土木工程施工技术.ppt
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1、2023/2/13,1,土木工程施工技术Construction Technology of Civil Engineering,2023/2/13,2,土木工程施工,施工技术,施工组织(项目管理),绪 论,土木工程施工技术,是一门研究土木工程施工中各主要工种工程的工艺原理、技术方案和施工方法的学科。,2023/2/13,3,一、课程内容(房屋施工的全过程)1、土石方工程 2、基础工程 3、砌体工程 4、混凝土结构工程 5、预应力混凝土工程 6、房屋结构安装工程 7、防水工程 8、装饰工程二、课程研究对象,本课程研究的是土木工程,包括建筑工程、道路与桥梁工程、矿井建设等专业领域施工技术的一般规
2、律。,三、课程教学目的,是使学生掌握土木工程施工的基础知识,基本理论和决策方法,使学生具有解决土木工程施工中施工技术问题的初步能力。,2023/2/13,4,四、课程基本要求 1、了解建筑工程施工中各主要工种工程施工工艺,掌握施工方案拟定的基本方法。2、具有分析处理施工技术问题的初步能力。3、对现行施工验收规范、规程和质量标准有所了解。五、课程特点,综合性、工艺性、实践性、操作性较强,六、学习方法,注意:理论联系实际和知识的综合运用。掌握三个基本点:基本概念、基本原理、基本计算,2023/2/13,5,七、课程在建筑工程中的地位 建筑工程的四个阶段,八、建设部推广的十项新技术,1、深基坑支护技
3、术 2、高强高性能混凝土技术 3、高效钢筋和预应力混凝土技术 4、粗钢筋连接技术 5、新型模板和脚手架应用技术 6、建筑节能和新型墙体应用技术 7、新型建筑防水和塑料管技术 8、钢结构技术 9、大型构件和设备的整体安装技术 10、企业的计算机应用和管理技术,2023/2/13,6,九、几点说明 1、自我介绍:2、课代表:3、答疑:4、教材:5、参考书:施工验收规范 建筑施工手册 6、作业 7、考试,2023/2/13,7,所有建筑工程的施工,都是由土方工程开始的,我们的施工技术课程也就由此开始。工作内容:挖掘、支护、填筑、地下水控制。1.1 概述一、土方工程的分类及施工特点:(一)分类:1、场
4、地平整 2、基坑(槽)、管沟施工3、地下大型挖土工程(常采用“逆筑法”)4、回填工程(二)特点1、工程量大采用机械化施工2、施工条件复杂制定施工方案。,1 土方工程,2023/2/13,8,二 土的工程分类 根据土方开挖的难易程度,将土分为八类及16个级别。一四类为土;五八类为石。,2023/2/13,9,土的工程分类,2023/2/13,10,三 土的工程性质(一)土的密度:1 天然密度:土在天然状态下单位体积的质量.2 干密度d:单位体积土中固体颗粒的质量.(二)土的含水量:土中所含水分质量与土颗粒质量的比值。,式中:土的含水量 G1含水状态时土的质量;G2烘干后土的质量。G1-G2=水份
5、的质量.,干土:30%,2023/2/13,11,自然状态下的土,经开挖后,其体积因松散而增加,以后虽经回填压实,仍不能恢复成原来的体积.土的这种性质称为可松性.土的可松性大小用可松性系数表示:,式中:Ks 最初可松性系数;Ks 最终可松性系数;V1土在自然状态下的体积(天然密实土);V2土经开挖后松散状态下的体积(松土);V3土经回填压实后的体积(压实土)。V1 V3 V2 1 KS KS,(三)土的可松性:,2023/2/13,12,说明:(1)计算土方量:用天然密实土的体积 V1(2)土方运输:用松土的体积 V2,考虑 KS(3)土方回填:用压实土的体积 V3,考虑 KS,土的可松性系数
6、,2023/2/13,13,土体孔隙中的自由水在重力作用下会产生流动,土体被水透过的性质称为渗透性.土的渗透性是土的水力学主要性质之一.,(四)土的渗透性:,L,h2,h1,v,A,B,2023/2/13,14,渗透系数K经验近似值,2023/2/13,15,四、土方边坡和土方量计算:(一)边坡,令:m=m 边坡系数 1:m=H:B=1:m 边坡坡度,B,H,H,B,2023/2/13,16,1、边坡形式,2023/2/13,17,2、一般要求:,直壁不加支撑挖方深度,2023/2/13,18,深度在5m内的基坑(槽)、管沟边坡的最陡坡度,2023/2/13,19,临时性挖方边坡坡度值,202
