建筑施工技术

第一章土方工程主要内容：土的分类及工程性质、土方量计算、施工辅助工作、土方机械化施工及土方工程质量验收；学习重点：土的工程性质及其对施工的影响，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；了解土壁塌方和发生流砂现象的原因及防止方法；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；掌握回填土施工方法及质量检验标准。第一节土的工程分类及其工程物理性质一、土方工程施工特点土方工程施工往往具有施工面广、工程量大、劳动繁重、施工条件复杂等特点。二、土的工程分类按土开挖的难易程度将土分为：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。土的工程分类与现场鉴别方法见表1.1所示。三、土的工程物理性质1、土的天然含水量土的含水量：土中水的质量与固体颗粒质量之比的百分率。式中：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。土的干湿程度用含水量表示。含水量在5％以下的称为干土，含水量在5％～30％之间称湿土，大于30％称饱和土。含水量越大，土就越湿，对施工越不利。土的含水量大小对挖土的难易、施工时边坡的坡度、回填土的压实均有影响。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。2、土的天然密度和干密度土的天然密度: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：式中ρ——土的天然密度，kg/m3；m——土的总质量，kg；V—土的天然体积，m3。干密度:土的固体颗粒质量与总体积的比值，用下式表示：ssdmV式中ρd——土的干密度，kg/m3；mS——固体颗粒质量，kg；V—土的体积，m3。在一定程度上，土的干密度反映了土的颗粒排列紧密程度。土的干密度愈大，表示土愈密实。土的密实程度主要通过检验填方土的干密度和含水量来控制。3、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，即式中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。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表示。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。地下水在土中渗流速度一般可按达西定律计算，其计算公式如下：V=k(H1-H2)/L=kh/L=ki式中：v------水在土中的渗流速度，m/d；i-------水力坡度，i=(H1-H2)/L，即AB两点水头差与其水平距离之比；k------土的渗透系数，m/d。K值的大小反映出土体透水性的强弱，土的渗透系数可以通过室内渗透试验或现场抽水试验测定。土的渗透系数见表1.3所示。习题与思考：P552、3第二节基坑与基槽土方开挖土方边坡土方边坡的坡度以其高度h与底宽b之比表示，即土方边坡坡度=h/b=1/(b/h)=1∶m式中：m＝b/h，称为坡度系数。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：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。二、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)。即式中H——基坑深度，m；A1、A2——基坑上、下底的面积，m2；A0—基坑中截面的面积，m2。基槽土方量计算可沿长度方向分段计算(图1.2)：式中V1——第一段的土方量，m3；L1——第一段的长度，m。将各段土方量相加即得总土方量：三、场地平整场地平整通常是挖高填低。计算场地平整的挖方量和填方量，首先要确定场地设计标高，由设计地面的标高和天然地面的标高之差，可以得到场地各点的施工高度（即填挖高度），由此可计算场地平整的挖方和填方的工程量。1、确定场地设计标高土方挖填量的依据：场地设计标高，原地形标高。场地设计标高确定应考虑的因素：A、满足生产工艺和运输的要求、建筑规划要求。B、尽量利用地形，以减少、挖填方数量。C、场地以内挖方与填方能达到相互平衡、以降低土方运输费用D、要有一定的泄水坡度（≥2%）满足排水要求。E、考滤最高洪水水位的要求。计算场地设计标高H。的计算原则：场地内挖填方平衡方法：（1）初步确定场地设计标高（H0）。场地地形用按边长a=10～40m划分为若干方格，根据地形图上标高定出每个方格角点标高，按下述公式计算设计标高：H1———一个方格独有的角点标高H2———两个方格共有的角点标高H3———三个方格共有的角点标高H4———四个方格共有的角点标高N—方格数∑--表示代数和（2）调整场地设计标高。初步确定的场地设计标高H0仅为理论值，实际上，还需要考虑以下因素对其进行调整。A、土的可松性影响。B、取土或弃土的影响。C、考虑泄水坡度对设计标高的影响。2、场地及边坡土方量计算场地挖填土方量计算有方格网法和横截面法两种。对于地形较平坦地区，一般采用方格网法。方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=10～40m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)，如图1.3所示。(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：式中hn——角点施工高度即填挖高度(以“+”为填，“-”为挖)，m；n—方格的角点编号(自然数列1，2，3，…，n)。