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,土木工程施工,土木工程施工,邵阳学院 杨宗耀,教 授 级 高 级 工 程 师,终身享受国务院特殊津贴专家,国家首批注册监理工程师,湖南省施工专业学术委员会副主委,（房屋建筑方向）,前 言,土木工程施工是土木专业（房建方向）的一门,实践性强、综合性大、涉及知识面广的骨干,专业课程，它的任务是研究土木工程施工的局部规律和全局性规律。,是同学们步入工作岗位后要,学以致用、安身立命,的主要课程之一。,无论同学们毕业后在土木建筑领域从事何种职业和岗位，学好本课程的专业知识都将使你,受用终生,。,本课程的诸多专业术语,、概念和知识点常常是,求职面试时主考官信手,拈来的试题，本课程是,你求职的敲门砖！,本课程的施工程序、工艺,流程、操作要点、质量要,求等内容直接与规范的强,制性条文接轨，这些知识,将使你在职场受用一生！,总 目 录,第,1,讲 土方规划 第,16,讲 钢结构工程,第,2,讲 土方工程施工要点 第,17,讲 起重安装机械,第,3,讲 机械化施工及填土压实 第,18,讲 结构吊装施工,第,4,讲 基坑验槽及地基加固处理 第,19,讲 防水工程,第,5,讲 混凝土预制桩施工 第,20,讲 装饰工程施工（,1,）,第,6,讲 混凝土灌注桩施工 第,21,讲 装饰工程施工（,2,）,第,7,讲 砖砌体施工 第,22,讲 装饰工程施工（,3,）,第,8,讲 石砌体及砌块砌体施工 第,23,讲 冬雨期施工技术措施,第,9,讲 脚手架及垂直运输 第,24,讲 施工组织概述,第,10,讲 钢筋工程 第,25,讲 流水施工原理,第,11,讲 模板工程 第,26,讲 网络计划技术,第,12,讲 混凝土制备及运输 第,27,讲 网络技术的应用,第,13,讲 混凝土成型及养护 第,28,讲 施工组织总设计,第,14,讲 预应力材料与机具 第,29,讲 单位工程施工组织设计,第,15,讲 预应力施工 第,30,讲 施工组织设计编制实例,第,1,章 土方工程,第,1,讲 土方规划,第,2,讲 土方工程施工要点,第,3,讲 机械化施工及填土压实,第,1,章 土方工程,【,教学要求,】,了解土方工程特点；掌握场地设计标高的确定、调整与土方调配；掌握边坡稳定及土壁支护的基本原理及主要方法；了解施工排、降水方法及流砂防治措施；熟悉常用土方机械的性能和使用范围；掌握土方的填筑与压实的要求和方法。,【,教学重点,】,土方调配；,边坡稳定及土壁支护的方法；,轻型井点,降水；,土方的填筑与压实,。,【,教学难点,】,表上作业法进行土方调配；,轻型井点降水；,边坡稳定及土壁支护；,影响填土压实的因素。,【,时间安排,】,本章共,3,讲、,6,学时。,第,1,讲 土方规划,1,概述,2,土方边坡,3,土方量计算的方法,4,场地平整土方量计算,5,土方调配,第,1,章 土方工程,1.2,土方工程的施工要求, 土方量少、工期短、费用省；,因地制宜,编制,合理的,施工方案，预防流砂、管涌、塌方等事故发生，确保安全；,1,概述,共,46,页 第,2,页, 要求,标高、断面,控制准确；, 应尽可能采用,先进的,施工工艺、施工组织和,机械化施工,。, 土体有足够的,强度,和,稳定性,；,基坑土方开挖,1,概述,包括一切土的挖掘、填筑、运输等过程以及排水降水、土壁支撑等准备工作和辅助工程。常见的土方工程施工内容有：,1.1,土方工程的内容, 场地平整：,包括障碍物拆除、场地清理、确定场地设计标高、计算挖填土方量、合理进行土方平衡调配等。, 开挖沟槽、基坑,(,竖井、隧道、修筑路基、堤坝,),：,包括测量放线、施工排水降水、土方边坡和支护结构等。, 土方回填与压实：,包括土料选择、运输、填土压实的方法及密实度检验等。,第,1,讲 土方规划,共,46,页 第,1,页,1.3,土的工程分类,1,概述,共,46,页 第,3,页,1.4,土的工程性质,天然密度,-,是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,。,干密度,-,是指单位体积中固体颗粒的质量，它是用以,检验土压实质量的控制指标。