01 第一章 土方工程

绪论我国建筑施工的发展概况建筑施工课程的研究对象、任务和学习方法施工规范与施工规程（规定）一、我国建筑施工发展概况1、古代1）殷代：用水测定水平，用夯实的土壤作地基，在墙壁上进行涂饰2）战国、秦、汉时A：砌筑技术有很大发展，已有方砖、空心砖和装饰性条砖，还用特制的楔型砖和企口砖砌筑拱券和穹窿。B：木构架建筑的施工技术已达到一定的水平，出现精巧的榫卯。3）两晋、南北朝A：木结构技术进步大-----建造木塔B：石工技术水平高-----云冈石窟C：砖石结构开始大规模运用于地面建筑----河南登封嵩岳寺塔。4）隋、唐、五代：土、石、砖、瓦、石灰、钢铁、矿物颜料和油漆的应用技术已渐趋熟练。5）唐代：大规模建造城市------房屋施工技术达到相当高水平。6）宋、辽、金A：开始在基础下打桩，可做砖塔和拱桥。B：装饰方面也更加秀丽。7）元、明、清A：在夯土墙中加竹筋建造三、四层楼房。B：砖券结构普及C：木构架的整体性加强。D：镏金、玻璃等用于建筑，丰富了装饰手法。2、近代1）鸦片战争以后，在一些大城市出现用钢铁和混凝土建造的现代化建筑工程。----外国公司城建--------------从整体来看，解放前我国的建筑技术和组织管理水平较低。3、解放后1）解放初期：建设了鞍山钢铁公司、长春汽车厂等一千多个规模宏大的工矿企业。2）1958~1959北京建设了人民大会堂、北京火车站、中国历史博物馆等结构复杂、功能要求严格装饰标准高的十大建筑。3）改革开放后A：我国建设了上海宝山钢铁总公司，扬子、齐鲁、大庆、上海等大型乙烯工程。B：秦山、大亚湾、岭澳和连云港核电站。C：北京国家大剧院、上海大剧院、上海东方明珠电视塔上海东方艺术中心等文化设施。D：北京奥运村、鸟巢、水立方、上海八万人体育场等体育设施。E：首都国际机场、上海浦东国际机场等公共设施。F：上海经贸大厦、深圳地王大厦、广州中天广场等一批超高建筑。G：还有很多跨海、跨江大桥、各地的地铁工程等。---------这些体现了我国建筑施工已达到很高水平，有些达到或领先国际水平。二、建筑施工课程的研究对象、任务和学习方法1、建筑施工课程研究的对象主要是研究最有效地建造房屋（构筑物）和建筑群（构筑物群）的理论、方法和有关的施工规律，以求用最少的消耗取得最大的成果，全面而高效率地完成建筑安装工程，以较好的经济效益保证建设项目投产或使用。2、建筑施工课程的任务1）了解我国的建设方针和政策、以及各项具体的技术经济政策。2）了解建筑施工领域内国内外的新技术和发展动态。3）掌握分部工程和单个建筑物施工方案的选择和施工组织设计的编制，具有独立分析和解决建筑施工技术和组织计划问题的初步能力。3、学习方法理论联系实际课时分配：绪论土方工程---------2.5课时砌体工程-------------------2课时混凝土工程----------------6课时建筑防水工程-------------2课时装饰工程-------------------2课时施工组织简介-------------1.5课时三、施工规范与施工规程（规定）1、建筑工程施工方面的规范A：《施工质量验收规范》B：《建筑工程施工质量验收统一标准》---------国家建设部组织编写和颁发的重要法规。规范规定了分部（子分部）工程和分项工程质量验收的标准、内容和方法，施工现场质量管理和质量控制要求，涉及结构安全的见证及抽样检测等。2、《施工规程（规定）》是比《施工质量验收规范》低一个等级的施工标准文件，多为国家行业标准，它一般由各部委或重要的科学研究单位编制，呈报规范管理单位批准或备案后发布试行。

它主要是为了及时推广一些新结构、新材料、新工艺而制定的标准。《施工规程（规定）》中有关质量验收的内容不能与《施工质量验收规范》抵触，如有不同，应以规范为准。第一章土方工程概述土方量计算与调配土方开挖的辅助工作土方工程机械化施工

土方填筑第一节土方规划一、土方工程的内容、特点

1、土方工程的内容

主要：场地平整；坑、槽开挖；土方填筑。辅助：施工排、降水；土壁支撑。

2、施工特点

（1）量大面广；（2）劳动强度大，人力施工效率低、工期长；

（3）施工条件复杂，受地质、水文、气侯影响大，不确定因素多。二、土的工程分类按开挖的难易程度分为八类（见表1.1）一类土（松软土）、二类土（普通土)三类土（坚土）、四类土（砂砾坚土）——机械或人工直接开挖五类土（软石）、六类土（次坚石）七类土（坚石）、八类土（特坚石）——爆破开挖三、土的工程性质