(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”(图1.4)。零点位置按下式计算：式中x1、x2——角点至零点的距离，m；h1、h2——相邻两角点的施工高度(均用绝对值)，m；a—方格网的边长，m。(4)计算方格土方工程量按方格底面积图形和表1.3所列计算公式，逐格计算每个方格内的挖方量或填方量。(5)边坡土方量计算场地的挖方区和填方区的边沿都需要做成边坡，以保证挖方土壁和填方区的稳定。边坡的土方量可以划分成两种近似的几何形体进行计算，一种为三角棱锥体(图1.6中①～③、⑤～⑪)，另一种为三角棱柱体(图1.6中④)。A、三角棱锥体边坡体积式中l1——边坡①的长度；A1——边坡①的端面积；h2——角点的挖土高度；m—边坡的坡度系数，m=宽/高。B、三角棱柱体边坡体积两端横断面面积相差很大的情况下，边坡体积式中l4——边坡④的长度；A1、A2、A0———边坡④两端及中部横断面面积。C、计算土方总量将挖方区(或填方区)所有方格计算的土方量和边坡土方量汇总，即得该场地挖方和填方的总土方量。四、土壁支护土壁稳定，主要是由土体内摩阻力和粘结力保持平衡，一旦失去平衡，土壁就会塌方。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。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。当挖地基坑较深或晾槽时间较长时，应根据实行情况采取护面措施。常用的坡面保护方法有帆布、塑料薄膜覆盖法，坡面拉网法或挂网。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，挖方深度在5m以内且不加支撑的边坡的最陡坡度应符合表1.4规定。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。横撑式支撑横撑式支撑由挡土板、楞木和工具式横撑组成，用于宽度不大、深度较小沟槽开挖的土壁支撑。根据挡土板放置方式不同，分为水平挡土板和垂直挡土板两类(见图1.12)。五、基坑支护结构1、其作用是在基坑挖土期间既挡土又挡水，以保证基坑开挖和基础施工能安全、顺利地进行，避免对周围的建筑物、道路和地下管线等产生危害。基坑支护结构的分类2、支护结构包括挡墙和支撑（拉锚）两部分，按照受力不同可分为：重力式支护结构：深层搅拌水泥土桩和旋喷桩幕墙。非重力式支护结构分为：悬臂式支护结构、内撑式支护结构和坑外锚拉式支护结构。边坡稳定式支护：土钉墙挡土墙3、按挡墙所选用的材料不同，支护结构分为：钢板桩；钢筋混凝土桩；地下连续墙；深层搅拌水泥土桩；旋喷桩等排桩挡墙。A、重力式支护墙类型（1）深层搅拌水泥土桩挡墙（2）旋喷桩挡墙B、非重力式支护墙类型1、H型钢支柱挡板支护挡墙。2、钢板桩。常用的钢板桩有简易的槽钢钢板桩和热轧锁口钢板桩。3、钢筋混凝土桩排桩挡墙。4、地下连续墙。板桩式支撑板桩式支撑特别适用于地下水位较高且土质为细颗粒、松散饱和土的支护，可防治流砂现象产生。板桩支撑作用：（1）使地下水在土中的渗流路线延长，减小了动水压力，从而可预防流砂的产生；（2）板桩支撑既挡土又防水，特别适于开挖较深、地下水位较高的大型基坑；（3）可以防止基坑附近建筑物基础下沉。打入板桩的质量要求：（1）板桩位置在板桩的轴线上，板壁面垂直，保证平面尺寸准确和垂直度；（2）封闭式板桩墙要求封闭合拢；（3）埋置达到规定深度要求，有足够的抗弯强度和防水性能。钢板桩施工钢板桩又可分平板桩和波浪式板桩两类。平板桩防水和承受轴向压力性能良好，易打入地下，但长轴方向抗弯强度较小；波浪式板桩的防水和抗弯性能都较好，施工中多采用。C、支撑系统类型支撑系统分两类：基坑内支撑和基坑外拉锚。基坑外拉锚又分为：顶部拉锚，用于不太深的基坑和土层锚杆拉锚，用于较深的基坑。目前支护结构的内支撑常用的有：钢结构支撑：多用圆钢管和H型钢。钢筋混凝土结构支撑：大多利用土模或模板随着挖土逐层现浇，截面尺寸和配筋根据支撑布置和杆件内力大小而定。宜用于较深基坑和周围环境要求较高的地区。钢筋混凝土支撑的混凝土强度等级多为C30，截面尺寸由计算确定。D、支护结构破坏形式支护结构破坏包括强度破坏和稳定性破坏。（1）非重力式支护结构强度破坏：拉锚破坏或支撑压屈；支护墙底部走动；支护墙的平面变形过大或弯曲破坏。（2）非重力式支护结构稳定性破坏：墙后土体整体滑动失稳；坑底隆起；管涌；（3）重力式支护结构强度破坏：倾覆；滑移；土体整体滑动失稳，坑底隆起，管涌破坏情况同非重力挡墙。六、拉锚与土层锚杆拉锚式围护结构的适用范围主要受地层、周围环境以及经济因素的影响。地层因素：由于外拉系统宜用于较密实的沙土、粉土、硬塑至坚硬的粘性土层或岩层中，因此，本方式适用上述地层。周围环境：存在地下埋设物而又不允许损坏的场地，应慎用本方式。基坑周围已有地面或地下构筑物，将限制本方式的使用。超红线施工也是一个限制因素。经济因素：在条件许可的情况下，本方式在经济上较具竞争力。七、土钉支护土钉墙：是采用土钉加固的基坑侧壁土体与护面等组成的结构。它是将拉筋插入土体内部全长度与土粘结，并在坡面上喷射混凝土，从而形成加筋土体加固区带，用以提高整个原位土体的强度并限制其位移，同时增强基坑边坡坡体的自身稳定性。土钉墙适用于开挖支护和天然边坡加固，是以项实用的原位岩石加筋技术。土钉墙的类型按施工方法不同，可分为：钻孔注浆型土钉、打入型土钉、射入型土钉三类。钻孔注浆型土钉墙目前在我国应用最广泛，可用于永久性或临时性的支护工程。八、深基坑工程土方开挖深基坑工程土方开挖前，应根据基坑工程设计和场地条件，综合考虑支护结构形式、水文和地质条件、气候条件、环境要求以及机械配置等情况，编写出土方开挖施工组织设计，用于指导土方开挖施工。土方开挖之前，要做好施工准备工作。