, 土的质量密度,取土环刀 标准击实仪,不同类的土，其最大,干密度是不同的；同,类的土在不同的状态,下,(,含水量、压实程度,),其密实度也是不同的,1,概述,共,46,页 第,4,页, 土的含水量,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，见下式：,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,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,快速含水量测定仪,1,概述,共,46,页 第,5,页, 土的渗透性,是指水流通过土中孔隙的难易程度。地下水在土中的,渗流速度,V,与,土的渗透系数,K,和,水头梯度,I,有关，地下水在土中的渗流速度可按达西公式计算：,V,（,m/d,）,=KI,土壤渗透试验仪,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,1,概述,共,46,页 第,6,页, 土的可松性,即自然状态下的土，经过开挖后，其体积因松散而增加，以后虽经回填压实，仍不能恢复其原来的体积。土的可松性用,可松性系数,K,S,表示。,土的最初可松性系数,K,S,= V,2,/ V,1,；,土的最后可松性系数,K,，,S,= V,3,/ V,1,。,式中：,V,1,土在天然状态下的体积；,V,2,土经开挖后的松散体积；,V,3,土经回填压实后的体积。,土的最初可松性系数,K,S,是计算挖掘机械生,产率、运土车辆数量,及弃土坑容积的重要,参数，最后可松性系,数,K,，,S,是计算场地平,整标高及填方所需的,挖方体积等的重要参,数。,不同分类的土的可松性系数可参考下表：,1,概述,共,46,页 第,7,页,土的可松性参考值,1,概述,共,46,页 第,8,页,2,土方边坡,合理地选择基坑、沟槽、路基、堤坝的断面和留设边坡，是减少土方量的有效措施。边坡的表示方法为,1:,m,，即：,第,1,讲 土方规划,式中,m,=,b,/,h,，称为坡度系数。其意义为：,当边坡高度已知为,h,时，其边坡宽度则等于,mh,。,共,46,页 第,9,页,临时性挖方的边坡值,边坡坡度应根据,不同的挖填高度、土的工程性质,及,工程特点,而定，既要保证土体稳定和施工安全，又要节省土方。临时性挖方边坡可按下表确定：,2,土方边坡,共,46,页 第,10,页,深度在,5m,内的基坑,(,槽,),、管沟边坡的最陡坡度（不加支撑）,当地质条件良好,土质均匀且地下水位低于基坑,(,槽,),底面标高时,挖方深度在,5m,以内,不加支撑的边坡可按下表确定：,2,土方边坡,共,46,页 第,11,页,3,土方量计算的基本方法,土方量计算的基本方法有,平均高度法,和,平均断面法,两种。,3.1,平均高度法,四方棱柱体法：,将施工区域划分为若干个边长等于,a,的方格网，每个方格网的土方体积,V,等于底面积,a,2,乘四个角点高度的平均值，即：,第,1,讲 土方规划,共,46,页 第,12,页,方格网土方量计算,则可采取,平均高度,法,（,四方棱柱体法,和,三角棱柱体法,）,3,土方量计算的基本方法,共,46,页 第,13,页, 三角棱柱体法：,将每一个方格顺地形的等高线沿对角线划分为两个三角形，然后分别计算每一个三角棱柱体的土方量。,3.2,平均断面法,基坑、基槽、管沟、路堤的土方量计算可采用平均断面法。即：,3,土方量计算的基本方法,共,46,页 第,14,页,4,场地平整土方量计算,4.1.1,H,0,的重要性,场地设计标高是进行场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。合理地确定场地设计标高，对减少土方工程量、加速工程进度、降低工程造价有着重要意义。,4.1,场地设计标高,H,0,的确定,确定场地设计标高应结合各类影响因素反复进行技术经济比较，选择一个最佳方案。