第一章 土方工程 (1)

1、 建筑工程学院建筑工程学院 工程建设与管理研究所工程建设与管理研究所 2018年年2月月绪论：教学目的及重难点绪论：教学目的及重难点年年岁岁课相似年年岁岁课相似 岁岁年年人不同岁岁年年人不同约公元前约公元前6000年年河姆渡文化河姆渡文化约公元前约公元前3500年年苏格兰苏格兰Knap of Howar埃及金字培，公元前埃及金字培，公元前2600 年左右年左右高约高约146.5 米米, 塔基每边长塔基每边长232 米。米。建于隋代大业年间（公元建于隋代大业年间（公元605605年年618618年），由著名匠年），由著名匠师李春设计和建造，距今已有约师李春设计和建造，距今已有约14001400年

2、的历史，是当年的历史，是当今世界上现存最早、保存最完善的古代敞肩石拱桥。今世界上现存最早、保存最完善的古代敞肩石拱桥。山西省应县木塔是我国现山西省应县木塔是我国现存最古老最高大木结构塔，存最古老最高大木结构塔，1056年建成。年建成。1889年建成高年建成高300米，天线高米，天线高24米，总高米，总高324米。米。哈利法塔，哈利法塔，162层，层，828米米号称全球最节能建筑的号称全球最节能建筑的摩天大楼摩天大楼 珠江大厦珠江大厦上海世博会上海世博会 阳光谷阳光谷 膜结构膜结构中国中国2010年上海世博会英国馆年上海世博会英国馆智能建筑智能建筑悬臂结构达到悬臂结构达到1.4万吨，万吨，230

3、米高空，其施工难度全球罕见米高空，其施工难度全球罕见2016年年10月月10日日4时许，时许，浙江温州市鹿城区双屿浙江温州市鹿城区双屿街道中央涂村中央街街道中央涂村中央街159号号4幢民房倒塌幢民房倒塌 ，死亡，死亡22人人 。2017年年2月月2日日8时许，温时许，温州市文成县百丈漈镇外州市文成县百丈漈镇外大会村发生一起大会村发生一起4间间4层层半民房坍塌事件，半民房坍塌事件，9人被人被埋，埋，7人死亡。人死亡。 ？古老传统学科古老传统学科活力创新学科活力创新学科有成就感行业有成就感行业非常危险行业非常危险行业 北京工业大学公布北京工业大学公布20122012年本科教育质量报告。采用年本科教

4、育质量报告。采用定性与定量相结合的方法，采用政府与社会（麦可思定性与定量相结合的方法，采用政府与社会（麦可思公司）调查所形成的数据，客观公正的汇总、反思与公司）调查所形成的数据，客观公正的汇总、反思与报告了过去一年北京工业大学的本科教育质量状况。报告了过去一年北京工业大学的本科教育质量状况。 其中与土木工程相关的其中与土木工程相关的5 5门课程的满足度与重要度门课程的满足度与重要度如下。如下。课程名称 满意度 重要度 土木工程施工 58 91 混凝土结构原理 66 84 土力学 74 82 结构力学 74 80 材料力学 73 69 2012年年2013年年2014年年2015年年沈阳建筑大学

5、沈阳建筑大学2015建类就业形势分析建类就业形势分析教学目的：教学目的： 通过学习使学生掌握通过学习使学生掌握土木工程土木工程施施工的工的基本知识基本知识、基本理论基本理论和和决策方法决策方法，使学生具有解决土木工程使学生具有解决土木工程施工技术施工技术和和施工组织计划施工组织计划问题的初步能力。通过问题的初步能力。通过本课程的教学本课程的教学实践环节实践环节，使理论联系，使理论联系实际，加深对本课程的理解，增强感实际，加深对本课程的理解，增强感性认识，提高动手能力。性认识，提高动手能力。一、课程的研究对象和任务：一、课程的研究对象和任务：绪绪 论论主要任务：主要任务：研究对象：研究对象：研究

6、土木工程研究土木工程施工技术施工技术和和施工组织施工组织的一般规律。的一般规律。土木工程施工中，各主要工种工程土木工程施工中，各主要工种工程的的施工工艺施工工艺及及工艺原理工艺原理；施工项目；施工项目科学的科学的组织原理组织原理以及土木工程施工以及土木工程施工中的中的新技术新技术、新材料新材料、新工艺新工艺的发的发展和应用。展和应用。二、课程的主要内容及安排说明：二、课程的主要内容及安排说明：第第1章：土方工程章：土方工程第第2章：深基础工程章：深基础工程第第3章：砌体工程章：砌体工程第第4章：砼结构工程章：砼结构工程第第5章：预应力砼工程章：预应力砼工程第第6章：结构安装工程章：结构安装工程