1、无支护结构的基坑开挖；2、有支护结构的基坑开挖；（1）盆式开挖（2）岛式开挖土方开挖注意事项：1、基坑开挖的时空效应；2、先撑后挖，严禁超挖；3、防止坑底隆起变形大；4、防止边坡失稳；5、防止桩位移和倾斜；6、对邻近建（构）筑物及地下设施的保护。习题与思考：P554、5及习题1第三节土方填筑与压实一、土料选择填土的土料应符合设计要求。含有大量有机物、石膏和水溶性硫酸盐(含量大于5%)的土以及淤泥、冻土、膨胀土等，均不应作为填方土料；以粘土为土料时，应检查其含水量是否在控制范围内，含水量大的粘土不宜作填土用；一般碎石类土、砂土和爆破石渣可作表层以下填料，其最大粒径不得超过每层铺垫厚度的2/3。二、填筑要求填土应按整个宽度水平分层进行，当填方位于倾斜的山坡时，应将斜坡修筑成1∶2阶梯形边坡后施工，以免填土横向移动，并尽量用同类土填筑。回填施工前，填方区的积水采用明沟排水法排除，并清除杂物。三、填土的压实方法填土的压实方法一般有碾压、夯实、振动压实等几种。碾压法适用于大面积填土工程。宜采用“薄填、低速、多遍”的方法。夯实方法适用于小面积填土的压实。夯实机械有夯锤、内燃夯土机和蛙式打夯机等。四、影响填土压实质量的因素填土压实的主要影响因素为压实功、土的含水量以及每层铺土厚度。1、压实功的影响填土压实后的密度与压实机械在其上所施加功的关系见图1.33。2、含水量的影响填土含水量的大小直接影响碾压(或夯实)遍数和质量。较为干燥的土，由于摩阻力较大，而不易压实；当土具有适当含水量时，土的颗粒之间因水的润滑作用使摩阻力减小，在同样压实功作用下，得到最大的密实度，这时土的含水量称做最佳含水量(图1.34)。各种土的最佳含水量和最大干密度见表1.5所示。3、铺土厚度的影响在压实功作用下，土中的应力随深度增加而逐渐减小(图1.35)，其压实作用也随土层深度的增加而逐渐减小。各种压实机械的压实影响深度与土的性质和含水量等因素有关。对于重要填方工程，其达到规定密实度所需的压实遍数、铺土厚度等应根据土质和压实机械在施工现场的压实试验决定。若无试验依据应符合表1.6的规定。第四节土方工程的机械化施工一、推土机按行走的方式，可分为履带式推土机和轮胎式推土机。履带式推土机附着力强，爬坡性能好，适应性强；轮胎式推土机行驶速度快，灵活性好。目前，我国生产的履带式推土机有东方32100、T-120、黄河220等；轮胎式推土机有TL160等。二、铲运机按行走方式分为牵引式铲运机和自行式铲运机；按铲斗操纵系统分，有液压操纵和机械操纵两种。为了提高铲运机的生产效率，可以采取下坡铲土、推土机推土助铲等方法，缩短装土时间，使铲斗的土装得较满。助铲法：根据填、挖方区分布情况，结合当地具体条件，合理选择运行路线，提高生产率。一般有环形路线和“8”字形路线两种形式。三、单斗挖土机单斗挖土机按工作装置不同，可分为正铲、反铲、拉铲和抓铲四种(图1.25)。单斗挖土机按其操纵机构的不同，可分为机械式和液压式两类。液压式单斗挖土机的优点是能无级调速且调速范围大；快速作业时，惯性小，并能高速反转；转动平稳，可减少强烈的冲击和振动；结构简单，机身轻，尺寸小；附有不同的装置，能一机多用；操纵省力，易实现自动化。(1)正铲挖土机正铲挖土机的工作特点是前进行驶，铲斗由下向上强制切土，挖掘力大，生产效率高；适用于开挖含水量不大于27%的一至三类土，且与自卸汽车配合完成整个挖掘运输作业；可以挖掘大型干燥基坑和土丘等。正铲挖土机的开挖方式，根据开挖路线与运输车辆的相对位置的不同，挖土和卸土的方式有以下两种：正向挖土，侧向卸土正向挖土，反向卸土(2)反铲挖土机反铲挖土机的工作特点是机械后退行驶，铲斗由上而下强制切土，用于开挖停机面以下的一至三类土，适用于挖掘深度不大于4m的基坑、基槽、管沟，也适用湿土、含水量较大的及地下水位以下的土壤开挖。反铲挖土机的开行方式有沟端开挖和沟侧开挖两种。沟端开挖：反铲挖土机停在沟端，向后退着挖土。沟侧开挖：挖土机在沟槽一侧挖土，挖土机移动方向与挖土方向垂直。(3)拉铲挖土机拉铲挖土机工作时利用惯性，把铲斗甩出后靠收紧和放松钢丝绳进行挖土或卸土，铲斗由上而下，靠自重切土，可以开挖一、二类土壤的基坑、基槽和管沟等地面以下的挖土工程，特别适用于含水量大的水下松软土和普通土的挖掘。拉铲开挖方式与反铲相似，可沟端开挖，也可沟侧开挖。(4)抓铲挖土机抓铲挖土机主要用于开挖土质比较松软，施工面比较狭窄的基坑、沟槽、沉井等工程，特别适于水下挖土。土质坚硬时不能用抓铲施工。习题与思考：P557、8、20第五节人工降低地下水位为了保持基坑干燥，防止由于水浸泡发生边坡塌方和地基承载力下降，必须做好基坑的排水、降水工作，常采用的措施是集水坑排水法和井点降水法。一、集水坑降水法集水坑降水法是一种设备简单、应用普遍的人工降低水位的方法。集水坑降水法适用于水流较大的粗粒土层的排水、降水，也可用于渗水量较小的粘性土层降水，但不适宜于细砂土和粉砂土层，因为地下水渗出会带走细粒而发生流砂现象。流砂现象流砂：当开挖深度大、地下水位较高而土质为细砂或粉砂时，如果采用集水井法降水开挖，当挖至地下水位以下时，坑底下面的土会形成流动状态，随地下水涌入基坑，这种现象称为流砂。如果土层中产生局部流砂现象，应采取减小动水压力的处理措施，使坑底土颗粒稳定，不受水压干扰。其方法有：1、如条件许可，尽量安排枯水期施工，使最高地下水位不高于坑底0.5m；2、水中挖土时，不抽水或减少抽水，保持坑内水压与地下水压基本平衡；3、采用井点降水法、打板桩法、地下连续墙法防止流砂产生。二、井点降水法井点降水：基坑开挖前，在基坑四周预先埋设一定数量的滤水管(井)，在基坑开挖前和开挖过程中，利用抽水设备不断抽出地下水，使地下水位降到坑底以下，直至土方和基础工程施工结束为止。人工降低地下水位的方法有：轻型井点、喷射井点、电渗井点、管井井点及深井泵等。应用范围见表1－6井点降水有两类：一类为轻型井点(包括电渗井点与喷射井点)；另一类为管井点(深井泵)。