,第,1,讲 土方规划,共,46,页 第,15,页,4.1.2,H,0,的确定原则, 满足,生产工艺和运输,的要求；, 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；, 考虑,挖填平衡,，弃土运输或取土回填的土方量最少；, 要有合理的泄水坡度,(,2,),，,满足排水要求,；, 考虑,最高洪水位,的影响。,4,场地平整土方量计算,共,46,页 第,16,页,4.1.3,H,0,的确定步骤,如场地设计标高无特殊要求时，可根据挖填土方量平衡的原则确定,H,0,其步骤如下：, 划分方格网,方格网边长,a,可取,10,50m,，常用,20m,、,40m,；,挖填平衡原则即,场地内土方的绝,对体积在平整前,、后相等,4,场地平整土方量计算,共,46,页 第,17,页, 确定各方格网角点高程, 水准仪实测；, 利用地形图上相邻两等高线的高程，用,插入法,求得。,4,场地平整土方量计算,共,46,页 第,18,页,用插入法求得,H,13,=251.70,水准仪进行高程测量,按每一个方格的角点的计算次数（权数），即方格的角点为几个方格共有的情况，确定设计标高,H,0,的实用公式为：, 按挖填平衡确定设计标高,式中：,n,方格网数；,H,1,一个方格仅有的角点坐标；,H,2,两个方格共有的角点坐标；,H,3,三个方格共有的角点坐标；,H,4,四个方格共有的角点坐标。,4,场地平整土方量计算,共,46,页 第,19,页,4.2,场地设计标高,H,0,的调整,按以上步骤求得的,H,0,仅为一理论值，还应考虑以下因素进行调整，求出,H,0,：, 土的可松性影响,填方因土的可松性引起的填方,体积增加,；, 场内挖方和填方的影响,从经济观点出发，安排的挖方就近弃土和填方就近场外取土，引起的,挖填土方量的变化,；, 场地泄水坡度的影响,单坡？双坡？,4,场地平整土方量计算,共,46,页 第,20,页,由于土具有可松性，一般填土需相应提高设计标高，故考虑土的可松性后，场地设计标高调整为：,V,W,V,T,H,0,V,W,V,T,H,0,h,理论设计标高 调整设计标高,4.2.1,土的可松性影响,4,场地平整土方量计算,共,46,页 第,21,页,场地设计标高,H,0,是按挖填土方量平衡的原则确定的，但从经济观点出发，常会将部分挖方,就近弃于场外,，或,就近于场外取土,用于部分填方，均会引起挖填土方量的变化，亦需调整场地设计标高。,4.2.2,场内挖方和填方的影响,式中：,Q,场地根据,H,0,平整后多余或不足的土方量。,其设计标高调整值按下式计算：,4,场地平整土方量计算,共,46,页 第,22,页,调整后的设计标高是一个水平面的标高，而实际施工中要根据泄水坡度的要求,(,单坡泄水或双坡泄水,),计算出场地内,各方格网角点实际设计标高,。,4.2.3,场地泄水坡度的影响, 场地为单坡泄水时,，,场地内任意点的设计标高则为：,式中：,l,该点至设计标高,H,，,0,的距离,；,i,场地泄水坡度（不小于,2,）。,4,场地平整土方量计算,共,46,页 第,23,页,场地单向泄水坡度示意图, 场地为双坡泄水时,，场地内任意点的设计标高则为：,式中：,l,x,、,l,y,该点沿,X-X,、,Y-Y,方向,距场地中心线的距离；,i,x,、,i,y,场地沿,X-X,、,Y-Y,方向,的泄水坡度。,公式中正负号的取值：,计算角点在,H,，,0,之上取,“”，反之取“”,4,场地平整土方量计算,共,46,页 第,24,页,场地双向泄水坡度示意图,4.3,场地土方量的计算,4.3.1,求各方格角点的施工高度,h,n,h,n,=,场地设计标高,H,n,自然地面标高,H,角点编号 施工高度,h,n,1,- 0.72,43.24 42.52,自然地面标高,H,设计标高,H,n,若,h,n,为正值则,该点为填方，,h,n,为负值则为,挖方。,场地土方量计算步骤如下：,4,场地平整土方量计算,土方方格网图例,共,46,页 第,25,页,零线位置的确定：,先求出方格网中边线两端施工高度有“,+ ”,、“ ”中的零点，将相邻两零点连接起来即为零线。,4.3.2,绘出零线,式中：,X,1,、,X,2,角点至零点的距离,(m),；,h,1,、,h,2,相邻两角点的施工高度,(m),，均用绝对值；,a,方格网的边长,(m).,零点的位置按下式计算：,4,场地平整土方量计算,共,46,页 第,26,页,零点位置计算示意,为省略计算，亦可用,图解法,直接求出零点位置。