7、第第7章：道路桥梁工程章：道路桥梁工程第第8章：防水工程章：防水工程第第9章：装饰装修工程章：装饰装修工程第第10章：施工组织概论章：施工组织概论第第11章：流水施工原理章：流水施工原理第第12章：网络计划技术章：网络计划技术第第13章：单位工程施工章：单位工程施工 组织设计组织设计第第14章：施工组织总设计章：施工组织总设计三、学习方法：三、学习方法： 特点：特点：1具有综合性；具有综合性；2实践性、工艺性强；实践性、工艺性强；3发展迅速，技术更新快。发展迅速，技术更新快。 要求：要求：1注意理论和实践相结合，以及知识的综合运用；注意理论和实践相结合，以及知识的综合运用；2按时出勤，积极参与

8、课堂讨论；按时出勤，积极参与课堂讨论；3认真思考，提出问题，解决问题；培养分析问题认真思考，提出问题，解决问题；培养分析问题 的能力。的能力。不论以前课程学习不论以前课程学习如何，只要想学，如何，只要想学，这门课程一定能学这门课程一定能学好！好！* *四、土木工程在国民经济中的地位和作用四、土木工程在国民经济中的地位和作用 举足轻重举足轻重1.1.土建工程的内涵及特点土建工程的内涵及特点各行各业都离不开它；各行各业都离不开它；2.2.土建工程大都投入大、涉及面广土建工程大都投入大、涉及面广( (人、财、物人、财、物) )；3.3.是国民经济的基础产业，影响面广、牵动面大；是国民经济的基础产业，

9、影响面广、牵动面大；4.4.可以大幅度地拉动国民经济；可以大幅度地拉动国民经济；5.5.对抗灾减灾具有极强的积极主动性和不可替代性；对抗灾减灾具有极强的积极主动性和不可替代性；6.6.学科上属长线专业、硬专业、学科上属长线专业、硬专业、不易饱和不易饱和? ?，是一门古，是一门古 老而又年轻的学科，是永恒的老而又年轻的学科，是永恒的日不落夕阳产业日不落夕阳产业。1.1.土建工程的内涵及特点土建工程的内涵及特点各行各业都离不开它各行各业都离不开它基本建设基本建设工业工业农业农业生活生活交通交通国防国防其他其他厂房、矿山、开采厂房、矿山、开采 灌渠、泄洪、坝体灌渠、泄洪、坝体 公共建筑、民用建筑、市

10、政设施公共建筑、民用建筑、市政设施公路、铁路、航空、邮电公路、铁路、航空、邮电防空、地下储库、发射塔架防空、地下储库、发射塔架电信、通讯电信、通讯2.2.土建工程大都投入大、涉及面广土建工程大都投入大、涉及面广投入大：投入大： 哈利法塔哈利法塔2004年年9月月21日开始动工，日开始动工，2010年年1月月4日竣工，日竣工，162层层828米高。造价达米高。造价达15亿美元。央视新台址大楼造价亿美元。央视新台址大楼造价100亿元。亿元。 三峡工程，砼重力坝，三峡工程，砼重力坝，长长2335m，底宽，底宽115m，顶宽，顶宽40m，高，高 175m；砼用量；砼用量2643万万m3；决算总投资超过

11、；决算总投资超过2000亿；亿； 西气东西气东输输，总投资总投资1500亿亿 ；青藏铁路，总投资青藏铁路，总投资1200亿；亿； 南水北调东、中、西三线共调水南水北调东、中、西三线共调水448亿亿m3，总工程计划，总工程计划2050年年 完成，预算总投资完成，预算总投资5000亿亿 ； 2015年底北京市地铁运营总里程达年底北京市地铁运营总里程达554km，每年投资，每年投资1000亿以亿以上。在远景规划中，到上。在远景规划中，到2020年时，运营总里程将超过年时，运营总里程将超过1000km。京沪高铁全长京沪高铁全长1318公里，投资约公里，投资约2000亿元，目前正在规划京沪亿元，目前正在

12、规划京沪高铁复线。高铁复线。涉及面广涉及面广( (人、财、物人、财、物) ) 涉及的行业面极广：矿业、机械、水泥、建材、运涉及的行业面极广：矿业、机械、水泥、建材、运输输 属劳动密集型产业：就业率高、劳务输出属劳动密集型产业：就业率高、劳务输出2010年，全国具有资质等级的总承包和专业承包建筑业企业年，全国具有资质等级的总承包和专业承包建筑业企业完成建筑业总产值完成建筑业总产值95206亿元，全社会建筑业实现增加值亿元，全社会建筑业实现增加值26451亿元；全国工程勘察设计企业营业收入亿元；全国工程勘察设计企业营业收入9547亿元；全国亿元；全国工程监理企业营业收入工程监理企业营业收入1196