7、3/2/13,20,永久性土工构筑物挖方的边坡坡度,2023/2/13,21,3、稳定分析 采用“简单条分法”.又称瑞典条分法或费兰纽斯(Fellenius)法.,K=,Mr,式中:Ms=e Mr=L R,抗滑力矩,Ms,结论:当 K 1.0 表示边坡稳定 当 K=1.0 表示边坡处于极限平衡状态 当 K 1.0 表示边坡不稳定,边坡稳定分析简图,滑动力矩,L=R*,2023/2/13,22,4.影响土方边坡稳定的因素 内在因素:(1)抗剪强度:摩阻力和内聚力(2)剪 力:自重和外荷载 外在因素:(1)地下水、雨水、施工用水或生活污水渗入边坡(2)边坡上部荷载过大(大量堆土、堆料、停放机具)(
8、3)土质条件、边坡留置时间,5.思考题:(1)为什么粘土的土方边坡稳定性好?(2)为什么雨后边坡容易塌方?,2023/2/13,23,1.2 场地平整施工 场地平整:就是将天然地面改造成我们所需要的设计平面.它包括:确定场地设计标高、计算土方量、土方调配、选择土方施工机械、拟定施工方案.一、场地设计标高的确定 考虑因素:(1)生产工艺与运输;(2)地形;(3)挖填方平衡;(4)泄水坡度。(如设计无要求,一般应向排水沟方向作成 不小于2的坡度)方法:方格网法(在地形图上划分方格网,边长a为10m 20m 40m)(一)初步确定场地设计标高 原则:场地内挖填方平衡,并尽量减少土方工程量.,2023
9、/2/13,24,方法采用“方格网法”1.将场地划分为边长为a 的方格(一般取a=20m).2.测定各角点的地面标高 3.计算设计标高 H0,H0计算示意图,2023/2/13,25,假设设计平面为水平面。根据挖、填方平衡,则 式中:H11个方格仅有的角点标高;H22个方格共有的角点标高;H33个方格共有的角点标高;H44个方格共有的角点标高;,2023/2/13,26,(二)设计标高H0的调整1.考虑土的可松性而提高设计标高 调整前:VW=VT 调整后:VT=KSVW由于:VW=VW-FW*h VT=VT+FT*h 得:,2023/2/13,27,式中:VW 按理论标高计算出的总挖方体积;F
10、W,FT 按理论标高计算出的挖方区,填方区的总面积.调整后设计标高:H0=H0+h,2023/2/13,28,2.考虑泄水坡度的调整 泄水坡度 i=2,h,L,(1)单向泄水:Hn=H0iL如:H10=H0-i0.5a,(2)双向泄水:Hn=H0ixLxiyLy如:H10=H0-ix0.5a-iy0.5a,a,a,a,a,a,a,H0,H0,H0,H10,H10,1,1,i,i,(a),a,a,a,a,a,a,y,y,H0,H10,H10,1,1,ix,i,(b),iy,2,2,H0,iy,H10,x,x,场地泄水坡度示意图(a)单向泄水;(b)双向泄水,2023/2/13,29,二、场地土方
11、量计算:(一)角点施工高度hn:hn=Hn-Hn=设计标高-地面标高hn为角点的挖、填方高度,“+”为填方高度,“-”为挖方高度,角点编号,地面标高,施工高度,设计标高,(二)确定零线:零线即挖、填方区的分界线零点位置:X=,ah1,h1+h2,h1,A,C,O,D,B,h2,x,a,零点位置计算,2023/2/13,30,(三)土方量计量:1.全挖或全填:V=(h1+h2+h3+h4),(二)两挖、两填挖方 V1,2=(+)填方 V3,4=(+),h1,h2,h3,h4,a,a,a,a,h2,h1,h4,h3,全挖(全填)方格,两挖两填方格,2023/2/13,31,3.三挖一填(或三填一挖
12、):填方:V4=挖方:V1,2,3=(2h1+h2+2h3-h4)+V4,4.一挖一填 挖方:V1=ah1,h4,(h4+h1)(h4+h3),h3,a,a,h2,h1,h4,h1,h2,a,三挖一填(或三填一挖)方格,一挖一填方格,a,2023/2/13,32,三、几点说明:(一)设计标高的确定(二)设计标高的调整(三)场地土方量计算(四)土方调配,2023/2/13,33,1.3 建筑基坑支护 建筑基坑(building foundation pit)为进行建筑物(包括构筑物)基础与地下室的施工所开挖的地面以下空间.基坑支护(retaining and protecting for fou
13、ndation excavation)为保证地下结构施工 及基坑周边环境的安全,对基坑侧壁及周边环境采 用的支挡、加固与保护措施.,2023/2/13,34,一、基坑支护的作用:挡土和截水,保证基坑侧壁的稳定.,二、基坑支护的设计原则:(一)分类:1.承载能力极限状态 2.正常使用极限状态,2023/2/13,35,(二)基坑侧壁安全等级 基坑侧壁安全等级及重要性系数,2023/2/13,36,基坑变形的监控值(mm),2023/2/13,37,(三)设计内容 1.基坑支护结构均应进行承截能力极限状态的计算;2.对于安全等级为一级及对支护结构变形有限定的 二级建筑基坑侧壁,尚应对基坑周边环境及