对不同的土质应采用不同的降水形式，表1.6为常用的降水形式。选用原则：土的渗透系数、降低水位深度、工程特点、设备条件及经济比较等。三、轻型井点降水1、轻型井点(图1.39)就是沿基坑周围或一侧以一定间距将井点管(下端为滤管)埋入蓄水层内，井点管上部与总管连接，利用抽水设备将地下水经滤管进入井管，经总管不断抽出，从而将地下水位降至坑底以下。2、轻型井点法适用于土壤的渗透系数为0.1～50m/d的土层中；降低水位深度：一级轻型井点3～6m，二级井点可达6～9m。3、轻型井点设备：由管路系统和抽水设备组成。管路系统包括滤管、井点管、弯联管及总管等。滤管(图1.43)为进水设备，其构造是否合理对抽水设备影响很大。4、轻型井点的布置当基坑或沟槽宽度小于6m，水位降低深度不超过5m时，可用单排线状井点布置在地下水流的上游一侧，两端延伸长度一般不小于沟槽宽度(图1.46)。在考虑到抽水设备的水头损失以后，井点降水深度一般不超过6m。井点管的埋设深度H(不包括滤管)按下式计算(图1.37)：式中H1——井点管埋设面至基坑底的距离，m；h——基坑中心处坑底面(单排井点时，为远离井点一侧坑底边缘)至降低后地下水位的距离，一般为0.5～1.0m；i——地下水降落坡度；环状井点为1/10，单排线状井点为1/4；L——井点管至基坑中心的水平距离(单排井点中为井点管至基坑另一侧的水平距离)，m。如宽度大于6m或土质不定，渗透系数较大时，宜用双排井点，面积较大的基坑宜用环状井点(图1.47)；为便于挖土机械和运输车辆出入基坑，可不封闭，布置为U形环状井点。5、轻型井点的安装轻型井点的施工分为准备工作及井点系统安装。准备工作包括井点设备、动力、水泵及必要材料准备，排水沟的开挖，附近建筑物的标高监测以及防止附近建筑沉降的措施等。埋设井点系统的顺序：根据降水方案放线、挖管沟、布设总管、冲孔、下井点管、埋砂滤层、粘土封口、弯联管连接井点管与总管、安装抽水设备、试抽。井点管的埋设一般用水冲法施工，分为冲孔和埋管两个过程。6、轻型井点使用轻型井点运行后，应保证连续不断地抽水，不能时抽时停。抽水过程，使抽吸排水保持均匀，达到细水长流。注意经常检查真空泵的真空度。在抽水过程中还应检查有无堵塞“死井”。井点淤塞，一般可以通过听管内水流声响、手摸管壁感到有振动、手触摸管壁有冬暖夏凉的感觉等简便方法检查。地下基础工程(或构筑物)竣工并进行回填土后，停机拆除井点排水设备。四、喷射井点喷射井点降水是在井点管内部装设特制的喷射器，用高压水泵或空气压缩机通过井点管中的内管喷射器输入高压水（喷射井水）或压缩空气（喷气井点），形成水气射流，将地下水经井点外管与内管的间隙抽出排走。这种方法设备较简单，排水深度大，可达8～12米，比多层轻型井点降水设备少，基坑土方开挖量小，施工快，费用低。适用于基坑较深、降水深度大于6米，以及渗透系数为3～50m/d的粉砂、淤泥质土、粉质粘土。五、电渗井点电渗井点降水是利用井点管本身作阴极，沿基坑（槽）外围布置，用钢管（φ50～70mm）或钢筋（φ25mm以上）作阳极，埋设在井点管环圈内侧0.8～1.25m处，外露在地面上约200～400mm，其入土深度应比井点管深500mm。对阴阳极通以直流电，应用电压比降使带负电荷的土粒向阳极方向移动（即电泳作用），带正电荷的孔隙水则向阴极方向集中，产生电渗现象，在电渗与真空的双重作用下，强制粘土中的水从内向外流入井点管附近，由井点管快速排除，使井点管能保持连续抽水，地下水位逐渐下降，而电极间的土层则形成电圈幕，由于电场作用阻止地下水从四周流入坑内。此法适用于渗透系数的粘土、淤泥质粘土。电渗井点一般与轻型井点或喷射井点结合使用效果较好。六、管井井点管井井点是沿基坑每隔20～50m设置一个管井，深度为8～15m，每个管井单独用一台水泵不断抽水来降低地下水位，井内水位降低值可达6～10m，而井中间则为3～5m。在土的渗透系数大（20～200m/d）、地下水量大的土层中，宜采用管井井点。七、深井井点深井井点降水是在深基坑周围埋置深于基底的井管，依靠深井泵或深井潜水泵将地下水从深井内扬升到地面排出，使地下水位降至坑底以下。深井井点降水具有排水量大、降水深、不受吸程限制、井距大等优点。但一次性投资大，成孔质量要求高。深井井点降水适用于渗透系数大（10～250m/d）、土质为砂土或碎石土、地下水丰富、降水深（10～50m）、面积大的情况。八、水井的分类根据井底是否达到不透水层，分为：完整井：凡井底到达含水层下面的不透水顶面的井。不完整井：凡井底没有到达含水层下面的不透水顶面的井。根据地下水有无压力分为：无压力井承压井各类井的涌水量计算方法都不同，其中以无压的理论较为完善。习题与思考：P5513、14、16第二章桩基础工程学习重点：钢筋混凝土预制桩和混凝土灌注桩施工及质量检验标准，对泥浆护壁成孔灌注桩施工过程及方法。学习要求：了解桩基础组成及分类；掌握预制桩施工顺序确定、注意事项、质量事故产生的原因和预防措施；了解静力压桩特点和施工方法；了解泥浆护壁成孔施工过程及工艺原理；掌握沉管灌注桩、大直径人工挖孔灌注桩的施工方法，常见质量事故的预防和处理，安全施工措施；了解预制桩、灌注桩质量检验标准。桩按受力情况分为端承桩和摩擦桩两种；桩按施工方法分为预制桩和灌注桩。第一节预制桩施工钢筋混凝土预制桩：在预制构件厂或施工现场预制，用沉桩设备在设计位置上将其沉入土中，其特点：坚固耐久，不受地下水或潮湿环境影响，能承受较大荷载，施工机械化程度高，进度快，能适应不同土层施工。钢筋混凝土预制桩是我国目前广泛采用的一种桩型。一、预制桩的制作、起吊、运输和堆放钢筋混凝土预制桩有方形实心断面桩和圆柱体空心断面桩。钢筋混凝土预制桩施工前，应根据施工图设计要求、桩的类型、成孔过程对土的挤压情况、地质探测和试桩等资料，制定施工方案。其主要内容包括：确定施工方法，选择打桩机械，确定打桩顺序，桩的预制、运输，以及沉桩过程中的技术和安全措施。管桩及长度在10m以内的方桩在预制厂制作，较长的方桩在打桩现场制作。