13、亿元。亿元。“十一五十一五”期间，建筑业增期间，建筑业增加值年均增长加值年均增长20.6%,全国工程勘察设计企业营业收入年均增长全国工程勘察设计企业营业收入年均增长26.5%，全国工程监理企业营业收入年均增长，全国工程监理企业营业收入年均增长33.7%。2015年全国建筑业总产值达年全国建筑业总产值达180757亿元亿元，比上年增长，比上年增长2.3%。与与2014年相比增长年相比增长10.2，2015年建筑业总产值首次跌进个位年建筑业总产值首次跌进个位数，且增速大幅跳水数，且增速大幅跳水 。 3.3.是国民经济的基础产业，影响面广、牵动面大是国民经济的基础产业，影响面广、牵动面大我国国民经济

14、的支柱产业；我国国民经济的支柱产业；冶金、建材、机械制造冶金、建材、机械制造影响并带动许多重要行业的发展；影响并带动许多重要行业的发展；我国是建材生产大国：我国是建材生产大国： 2013年全国固定资产投资年全国固定资产投资436528亿元，同比增长亿元，同比增长19.2%；2014年全国固定资产投资年全国固定资产投资502005亿元，同比增长亿元，同比增长15.7%；2015年全国固定资产投资年全国固定资产投资551590亿元，同比增长亿元，同比增长10.0%；2016年全国固定资产投资年全国固定资产投资596501亿元，同比增长亿元，同比增长8.8%；2017年全国固定资产投资年全国固定资产

15、投资631684亿元，同比增长亿元，同比增长7.2%。土木工程土木工程地震地震洪水洪水旱灾旱灾沙漠化沙漠化海啸海啸飓风飓风火灾火灾爆炸爆炸战争战争核泄漏核泄漏泥石流泥石流滑坡滑坡提高烈度提高烈度隔震减震隔震减震锚具加固锚具加固挡土结构挡土结构安全壳安全壳防护结构防护结构战略储库战略储库溢洪、防洪溢洪、防洪拦洪、蓄洪拦洪、蓄洪灌渠、打井灌渠、打井建库蓄水建库蓄水引水改沙引水改沙编制固沙编制固沙防波堤防波堤拦波坝拦波坝防火墙防火墙防爆墙防爆墙5.5.对抗灾减灾具有极强的积极主动性和不可替代性对抗灾减灾具有极强的积极主动性和不可替代性土木工程对抗灾防灾具有不可比拟的优势土木工程对抗灾防灾具有不可比拟

16、的优势 6.6.学科上属长线专业、硬专业、社会需求量大、不易饱和学科上属长线专业、硬专业、社会需求量大、不易饱和 国务院学位委员会关于土木工程的定义：国务院学位委员会关于土木工程的定义： 土木工程是建造各类工程设施的科学技术的统称，它既指工土木工程是建造各类工程设施的科学技术的统称，它既指工程建设的对象，即建造在地上、地下、水中的各种工程设施；程建设的对象，即建造在地上、地下、水中的各种工程设施；也指所应用的材料、设备和所进行的勘测设计、施工、保养、也指所应用的材料、设备和所进行的勘测设计、施工、保养、维修等专业技术。维修等专业技术。 全国设有工民建全国设有工民建(土建工程土建工程)的学校，的

17、学校，78年有年有22所，所，95年升年升至至220所，所，2000年达年达340所所，2006年达年达402所之多。所之多。 北航、北大均先后开设了土建方面的专业、名称略有差异，北航、北大均先后开设了土建方面的专业、名称略有差异，如土木建筑、结构工程、岩土工程、土水工程如土木建筑、结构工程、岩土工程、土水工程 周期性的更新和加固强化了这个学科周期性的更新和加固强化了这个学科50年代的厂房大年代的厂房大都需加固都需加固7.7.是一门古老而又年轻的学科，是永恒的是一门古老而又年轻的学科，是永恒的“朝阳产业朝阳产业”绿色砼、智能建筑、各学科的交叉和融合绿色砼、智能建筑、各学科的交叉和融合美国设置专

18、项基金鼓励研究美国设置专项基金鼓励研究“不中断交通置换桥梁问题不中断交通置换桥梁问题”；认；认 识上改变了识上改变了“夕阳产业夕阳产业”的观点的观点21世纪是智能建筑、高速交通、可持续发展以及与高新技术融世纪是智能建筑、高速交通、可持续发展以及与高新技术融 汇贯通的土木工程新时代汇贯通的土木工程新时代人对地球的认识远较太空滞后，开发地下空间迫在眉睫人对地球的认识远较太空滞后，开发地下空间迫在眉睫 人口增加、土地减少、向地下要空间、向海洋要空间、也包括人口增加、土地减少、向地下要空间、向海洋要空间、也包括 向太空要空间，均需要土建工程的配合和投入，如地下交通、向太空要空间，均需要土建工程的配合和