14、支护结构 变形进行验算.3.地下水控制计算和验算.,2023/2/13,38,三、基坑支护结构的选型:,支护结构,水泥土挡墙式,排桩与板墙式,边坡稳定式,深层搅拌水泥土桩墙,高压旋喷桩墙,板桩式,排桩式,板墙式,组合式,逆作拱墙式,土钉墙,喷灌支护,钢板桩,混合土板桩,型钢横挡板,钢管桩、预制混凝土桩,钻孔灌筑桩,挖孔灌筑桩,现浇地下连续墙,预制装配式地下地下连续墙,加筋水泥土桩(SWM工法),高应力区加筋水泥土墙,2023/2/13,39,支护结构选型表,2023/2/13,40,四、水平荷载标准值 的计算:(一).对于碎石土及砂土:,1.当计算点位于地下水位以上时:2.当计算点位于地下水位
15、以下时:式中 第i层的主动土压力系数,;作用于深度 处的竖向应力标准值,三轴试验,确定的第 i 层土固体不排水(快)剪粘聚力标准值;三轴试验确定的第 i 层土固体不排水(快)剪内摩擦角标准值;计算点深度;计算参数,当 h 时,取,当 h 时,取 h;基坑外侧水位深度;计算系数,当 h 时,取 1,当 h 时,取零;水的重度。,0,z,hd,h,Zj,2023/2/13,41,(二)、对于粉土及粘性土:,(三)、当按以上规定计算的基坑开挖面以上水平荷载 标准值小于零时,应取零。,(四)、竖向应力标准值的计算:,2023/2/13,42,1.自重竖向应力:(1)计算点位于基坑开挖面以上时:,式中:
16、深度Zj以上土的加权平均天然重度。,(2)计算点位于基坑开挖面以下时:,式中:开挖面以上土的加权平均天然重度。,2023/2/13,43,2.地面附加荷载引起的竖向应力:,2023/2/13,44,3.地面局部荷载引起的竖向应力:,Ik,s,1,q,1,b,0,b,45,45,45,2023/2/13,45,五、水平抗力标准值的计算:(一)对于砂土及碎石土:式中 作用于基坑底面以下深度Zj处的竖向应力标准值;第i层的被动土压力系数;(二)对于粉土及粘性土:(三)基坑底面竖向应力标准值:,+,=,2,(45),tg,k,2,p,i,i,K,j,式中 深度Zj以上土的加权平均天然重度。,o,z,2
17、023/2/13,46,一字相间排列,一字搭接排列,一字相接排列,交错相接排列,交错相间排列,钢筋水泥混凝土灌注桩排布置形式,六、钻孔灌注混凝土排桩支护.(一)平面布置:,2023/2/13,47,(二)竖向布置:,排桩(piles in row)以某种桩型按队列式布置组成的基坑支护结构.,冠梁(top beam)设置在支护结构顶部的钢筋混凝土连梁.,腰梁(middle beam)设置在支护结构顶部 以下传递 支护结构与锚杆或内支撑点 力的钢筋混凝土梁或钢梁.,h,冠梁,腰梁,排桩,2023/2/13,48,(三)构造要求:悬壁式排桩结构桩径不宜小于600mm,桩间距应根据排桩受力及桩间土稳定
18、条件确定.,(四)施工要求:平面位置 50 mm 垂直度 0.5%,2023/2/13,49,(五)悬臂式排桩嵌固深度计算:M0=0 hpEpj-1.2gohaEai0,式中 Epi 桩、墙底以上的基坑内侧各土层水平 抗力标准值的 epjk 合力之和;hp合力Epj作用点至桩、墙底的距离;Eai 桩、墙底以上的基坑外侧各土层水平 荷载准值的 eaik 合力之和;ha合力Epj作用点至桩、墙底的距离;1.2分项系数.要求:hd0.3h,o,hd,Ep2,Epj,Ep1,Eai,Ea2,Ea1,Ea3,Ea4,ha,h,悬壁式支护结构嵌固深度计算简图,2023/2/13,50,(六)抗渗要求:hd
19、1.2 g 0(h-hwa),o,hd,hwa,h,渗透稳定计算简图,2023/2/13,51,七、土钉墙支护 土钉墙(soil nailing wall)采用土钉加固的基坑 侧壁土体与护面等组成的支护结构.(一)组成和构造:1.土钉:钢筋或钢管,长度=(0.51.2)h,间距宜为 12m,与水平面夹角宜为 520 2.钢筋网:钢筋直径宜为 610mm,间距宜为 150300mm.3.喷射混凝土:强度等级不宜低于C20,面层厚度不宜小于 80mm.,2023/2/13,52,(二)特点:1.安全可靠 2.可缩短基坑施工工期 3.施工机具简单,易于推广 4.经济效益较好(三)土钉抗拉承载力计算:
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