钢筋混凝土预制桩应达到设计强度的70%才可起吊；达到100%设计强度才能运输和打桩。若提前吊运，必须采取措施并经过验算合格方可进行。桩在起吊搬运时，必须做到平稳，避免冲击和振动，吊点应同时受力，且吊点位置应符合设计规定。如无吊环，设计又未作规定时，绑扎点的数量及位置按桩长而定，应符合起吊弯矩最小的原则。二、锤击沉桩（打入法）施工锤击法也称打入法，是利用桩锤落到桩顶上的冲击力来克服土对桩的阻力，使桩沉到预定的深度或达到持力层的一种打桩施工方法。锤击沉桩是混凝土预制桩常用的沉桩方法，它施工速度快，机械化程度高，适用范围广，但施工时有冲撞噪声和对地表层有振动，在城区和夜间施工有所限制。（一）打桩机械及选择打桩设备包括桩锤、桩架和动力装置。1、桩锤桩锤可选用落锤、汽锤、柴油打桩锤和振动锤。锤重选择应根据地质条件、工程结构、桩的类型、密集程度及施工条件等参考表2.1选用。2、桩架桩架是支持桩身和桩锤，在打桩过程中引导桩的方向及维持桩的稳定，并保证桩锤沿着所要求方向冲击的设备。桩架一般由底盘、导向杆、起吊设备、撑杆等组成。根据桩的长度、桩锤的高度及施工条件等选择桩架和确定桩架高度。桩架高度=桩长+桩锤高度+滑轮组高桩架用钢材制作，按移动方式有滚筒式、履带式、多功能式等。3、桩帽及衬垫材料为了提高打桩效率和精度，保护桩锤和防止桩顶损坏，应在桩顶加设桩帽，并根据桩锤和桩帽类型，桩型，地质条件和施工条件等因素，合理的选择衬垫材料。垫材的厚度应合理的选择。4、送桩器桩顶设计标高低于地表时，要将桩顶打入（或压入）至设计标高，称为送桩。送桩一般采用送桩器进行。送桩器一般采用钢管制成。（二）打桩前的准备工作1、场地平整及周边障碍物处理依据施工图设计要求，把桩基定位轴线桩的位置在施工现场准确地测定出来，并作出明显的标志。在打桩现场附近设置2～4个水准点，用以抄平场地和作为检查桩入土深度的依据。桩基轴线的定位点及水准点，应设置在不受打桩影响的地方。2、桩帽、垫衬和送桩设备机具准备。3、进行打桩试验，以便检验设备和工艺是否符合要求。4、确定打桩顺序根据桩的密集程度，打桩顺序一般分为逐段打设、自中部向四周打设和由中间向两侧打设三种。当桩的中心距不大于4倍桩的直径或边长时，应由中间向两侧对称施打，或由中间向四周施打。当桩的中心距大于4倍桩的边长或直径时，可采用上述两种打法，或逐排单向打设。根据基础的设计标高和桩的规格，宜按先深后浅、先大后小、先长后短的顺序进行打桩。5、定桩位及埋设水准点（三）打桩工艺1、定锤吊装桩2、打桩打桩机就位时，桩架应垂直平稳，导杆中心线与打桩方向一致。桩开始打入时，应控制锤的落距，采用短距轻击；待桩入土一定深度(1～2m)稳定以后，再以规定落距施打。桩的施打原则是重锤低击，这样桩锤对桩头的冲击小，回弹也小，桩头不易损坏，大部分能量都用于克服桩身与土的摩阻力和桩尖阻力上，桩能较快地沉入土中。桩入土深度是否已达到设计位置，是否停止锤击，其判断方法和控制原则与桩的类型有关。3、接桩及截桩头接桩头的连接方法有三种：焊接法、浆锚法和法兰接桩法。4、打桩测量和记录打桩工程是隐蔽工程，施工中应做好每根桩的观测和记录，这是工程验收时检验质量的依据。各项观测数据应记入混凝土预制桩施工记录。（四）打桩工程质量要求1、端承桩最后贯入度不大于设计规定贯入度数值时，桩端设计标高可作参考；摩擦桩端标高达到设计规定的标高范围时，贯入度可作参考。2、打(压)入桩(预制混凝土方桩、先张法预应力管桩、钢桩)的桩位偏差，必须符合表2.2的规定。3、桩的承载力检验（五）打桩质量通病及其防治在打桩施工过程中会遇见各种各样的问题，例如桩顶破碎，桩身断裂，桩身位移、扭转、倾斜，桩锤跳跃，桩身严重回弹等。发生这些问题的原因有钢筋混凝土预制桩制作质量、沉桩操作工艺和复杂土层等三个方面的原因。工程及施工验收规范规定，打桩过程中如遇到上述问题，都应立即暂停打桩，施工单位应与勘察、设计单位共同研究，查明原因，提出明确的处理意见，采取相应的技术措施后，方可继续施工。(1)桩顶破碎(2)桩身被打断(3)桩身位移、扭转或倾斜(4)桩锤回跃，桩身回弹严重三、静力压桩静力压桩是利用无噪声、无振动的静压力将桩压入土中，常用于土质均匀的软土地基的沉桩施工。静力压桩利用压桩架的自重和配重，通过卷扬机牵引，由钢丝绳、滑轮和压梁，将整个桩机的重力(800～1500kN)反压在桩顶上，以克服桩身下沉时与土的摩擦力，迫使预制桩下沉。压桩施工一般采取分节压入、逐段接长的施工方法。接桩的方法目前有三种：焊接法、法兰螺栓连接法、硫磺浆锚法。四、预制桩施工对周围环境的影响及预防措施1、桩机就位后，桩架应垂直平稳，桩帽与桩顶应锁紧牢靠，连接成整体。2、打桩时，应密切观察桩身下沉贯入度的变化情况。3、在正常情况下，沉桩应连续施工，打入土的速度应均匀，应避免因间歇时间过长，土的固结作用而使桩难以下沉。4、打桩时振动大，对土体有挤压作用，可能影响周围建筑物、道路及地下管线的安全和正常使用，施工过程中要有专人巡视检查，及时发现和处理有关问题。5、严禁非施工人员进入打桩现场；对桩机的正常运行、桩架的稳定经常进行检查，严格按操作规程进行施工，确保安全。习题与思考：P823、4、5第二节混凝土灌注桩施工灌注桩：直接在桩位上用机械成孔或人工挖孔，在孔内安放钢筋、灌注混凝土而成型的桩。与预制桩相比，灌注桩具有不受地层变化限制，不需要接桩和截桩，节约钢材、振动小、噪声小等特点。灌注桩按成孔方法分为泥浆护壁成孔灌注桩、沉管灌注桩、干作业钻孔灌注桩、人工挖孔灌注桩等。一、钻孔灌注桩施工（一）钻孔机械设备1、全叶螺旋钻孔机2、回转钻孔机3、潜水钻孔机4、钻扩机全套管钻机（二）钻孔灌注桩施工工艺1、干作业成孔灌注桩施工干作业成孔一般采用螺旋钻机钻孔，还可采用机扩法扩底。。成孔时若无地下水或地下水很小，基本上不影响工程施工时，称为干作业成孔。主要适用于北方地区和地下水位低的土层。