1、土的可松性：自然状态下的土经开挖后，体积因松散而增加，以后虽经回填压实，仍不能恢复。

最初可松性系数KS=V2/V11.08~1.5

最后可松性系数KS’=V3/V11.01~1.3

V1——土在自然状态下的体积。V2——土经开挖后松散状态下的体积。V3——土经回填压实后的体积。用途：开挖、运输、存放，挖土回填，留回填松土三、土的工程性质2、土的渗透性土体被水透过的性质，用渗透系数K表示。

K的意义：当水力坡度（I=Δh/L）为1时，土体内水渗透的速度（V=KI），K的单位：m/d。L粘土<0.1，粗砂50~75，卵石100~200用途：降水方案的选择,涌水量的计算。

Δh3、土的质量密度：

天然密度

：一般

=16~20KN/m3

干密度

d：是检测填土密实程度的指标。（105℃，烘干3~4h）4、土的含水量：用百分数表示。

含水量W=（G湿-G干）/G干

×100%

式中G湿、

G干为土的质量

用于：开挖、回填压实、行车（25~30%陷车）、边坡稳定四、土方量计算（一）基坑、基槽、路堤、管沟等土方量计算（平均断面法）

（1）近似计算V=(F上+F下)H/2（2）精确计算V=(F上+4F中+F下)H/6F下F上F中H（二）场地平整土方量计算（平均高度法）

即方格网法:将场地划分方格，求各方格角点的施工高度h=设计平面标高—地面标高。再求各方格挖填方量。1、确定场地设计平面标高一般考虑的因素：满足生产工艺和运输的要求；尽量利用地形，减少挖填方数量；争取在场区内挖填平衡，降低运输费;有一定泄水坡度，满足排水要求。

中、小型场地――挖填平衡法大型场地――最佳平面设计法（用最小二乘法，使挖填平衡且总土方量最小）（1）场地设计标高的确定（H0）H0=(1∑H1＋2∑H2＋3∑H3＋4∑H4）/4N式中N—方格数H1、H2、H3、H4－－方格角点地面标高；1、2、3、4为角点方格共用的数字，如3∑H3为第7角点,Ⅱ、Ⅲ、Ⅴ共用的地面标高之和。（2）场地设计标高的调整

按泄水坡度、土的可松性、就近借弃土等调整。

按泄水坡度调整各角点设计标高：LyLxixiyH02)双向排水时，各方格角点设计标高为：LH11H0H0iH12H21

Hn

=H0

L•i

Hn

=H0

Lxix

Lyiy1)单向排水时，各方格角点设计标高为:

Hn【例】某建筑场地方格网、地面标高如图,格边长a=20m。泄水坡度ix=2‰，iy=3‰，不考虑土的可松性的影响，确定方格各角点的设计标高。解：（1）初步设计标高（场地平均标高）H0=（

H1+2

H2+3

H3+4

H4）/4N=[70.09+71.43+69.10+70.70+2×（70.40+70.95+69.71+…）+4×（70.17+70.70+69.81+70.38）]/（4×9）=70.29（m）70.0970.09（2）按泄水坡度调整设计标高：Hn=H0

Lx

ix

Lyiy；H1=70.29－30×2‰+30×3‰=70.3270.3270.3670.4070.4470.2670.3070.3470.3870.2070.2470.2870.3270.1470.1870.2270.26

H0＝70.29H2=70.29－10×2‰+30×3‰=70.36H3=70.29+10×2‰+30×3‰=70.40其它见图70.3270.3670.4070.4470.2670.3070.3470.3870.2070.2470.2870.3270.1470.1870.2270.2670.092、场地土方量计算（1）计算各方格角点的施工高度

hn：hn=Hn－Hn’

即：hn=该角点的设计标高—自然地面标高（m）h1=70.32－70.09=＋0.23（m）；正值为填方高度。+0.23-0.04-0.55-0.99+0.55+0.13-0.36-0.84+0.83+0.43-0.10-0.63+1.04+0.56+0.02-0.44h2=70.36－70.40=－0.04（m）；负值为挖方高度（2）场地土方量的计算：分别按方格求出挖、填方量，再求整个场地总挖方量、总填方量1）四角棱柱体法A、全挖、全填格：V挖（填）=a2(h1+h2+h3+h4)/4

h1~h4—方格角点施工高度绝对值

V挖（填）—挖方或填方的体积。B、部分挖、部分填格：V挖（填）=a2[

h挖（填）]2/4

h

h挖（填）—方格角点挖或填施工高度绝对值之和；

h—方格四个角点施工高度绝对值总和。2）四方棱柱体（要先找出零线，见教材）3）三角棱柱体法（见教材））均见教材70.3270.3670.4070.4470.2670.3070.3470.3870.2070.2470.2870.3270.1470.1870.2270.26+0.23-0.04-0.55-0.99+0.55+0.13-0.36-0.84+0.83+0.43-0.10-0.63+1.04+0.56+0.02-0.4470.09（4）确定零线（挖填分界线）插入法、比例法找零点零点连线h10