19、投入，如地下交通、 地下贮库、发射塔井、海上采油采矿地下贮库、发射塔井、海上采油采矿第第1 1章章 土方工程土方工程土方工程：教学目的及重难点土方工程：教学目的及重难点1.1 概概 述述人工开挖土方人工开挖土方机械开挖土方机械开挖土方基坑支护基坑支护基坑支护基坑支护基坑排水基坑排水土方工程是：土木工程施工中首先进行的一项重要土方工程是：土木工程施工中首先进行的一项重要内容，主要包括：场地清表、场地平整、基坑沟槽内容，主要包括：场地清表、场地平整、基坑沟槽开挖、边坡支护、路基填筑和基坑沟槽回填等主要开挖、边坡支护、路基填筑和基坑沟槽回填等主要工作；同时还包括排水、降水、边坡维护、基础支工作；同时

20、还包括排水、降水、边坡维护、基础支护等辅助工作。护等辅助工作。1.1 概概 述述土方施工特点土方施工特点：1）面广量大，劳动繁重：机械，或机械人工。）面广量大，劳动繁重：机械，或机械人工。2）施工条件复杂，露天作业，受自然环境影响）施工条件复杂，露天作业，受自然环境影响大，地质情况不好探明。大，地质情况不好探明。3）施工空间狭小，管线密集，周边建筑物高耸）施工空间狭小，管线密集，周边建筑物高耸林里，对施工安全要求高。林里，对施工安全要求高。1.1 概概 述述土方施工一般要求土方施工一般要求：在施工前做好调查研究工作，如土的性质，在施工前做好调查研究工作，如土的性质，地下水位情况，管线情况，气象

21、水文等资料。地下水位情况，管线情况，气象水文等资料。根据工期、现场情况等制定详细的施工方案。根据工期、现场情况等制定详细的施工方案。做好土方的协调调配，尽量少占农田，缩短做好土方的协调调配，尽量少占农田，缩短运距，避免二次倒运。运距，避免二次倒运。尽可能采用机械化施工。尽可能采用机械化施工。1.1.1 土的工程分类土的工程分类八大类八大类（16个个级别）级别）：松软土、普通土、坚土、砂砾坚土、松软土、普通土、坚土、砂砾坚土、 软石、次坚石、坚石、特坚石。软石、次坚石、坚石、特坚石。1.1.2 土的工程性质土的工程性质1.土的可松性：土的可松性：自然状态下的土经开挖，其体积因松散而增自然状态下的

22、土经开挖，其体积因松散而增加，虽经回填压实加，虽经回填压实,仍仍不一定不一定恢复成原来的体积。恢复成原来的体积。01VVKs02VVKssK最终可松性系数最终可松性系数最初可松性系数最初可松性系数sK2土的密度：土的密度：天然密度：天然密度：指土在天然状态下单位体积的质量指土在天然状态下单位体积的质量（kg/m3）。）。Vm 土的干密度：土的干密度： 指单位体积土中固体颗粒的质量，即土体孔隙指单位体积土中固体颗粒的质量，即土体孔隙中无水时的单位土重中无水时的单位土重（kg/m3） 。Vmsd 指土中水的质量与土的固体颗粒质量之比。指土中水的质量与土的固体颗粒质量之比。3土的含水量：土的含水量：

23、%100 swmmw4土的渗透性：土的渗透性：指水流通过土中孔隙的难易程度。指水流通过土中孔隙的难易程度。 LhhKiK21Lh5原状土经机械压实后的沉降量：原状土经机械压实后的沉降量：根据不同土质，其沉降量一般在：根据不同土质，其沉降量一般在：330cm之间之间。式中：式中：P机械压实的有效作用力（机械压实的有效作用力（MPa） C原状土的抗陷系数（原状土的抗陷系数（MPa）CPS 当水力坡度当水力坡度 时，地下水在土中渗流时，地下水在土中渗流的速度，称的速度，称渗透系数渗透系数K。1 i图图11 边坡坡度示意边坡坡度示意m:1B/H1BH式中式中mB/H，称为坡度系数，指每开挖，称为坡度系数，指每开挖1m的放坡宽度。的放坡宽度。 )F4F(F6HV201)F4F(F6LV201111.2 场地平整场地平整1.2.1 按挖填方平衡原则按挖填方平衡原则 确定确定场地设计标高场