施工工艺流程：场地清理测量放线定桩位桩机就位钻孔取土成孔清除孔底沉渣成孔质量检查验收吊放钢筋笼浇注孔内混凝土。2、泥浆护壁成孔灌注桩施工泥浆护壁成孔是利用泥浆保护稳定孔壁的机械钻孔方法。它通过循环泥浆将切削碎的泥石渣屑悬浮后排出孔外，适用于有地下水和无地下水的土层。成孔机械有潜水钻机、冲击钻机、冲抓锥等。泥浆护壁成孔灌注桩的施工工艺流程：（1）测定桩位。（2）埋设护筒。护筒的作用是固定桩孔位置，保护孔口，防止地面水流入，增加孔内水压力，防止塌孔，成孔时引导钻头的方向。护筒高2m左右，上部设1～2个溢浆孔，是用厚4～8mm钢板制成的圆筒，其内径应大于钻头直径200mm。（3）桩机就位。（4）制备泥浆。钻孔过程中，向孔中注入相对密度为1.1～1.5的泥浆，使桩孔内孔壁土层中的孔隙渗填密实，避免孔内漏水，保持护筒内水压稳定；泥浆相对密度大，加大了孔内的水压力，可以稳固孔壁，防止塌孔；通过循环泥浆可将切削的泥石渣悬浮后排出，起到携砂、排土的作用。（5）成孔方法A、回转钻成孔。这是国内灌注桩施工中常见的方法之一。按照排渣方式不同，分为正循环回转成孔和反循环回转成孔两种。B、潜水钻机成孔。C、冲击钻机成孔。D、抓孔。（6）泥浆循环出渣、清孔。（7）安放钢筋骨架。（8）浇筑水下混凝土。泥浆护壁成孔灌注混凝土的浇筑是在水中或泥浆中进行的，故称为浇筑水下混凝土。水下混凝土浇筑常用导管法。浇筑时，先将导管内及漏斗灌满混凝土，其量保证导管下端一次埋入混凝土面以下0.8m以上，然后剪断悬吊隔水栓的钢丝，混凝土拌和物在自重作用下迅速排出球塞进入水中。二、沉管灌注桩施工沉管灌注桩是利用锤击打桩设备或振动沉桩设备，将带有钢筋混凝土的桩尖(或钢板靴)或带有活瓣式桩靴的钢管沉入土中(钢管直径应与桩的设计尺寸一致)，造成桩孔，然后放入钢筋骨架并浇筑混凝土，随之拔出套管，利用拔管时的振动将混凝土捣实，便形成所需要的灌注桩。利用锤击沉桩设备沉管、拔管成桩，称为锤击沉管灌注桩(图2.22)；利用振动器振动沉管、拔管成桩，称为振动沉管灌注桩(图2.24)。为了提高桩的质量和承载能力，沉管灌注桩常采用单打法、复打法、翻插法等施工工艺。（一）锤击沉管灌注桩锤击沉管灌注桩适宜于一般粘性土、淤泥质土和人工填土地基，其施工过程见图2.21所示。锤击沉管灌注桩施工要点：1、桩尖与桩管接口处应垫麻(或草绳)垫圈，以防地下水渗入管内和作缓冲层。沉管时先用低锤锤击，观察无偏移后，才正常施打。2、拔管前，应先锤击或振动套管，在测得混凝土确已流出套管时方可拔管。3、桩管内混凝土尽量填满，拔管时要均匀，保持连续密锤轻击，并控制拔管速度，一般土层以不大于1m/min为宜，软弱土层与软硬交界处，应控制在0.8m/min以内为宜。4、在管底未拔到桩顶设计标高前，倒打或轻击不得中断，注意使管内的混凝土保持略高于地面，并保持到全管拔出为止。5、桩的中心距在5倍桩管外径以内或小于2m时，均应跳打施工；中间空出的桩须待邻桩混凝土达到设计强度的50%以后，方可施打。（二）振动沉管灌注桩振动沉管灌注桩采用激振器或振动冲击沉管。其施工过程为：桩机就位沉管上料拔管（三）沉管灌注桩施工中常见问题的分析与处理1、断桩断桩：指桩身局部分离或断裂，更为严重的是一段桩没有混凝土。原因：桩距离太近，相邻桩施工时混凝土还未具备足够的强度，已形成的桩受挤压而断裂。处理方法：施工时，控制中心距离不小于4倍桩径；确定打桩顺序和行车路线，减少对新灌注混凝土桩的影响。采用跳打法或等已成型的桩混凝土达到60%设计强度后，再进行下根桩的施工。2、缩颈桩颈缩：指桩身的局部直径小于设计要求的现象。当在淤泥和软土层沉管时，由于受挤压的土壁产生空隙水压，拔管后便挤向新灌注的混凝土，桩局部范围受挤压形成颈缩。当拔管过快或混凝土量少，或混凝土拌和物和易性差时，周围淤泥质土趁机填充过来，也会形成颈缩。处理方法：拔管时应保持管内混凝土面高于地面，使之具有足够的扩散压力，混凝土坍落度应控制在50～70mm。拔管时应采用复打法，并严格控制拔管的速度。3、吊脚桩吊脚桩是指桩底部混凝土隔空或松软，没有落实到孔底地基土层上的现象。原因：当地下水压力大时，或预制桩尖被打坏，或桩靴活瓣缝隙大时，水及泥浆进入套筒钢管内，或由于桩尖活瓣受土压力，拔管至一定高度才张开，使得混凝土下落，造成桩脚不密实，形成松软层。处理方法：为防止活瓣不张开，开始拔管时，可采用密张慢拔的方法，对桩脚底部进行局部翻插几次，然后再正常拔管。桩靴与套管接口处使用性能较好的垫衬材料，防止地下水及泥浆的渗入。三、人工挖孔灌注桩施工大直径灌注桩是采用人工挖掘方法成孔，放置钢筋笼，浇筑混凝土而成的桩基础，也称墩基础。它由承台、桩身和扩大头组成(图2.26)，穿过深厚的软弱土层而直接坐落在坚硬的岩石层上。优点是：桩身直径大，承载能力高；施工时可在孔内直接检查成孔质量，观察地质土质变化情况；桩孔深度由地基土层实际情况控制，桩底清孔除渣彻底、干净，易保证混凝土浇筑质量。坍落的支护措施有现浇混凝土护壁、沉井护壁、喷射混凝土护壁等。1、现浇混凝土护壁法施工即分段开挖、分段浇筑混凝土护壁，既能防止孔壁坍塌，又能起到防水作用。桩孔采取分段开挖，每段高度取决于土壁直立状态的能力，一般0.5～1.0m为一施工段，开挖井孔直径为设计桩径加混凝土护壁厚度。护壁施工段，即支设护壁内模板(工具式活动钢模板)后浇筑混凝土，其强度一般不低于C15，护壁混凝土要振捣密实；当混凝土强度达到1MPa(常温下约24h)可拆除模板，进入下一施工段。如此循环，直至挖到设计要求的深度。2、沉井护壁法施工当桩径较大，挖掘深度大，地质复杂，土质差(松软弱土层)，且地下水位高时，应采用沉井护壁法挖孔施工。沉井护壁施工是先在桩位上制作钢筋混凝土井筒，井筒下捣制钢筋混凝土刃脚，然后在筒内挖土掏空，井筒靠其自重或附加荷载来克服筒壁与土体之间的摩擦阻力，边挖边沉，使其垂直地下沉到设计要求深度。3、施工中应该注意的几个问题桩孔中心线平面位置偏差不宜超过50mm，桩的垂直度偏差不得超过0.5%，桩径不得小于桩设计直径。