0第二节土方开挖的辅助工作一、降低地下水位一）降水目的1、防止涌水、冒砂，保证在较干燥的状态下施工；2、防止滑坡、塌方、坑底隆起；3、减少坑壁支护结构的水平荷载。地下含水构造的种类滞水层不透水层潜水层不透水层承压水层不透水层二）流砂现象1．动水压力――地下水在渗流过程中受到土颗粒的阻力，使水流对土颗粒产生的一种压力。动水压力的大小与水力坡度成正比，方向同渗流方向。GD＝Iγw=(Δh/L)

γw

2．流砂原因4．流砂的防治减小动水压力（板桩等增加L）；平衡动水压力（抛石块、水下开挖、泥浆护壁）；改变动水压力的方向（井点降水）。

Q

F

GD

当动水压力大于或等于土的浸水重度（GD≥γ’）时，土粒被水流带到基坑内，这现象称之为流砂现象。

3.流砂的危害主难以施工、塌方、影响临近建筑物安全亚粘土2～5％排水沟集水井水泵（三）降排水方法1．集水井法（明沟排水法）――用于土质较好、水量不大、基坑可扩大者挖至地下水位时，挖排水沟→设集水井→抽水→再挖土、沟、井（当土质为砂土类时，可能产生流砂现象）2．井点降水法（人工降低地下水位法）（1）特点效果明显，使土壁稳定、避免流砂、防止隆起、方便施工；可能引起周围地面和建筑物沉降。（2）井点类型及适用范围井点类型渗透系数降水深度最大井距主要原理单级轻型井点0.1~20m/d3～6m1.6~2m地上真空泵或喷射嘴真空吸水多级轻型井点6～20喷射井点0.1~208～202～3m地下喷射嘴真空吸水电渗井点<0.15～6极距1m钢筋阳极加速渗流管井井点20~2003～520~50单井真空泵、离心泵深井井点10~25025～3030~50单井潜水泵排水水平辐射井点大面积降水平管引水至大口井排出引渗井点不透水层下有渗存水层打穿不透水层，引至下一存水层轻型井点降水全貌图二级轻型井点降水喷射井点（四）轻型井点降水1．井点设备井管：φ38、φ51，长5～7m（常用6m），无缝钢管，丝扣连滤管；滤管：φ38、φ51，长1～1.7m，开孔φ12,开孔率20～25％，包滤网；总管：内φ75～100无缝钢管，每节4m，每隔0.8、1或1.2m、1.6m间距有一短接口；弯连管：使用透明塑料管、胶管或钢管，宜有阀门；抽水设备：真空泵（教材）――真空度高，体形大、耗能多、构造复杂离心水泵滤管构造二、边坡稳定

（一）条件与因素

T

＜C

T――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。QTC滑坡面

1、边坡稳定的条件C――土体抗剪力。由土质决定，受气候、含水量及动水压力影响。2、确定边坡大小的因素（主要6个方面）土质、开挖深度、开挖方法、留置时间、排水情况、坡上荷载（动、静、无）或者说：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。二）放坡与护面1、直壁（不加支撑）的允许深度：密实、中密的砂土和砂填碎石土：1.00m；硬塑、可塑的轻亚粘土及亚粘土：1.25m；硬塑、可塑的粘土和粘填碎石土：1.50m；坚硬的粘土：2m。

2、放边坡

（1）边坡坡度

m――坡度系数。m＝B/H（2）边坡形式：斜坡、折线坡、踏步（台阶）式（3）最陡坡度规定：土质均、水位低、时间短、5m深以内。下表HBi=tgα=H/B=1:(B/H)=1:m深度在5m内的基坑、基槽、管沟边坡的最陡坡度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，喷混凝土法、土钉墙土的类别边坡坡度（高:宽）坡顶无荷载坡顶有静载坡顶有动载中密的砂土1:1.001:1.251:1.50中密的碎石类砂土1:0.751:1.001:1.25硬塑的粉土1:0.671:0.51:1.00中密的碎石类粘土1:0.501:0.7671:0.75基坑边坡护面方法示意图（d）土袋或砌石压坡护面（c）钢丝网混凝土或钢筋混凝土护面（a）薄膜或砂浆覆盖（b）挂网或挂网抹砂浆护面三、支护结构当地质条件和周围环境不允许放坡时使用型式1．横撑式支撑

