合人工开挖土方至锚杆部位,用锚 杆钻机在要求位置钻孔,放入锚杆,进行灌浆,待达 到强度,装上锚杆横梁,或锚头垫座,然后继续下挖 至要求深度,如设23层锚杆,每挖一层装一层,采 用快凝砂浆灌浆。 适于开挖较大、较深(10m)、有地下水的大型 基坑,周围有高层建筑,不允许支护有变形、采用机 械挖方、要求有较大空间、不允许内部设支撑时 采用。,在基坑周围打板桩或设挡土灌注桩,在内 侧放坡挖中间部分土方到坑底,先施工中间 部分结构至地面,然后再利用此结构作支承 向板桩(灌注桩)支水平横顶撑,挖除放坡部分 土方,每挖一层支一层水平横顶撑,直到设计 深度,最后再建该部分结构。
21、 适于开挖较大、较深的基坑,支护桩刚 度不够,又不允许设置过多支撑时用 。,在基坑周围打板桩或设挡土灌注桩 ,在内侧放坡挖中间部分土方到坑底, 并先施工好中间部分基础,再从基础向 桩上方支斜顶撑,然后再把放坡的土方 挖除,每挖一层,支一层斜撑,直至坑底, 最后建该部分结构。 适于开挖较大、较深基坑、支护桩 刚度不够、坑内不允许设置过多支撑 时用。,深层搅拌水泥土桩是加固饱和软土的一种新方法,最早用于加固软土地 基,近年来发展作为防渗墙及浅基坑的挡土支护桩。它由搅拌桩机将水泥和土 强行搅拌,形成柱状的搅拌水泥土桩,水泥土柱状加固体连续搭接形成密封挡 墙;兼具隔水作用的挡土支护桩通常布置成格栅式要
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