挖掘成孔区内，不得堆放余土和建筑材料，并防止局部集中荷载和机械振动。桩基础一定要坐落在设计要求的持力层上，桩孔的挖掘深度应由设计人员根据现场地基土层的实际情况决定。人工挖掘成孔应连续施工，成孔验收后立即进行混凝土浇筑。认真清除孔底浮渣余土，排净积水，浇筑过程中防止地下水流入。人工挖掘成孔过程中，应严格按操作规程施工。井面应设置安全防护栏，当桩孔净距小于2倍桩径且小于2.5m时，应间隔挖孔施工。4、灌注桩施工质量要求及完全技术灌注桩施工质量检查包括成孔及清孔、钢筋骨架制作及安放、混凝土搅拌及灌注等三个施工过程的质量检查。施工前应对水泥、砂、石子、钢材等原材料进行检查，对施工组织设计中制定的施工顺序、监测手段也应进行检查。习题与思考：P838、10、13第三章砌筑工程主要内容：脚手架工程、垂直运输设施、砖砌体施工、石砌体施工、中小型砌块施工及砌筑工程的安全技术。学习重点：砖砌体对砌筑材料的要求、组砌工艺、质量要求以及质量通病的防治措施。学习要求：了解脚手架的种类、搭设要求及垂直运输设施；了解石砌体的施工工艺；熟悉砌体对材料的要求；掌握小型混凝土空心砌块的施工工艺；掌握砖砌体的施工工艺、质量要求及质量通病的防治。砌筑工程是指普通砖、石和各类砌块的砌筑。砖砌体在我国有悠久历史，它取材容易，造价低，施工简单，目前在中小城市、农村仍为建筑施工中的主要工种工程之一。其缺点是自重大，劳动强度高，生产效率低，且烧砖多占用农田，难以适应现代建筑工业化的需要，是墙体材料改革的重点。砌筑工程是一个综合的施工过程，它包括材料的准备、运输、脚手架的搭设和砌体砌筑等。第一节砌筑砂浆一、材料要求砌筑砂浆使用的水泥品种及标号，应根据砌体部位和所处环境来选择。水泥进场使用前，应分批对其强度、安定性进行复验。检验批应以同一生产厂家、同一编号为一批。砂浆用砂的含泥量应满足下列要求：对水泥砂浆和强度等级不小于M5的水泥混合砂浆，不应超过5%；对强度等级小于M5的水泥混合砂浆，不应超过10%；人工砂、山砂及特细砂，应经试配能满足砌筑砂浆技术条件要求。二、砂浆制备与使用拌制砂浆用水，水质应符合国家现行标准《混凝土拌和用水标准》(JGJ63)的规定。砂浆现场拌制时，各组分材料应采用质量计量。砌筑砂浆应采用机械搅拌，自投料完算起，搅拌时间应符合规定：水泥砂浆和水泥混合砂浆不得少于2min；水泥粉煤灰砂浆和掺用外加剂的砂浆不得少于3min；掺用有机塑化剂的砂浆，应为3～5min。砂浆强度：应以标准养护龄期为28d的试块抗压试验结果为准。抽检数量：每一检验批且不超过250m3砌体中的各种类型及强度等级的砌筑砂浆，每台搅拌机应至少抽查一次。检验方法：在砂浆搅拌机出料口随机取样制作砂浆试块(同盘砂浆只应制作一组试块)，最后检查试块强度试验报告单。第二节毛石砌体施工毛石是指形状不规则的石块，包括乱毛石和平毛石，石砌体采用的石材应质地坚实，无风化剥落和裂纹。用于清水墙、柱表面的石材，尚应色泽均匀。石材及砌筑砂浆的强度等级应符合设计要求。砂浆常用水泥砂浆或水泥混合砂浆。砂浆饱满度应不少于80%。主要用于基础和挡土墙等砌筑。石砌体指用乱毛石、平毛石砌成的砌体。乱毛石指形状不规则的石块，平毛石指形状不规则，但有两个平面大致平行的石块。石砌体的组砌形式应符合下列规定：内外搭砌，上下错缝，拉结石、丁砌石交错设置。石基础的断面形式有阶梯形和梯形。基础的顶面宽度应比墙厚大200mm，即每边宽出100mm，每阶高度一般为300～400mm，并至少砌二皮毛石。砌筑毛石基础的第一皮石块应坐浆，并将大面朝下。毛石基础的最上一皮，宜选用较大的毛石砌筑。基础的第一皮及转角处、交接处和洞口处，应选用较大的平毛石砌筑。砌筑料石基础的第一皮石块应用丁砌层坐浆砌筑。上级阶梯的石块应至少压砌下级阶梯的1/2，相邻阶梯的毛石应相互错缝搭砌。毛石砌体的第一皮及转角处、交接处和洞口处，应用较大的平毛石砌筑。毛石墙在转角处，应采用有直角边的“角石”砌在墙角一面，并根据长短形状纵横搭接砌入墙体内。第三节砖墙砌体施工一、砖墙砌体的组砌形式一顺一丁三顺一丁梅花丁二、砌筑的材料要求和施工准备砖的品种、强度等级必须符合设计要求，并应规格一致。砌筑时，砖应提前1～2d浇水润湿。三、砖墙砌筑工艺1、找平弹线2、摆砖样3、立皮数杆4、砌筑、勾缝砖砌体的砌筑方法有“三一”砌砖法、挤浆法、刮浆法和满口灰法。其中，“三一”砌砖法和挤浆法最为常用。“三一”砌砖法：即是一块砖、一铲灰、一揉压并随手将挤出的砂浆刮去的砌筑方法。这种砌法的优点：灰缝容易饱满，粘结性好，墙面整洁。故实心砖砌体宜采用“三一”砌砖法。清水墙砌完后，要进行墙面修正及勾缝。墙面勾缝应横平竖直，深浅一致，搭接平整，不得有丢缝、开裂和粘结不牢等现象。砖墙勾缝宜采用凹缝或平缝，凹缝深度一般为4～5mm。勾缝完毕后，应进行墙面、柱面和落地灰的清理。5、楼层轴线的引测6、各层标高的控制四、砖墙砌体的质量要求及保证措施砖砌体的质量要求可概括为十六个字：1、横平竖直砌筑过程中应三皮一吊、五皮一靠，保证墙面垂直平整。2、灰浆饱满砖砌体的水平灰缝厚度和竖缝厚度一般为10mm，但不小于8mm，也不大于12mm。3、、错缝搭接砖砌体的转角处和交接处应同时砌筑，严禁无可靠措施的内外墙分砌施工。4、、接槎可靠第四节砌块砌体施工砌块代替粘土砖作为墙体材料，是墙体改革的一个重要途径。中小型砌块按材料分有混凝土空心砌块、粉煤灰硅酸盐砌块、煤矸石硅酸盐空心砌块、加气混凝土砌块等。砌块高度380～940mm的称为中型砌块，砌块高度小于380mm的称为小型砌块。中型砌块的施工，是采用各种吊装机械及夹具将砌块安装在设计位置，一般要按建筑物的平面尺寸及预先设计的砌块排列图逐块地按次序吊装，就位固定。小型砌块的施工方法同砖砌体施工方法一样，主要是手工砌筑。施工时所用的混凝土小型空心砌块的产品龄期不应小于28d。砌块砌体的质量要求同样概括为四个方面：横平竖直、灰浆饱满、错缝搭接、接槎可靠。