即用尺在各角点标出相应比例，用尺相接，与方格相交点即为零点位置。见下图：,h,1,+0.30,h,2,-0.20,0,5,5,10,10,h,7,h,8,+0.7,-,0.10,用尺量出,h,1,0.3,的刻度,用尺量出,h,2,0.2,的刻度,两点连线与方格的交点为零点,用尺量出,h,8,0.1,的刻度,用尺量出,h,7,0.7,的刻度,两点连线与方格的交点为零点,两零点连线即为零线,4,场地平整土方量计算,共,46,页 第,27,页,4.3.3,计算场地挖、填土方量,“零线”求出，也就划出了场地的挖方区和填方区，便可按平均高度法计算各方格的挖、填土方量了。,4,场地平整土方量计算,共,46,页 第,28,页,挖方施工,及长距离土方调运,4.3.4,计算各挖、填方调配区之间的平均运距,先按下式求出各挖方或填方区土方重心坐标,X,0,、,Y,0,：,填方区,y,H,0,H,0,x,x,OW,x,OT,y,OW,y,OT,L,0,挖方区,式中：,x,i,、,y,i,i,块方格的重心坐标；,V,i,i,块方格的土方量。,V,1,x,1,、,y,1,V,5,x,5,、,y,5,V,19,x,19,、,y,19,挖方区,重心,填方区,重心,4,场地平整土方量计算,共,46,页 第,29,页,则填、挖方区之间的平均运距,L,0,为：,式中：,x,0T,、,y,0T,填方区的重心坐标；,x,0W,、,y,0W,挖方区的重心坐标。,在实际工作中，亦可用作图法近似地求出调配区的形心位置,O,代替重心坐标，用比例尺量出每对调配区的平均运距。,4,场地平整土方量计算,共,46,页 第,30,页,5,土方调配,5.2,土方调配的原则,土方调配是土方规划中的一个重要内容。其原则是：,力求挖填平衡、运距最短、费用最省，考虑土方的利用，以减少土方的重复挖填和运输。,5.1,土方调配的步骤,划分调配区（绘出零线） 计算调配区之间的平均运距（即挖方区至填方区土方重心的距离） 确定初始调配方案 优化方案判别 绘制土方调配图表。,第,1,讲 土方规划,共,46,页 第,31,页,5.3,最优调配方案的确定,最优调配方案的确定，是以线性规划为理论基础，常用,“表上作业法”,求解。调配的步骤如下：,用“最小元素法”,编制初始调配方案,最优方案判别,绘制土方调配图,最优方案判别,方案的调整,是,否,5,土方调配,共,46,页 第,32,页,5.3.1,初始调配方案,下图为一矩形广场，图中小方格内的数字为各调配区的土方量，箭杆上的数字则为各调配区之间的平均运距。试求土方调配最优方案。,500,500,800,600,500,500,400,W,1,T,1,W,3,60,50,70,110,80,70,40,100,90,40,100,W,4,T,3,W,2,T,2,70,挖方区,编号,填方区编号,挖方区需,调出土方,填方区需,调进土方,调配区间的平均运距,5,土方调配,共,46,页 第,33,页,各调配区土方量及平均运距,5,土方调配,共,46,页 第,34,页,步骤,1,：,选取,平均运距最小,(,C,22,=,C,43,=40),的方格，确定它所对应的调配土方数，并使其,尽可能大,。本例选取,C,43,=40,，,X,43,=400(,W,4,的全部挖方调往,T,3,),，,X,41,、,X,42,=0 (,W,4,的挖方不调往,T,1,、,T,2,),，在,X,41,、,X,42,的方格内画上“,”,5,土方调配,共,46,页 第,35,页,步骤,2,：,重复步骤,1,，按平均运距,由小到大依次计算,X,22,、,X,11,、,X,31,（,C,22,C,11,C,31,）,，我们就得到了土方调配的初始方案。,1.5,土方调配,500,500,100,300,100,40,50,60,70,110,共,46,页 第,36,页,5.3.2,最优方案判别,初始调配方案是按,“就近调配”,求得的，它保证了挖填平衡、总运输量是较小的，但不一定是最小的，因此还需进行判别。