（1）水平衬板式：

断续式――深度3m内；

连续式――深度5m内；（2）垂直衬板式：（构造）深度不限

适用于：较窄且施工操作简单的管沟、基槽2．护坡桩挡墙（1）挡墙类型1)钢板桩2)H型钢桩3)钻孔灌注桩4)人工挖孔桩5)深层搅拌水泥土桩6)旋喷桩（2）锚固形式1)悬臂式――基坑深度≯5m；2)斜撑式――基坑内有支设位置；3)锚拉式――在滑坡面外设置锚桩；4)锚杆式――地面上有障碍或基坑深度大；5)水平支撑式――土质较差或坑周围地上、地下有障碍（对撑、角撑、桁架支撑、圆形支撑、拱形支撑）。H≤5m(0.33～0.5)HH≤20mH≤12mH≤30m45o+φ/245o－φ/2支架台座垫板锚具拉杆横梁套管拉杆锚固体挡墙第三节土方工程机械化施工一、土方机械的类型1.挖掘机械：正铲、反铲、拉铲、抓铲2.挖运机械：推土机、装载机、铲运机3.运输机械：自卸汽车、翻斗车……4.密实机械：压路机、蛙式夯、振动夯……二、常见土方机械的特点，适用范围及作业方法1．推土机：液压式、索式；固定式、回转式

工作特点：用途多，费用低；

适用于：（1）平整场地－－运距在100m内，一～三类土的挖运，压实；运距40~60m时效率最高。（2）坑槽开挖－－深度在1.5m内、一～三类土。

提高效率的作业方法：下坡推士，多次切土、一次推运，跨铲法，并列法，加挡板。液压履带式推土机液压轮胎式推土机铲刀可回转的液压履带式推土机并列推土法下坡推土法槽形推土法

2、铲运机：自行式、拖式

工作特点：运土效率高；容量：2.5~8m3。

适用于：运距100～800m、一～二类土的大型场地平整或大型基坑开挖；堤坝、填筑等

作业方法：环形线路，“8”字线路；助推法。铲运机下坡铲土法铲运机开行路线示意图（a）环形路线（b）“8”字形路线铲运机锯齿形开行路线1－路堤；2－取土槽3、单斗挖土机（类型）正铲挖掘机反铲挖掘机拉铲挖掘机抓铲挖掘机（1）正铲挖土机工作特点：“前进向上，强制切土”；挖土、装车效率高，易与汽车配合；

适用于：停机面以上。含水量30％以下、一～四类土的大型基坑开挖

作业方式：正向挖土后方卸土，正向挖土侧向卸土。（2）反铲挖土机

工作特点：后退向下，强制切土”，可与汽车配合；

适用于：停机面以下、一～三类土的基坑、基槽、管沟开挖。

作业方式：沟端开行--挖宽0.7～1.7R，效率高、稳定性好；沟侧开行--挖宽0.5~0.8R。反铲挖土机开挖方式（3）拉铲挖土机

工作特点：‘后退向下，自重切土”；开挖深度、宽度大，甩土方便：适用于：停机面以下、一～二类土的较大基坑开挖，填筑堤坝，河道清淤。（4）抓铲挖土机工作特点：“直上直下，自重切土”，效率较低；

适用于：停机面以下、一～二类土的、面积小而深度较大的坑、井开挖。抓土斗工作示意图装载机三、机械化施工根据地形、地貌。工程地质、水文、设备情况灵活掌握，以主导机械为主，其它机械配套，尽量减少停歇。1、场地不大，运距100m以内，推土机合适；2、地形平缓，起伏不大，运距1000m以内，铲运机合适；3、地形起伏大的山丘，挖土高度3m以上，运距1000m以上，可以正铲方案，或推土机装载机汽车配合方案，或在低洼处设集料斗，推土机集料，汽车配合方案；4、基坑

浅而面大，铲运机方案；较深，运距远，挖土机汽车配合或推土机装载机方案；地下水较高，未降水，抓铲、反铲或拉铲方案；

5、沟槽反铲方案；6、坑槽回填推土机、装载机方案。第四节土方填筑（填、压）一、土料选择和填筑方法1．土料选择

(1)不能用的土：冻土、淤泥、膨胀性土、含有机物>8％的土、含可溶性硫酸盐>5％的土（2）不宜用的土：含水量过大的粘性土2、填筑方法（1）分层填土压实。填一层，压实一层，检查一层。（2）无限制的斜坡填土,先切出台阶，台阶高×宽＝0.2~0.3m×1m（3）透水