,在“表上作业法”中判别最优方案的方法有很多，这里我们介绍引入“假想价格系数”求,检验数,ij,来判别。,首先求出表中各方格的假想价格系数，,有调配土方的假想价格系数,C,，,ij,=C,ij,，无调配土方的假想价格系数按下式计算：,5,土方调配,共,46,页 第,37,页,利用已知的假想价格系数，我们可以逐个求解未知的,C,，,ij,。,步骤,1,：,在有调配土方的方格内，,C,，,ij,=C,ij,，将数据填入表中；,该公式的意义即：,构成任一矩形的四个方格内对角线上的假想价格系数之和相等。,5,土方调配,共,46,页 第,38,页,步骤,2,：,按任一矩形的四个方格内,对角线上的,C,，,ij,之和相等,，,逐个求解未知的,C,，,ij,；如：,5,土方调配,共,46,页 第,39,页,步骤,3,：,引入检验数,，按下式求出表中,无调配土方方格的检验数,（,即方格右边两小格数字上下相减，将正负号填入表中,）：,12,出现负数说明方案,不是最佳方案,，需要进行调整。,5,土方调配,共,46,页 第,40,页,步骤,2,：,找出,x,12,的闭回路。其作法是，从,x,12,方格出发，沿水平或竖直方向前进，遇到,有数字的方格作,90,0,转弯,(,也可不转弯,),，如果路线恰当，有限步后便能回到出发点。形成一条以,有数字的方格为转角点、用水平或竖直线联起来的闭回路,。见下表：,5.3.3,方案的调整,步骤,1,：,在所有负检验数中挑选一个,(,一般选最小的,),，本例即,12,，,将它对应的变量,x,12,作为调整对象。,5,土方调配,共,46,页 第,41,页,步骤,3,：,从空格,X,12,出发，沿闭回路（,方向任意,）行进，在,各奇数转角点,的数字中挑出一个最小的（,本例即,X,32,=100,）将它由,X,32,调到,X,12,方格中。,500,100,5,土方调配,共,46,页 第,42,页,步骤,4,：,将,“,100”,数字填入,X,12,方格中，被调出的,X,32,为,0,，同时将闭回路上其它,奇数次转角,（,X,11,）方格内的数字都,减去,100,，,偶数次转角,（,X,31,）方格内的数字都,增加,100,，使得填、挖方区的土方量仍然保持平衡。这样我们就得到了下表中的新调配方案。,400,0,100,400,5,土方调配,共,46,页 第,43,页,步骤,5,：,对新调配方案按,“,最优方案判别”,的方法和步骤再进行,判别,和,检验,，如仍出现负数，则重复步骤,1,4,继续调整，如不出现负数，方案即是最优方案。,100,70,-10,20,110,80,80,50,计算无调配土方方格的,检验数,，无负数，,方案是最优方案,。,1.5,土方调配,共,46,页 第,44,页,该优化方案的土方总运输量为：,Z,= 40050,10070,50040,40060,10070,40040,= 94000,（,m,3,m,）,初始方案的土方总运输量为：,Z,= 50050,50040,30060,100110,10070,40040,= 97000,（,m,3,m,）,调整后的总运输量减少了,3000,（,m,3,m,）。,5,土方调配,共,46,页 第,45,页,绘出最终土方调配图如下所示,500,500,800,600,500,500,400,W,1,T,1,W,3,400,60,100,70,400,40,W,4,T,3,W,2,T,2,100,70,500,40,400,50,5,土方调配,共,46,页 第,46,页,思 考 题,1,、试述土的可松性及其对土方规划的影响。,2,、试述土壁边坡的作用、表示方法、留设原则及影响边坡的因素。,3,、确定场地设计标高,H,0,时应考虑哪些因素？,4,、试述按挖填平衡原则确定,H,0,的步骤和方法。,5,、为什么对场地设计标高,H,0,要进行调整？如何调整？,6,、如何计算沟槽和基坑的土方量？,7,、土方调配应遵循哪些原则，调配区如何划分，如何确定平均运距？,8,、试述用“表上作业法”确定土方最优调配方案的步骤及方法。,第,1,章 土方工程,
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