第五节砌筑用脚手架脚手架是砌筑过程中堆放材料和工人进行操作的临时设施。按其搭设位置分为：外脚手架和里脚手架两大类；按其所用材料分为：木脚手架、竹脚手架和金属脚手架；对脚手架的基本要求是：其宽度应满足工人操作、材料堆放及运输的要求，结构简单，坚固稳定，装拆方便，能多次周转使用。一、外脚手架外脚手架是指搭设在外墙外面的脚手架。其主要结构形式有钢管扣件式、碗扣式、门型、方塔式、附着式升降脚手架和悬吊脚手架等。在建筑施工中要大力推广多立杆式式脚手架和门式脚手架。1、多立杆式脚手架钢管扣件式脚手架主要由钢管和扣件组成。主要杆件有立杆、大横杆、小横杆、斜杆和底座等。钢管扣件脚手架的基本形式有双排式和单排式两种。扣件用于钢管之间的连接，基本形式有三种：对接扣件用于两根钢管的对接连接；旋转扣件用于两根钢管呈任意角度交叉的连接；直角扣件用于两根钢管呈垂直交叉的连接。构造要求：立杆间距：大横杆步距和小横杆间距可按表3.1选用，最下一层步距可放大到1.8m，便于底层施工人员的通行和运输。剪刀撑：设置在脚手架两端的双跨内和中间每隔30m净距的双跨内，仅在架子外侧与地面呈45°布置。连墙杆：每3步5跨设置一根，其作用不仅防止架子外倾，同时增加立杆的纵向刚度。2、门型脚手架门型脚手架又称多功能门型脚手架，是目前国际上应用最普遍的脚手架之一。门型脚手架由门式框架、剪刀撑和水平梁架或脚手板构成基本单元。将基本单元连接起来即构成整片脚手架。门型脚手架的主要部件之间的连接形式有制动片式和偏重片式。二、里脚手架里脚手架常用于楼层上砌砖、内粉刷等工程施工。由于使用过程中不断转移施工地点，装拆较频繁，故其结构形式和尺寸应力求轻便灵活和装拆方便。里脚手架的形式很多，按其构造分为折叠式里脚手架、支柱式里脚手架和门架式里脚手架。习题与思考：P971、3、6、7第四章钢筋混凝土工程主要内容：在模板工程中，模板的种类、构造、安装和发展方向；在钢筋工程中，钢筋的验收与存放、钢筋的冷拉、钢筋的连接技术以及钢筋的配料、代换和加工安装；在混凝土工程中，混凝土所需的原材料以及浇捣、养护和质量检查，特别强调对工程质量事故的防治。学习要求：了解混凝土工程的特点及其发展方向；了解模板的种类、构造和安装；了解钢筋的种类、性能及验收要求；熟悉钢筋混凝土工程的施工过程、施工工艺；掌握钢筋的冷拉及钢筋的配料、代换的计算方法；掌握钢筋混凝土工程质量的检查和评定及质量事故的处理。钢筋混凝土工程包括现浇钢筋混凝土结构施工和装配式钢筋混凝土构件制作两个方面，由模板、钢筋和混凝土等多个工种工程组成。第一节模板工程模板工程占钢筋混凝土工程总价的20%～30%，占劳动量的30%～40%，占工期的50%左右，决定着施工方法和施工机械的选择，直接影响工期和造价。模板工程的施工包括模板的选材、选型、设计、制作、安装、拆除和周转等过程。一、模板系统的组成和基本要求模板系统包括模板、支架和紧固件三个部分。模板及其支架的要求：有足够的承载力、刚度和稳定性，能可靠地承受浇筑混凝土的重力、侧压力以及施工荷载。保证工程结构和构件各部位形状尺寸和相互位置的正确；构造简单，装拆方便，便于钢筋的绑扎与安装、混凝土的浇筑与养护等工艺要求；接缝严密，不得漏浆。二、模板的分类按其所用的材料不同分为木模板、钢模板、钢木模板、钢竹模板、胶合板模板、塑料模板、铝合金模板等；按其结构的类型不同分为基础模板、柱模板、楼板模板、墙模板、壳模板和烟囱模板等；按其形式不同分为整体式模板、定型模板、工具式模板、滑升模板、胎模等。三、模板的构造与安装（一）木模板木模板及其支架系统一般在加工厂或现场木工棚制成元件，然后再在现场拼装。1、基础模板基础的特点是高度不大而体积较大，基础模板一般利用地基或基槽(坑)进行支撑。安装时，要保证上下模板不发生相对位移，如为杯形基础，则还要在其中放入杯口模板。2、柱子模板柱子的特点是断面尺寸不大但比较高。柱模板由内拼板夹在两块外拼板之内组成，亦可用短横板代替外拼板钉在内拼板上。3、梁模板梁的特点是跨度大而宽度不大，梁底一般是架空的。梁模板主要由底模、侧模、夹木及支架系统组成。底模用长条模板加拼条拼成，或用整块板条。4、楼板模板楼板的特点是面积大而厚度比较薄，侧向压力小。楼板模板及其支架系统，主要承受钢筋、混凝土的自重及其施工荷载，保证模板不变形，如图4.4所示。5、楼梯模板楼梯模板的构造与楼板相似，不同点是楼梯模板要倾斜支设，且要能形成踏步。踏步模板分为底板及梯步两部分。（二）定型组合钢模板钢模板通过各种连接件和支承件可组合成多种尺寸、结构和几何形状的模板，以适应各种类型建筑物的梁、柱、板、墙、基础和设备等施工的需要，也可用其拼装成大模板、滑模、隧道模和台模等。定型组合钢模板组装灵活，通用性强，拆装方便；每套钢模可重复使用50～100次；加工精度高，浇筑混凝土的质量好，成型后的混凝土尺寸准确，棱角整齐，表面光滑，可以节省装修用工。定型组合钢模板是一种工具式定型模板，由钢模板和配件组成，配件包括连接件和支承件。1、模板的种类钢模板包括平面模板、阴角模板、阳角模板和连接角模。钢模板采用模数制设计，宽度模数以50mm进级，长度为150mm进级，可以适应横竖拼装成以50mm进级的任何尺寸的模板。(1)平面模板平面模板用于基础、墙体、梁、板、柱等各种结构的平面部位，它由面板和肋组成，肋上设有U形卡孔和插销孔，利用U形卡和L形插销等拼装成大块板。(2)阴角模板阴角模板用于混凝土构件阴角，如内墙角、水池内角及梁板交接处阴角等。(3)阳角模板阳角模板主要用于混凝土构件阳角。(4)连接角模角模用于平模板作垂直连接构成阳角。2、连接件定型组合钢模板的连接件包括U形卡、L形插销、钩头螺栓、对拉螺栓、紧固螺栓和扣件等，如图4.7所示。(1)U形卡：模板的主要连接件，用于相邻模板的拼装。(2)L形插销：用于插入两块模板纵向连接处的插销孔内，以增强模板纵向接头处的刚度。(3)钩头螺栓：连接模板与支撑系统的连接件。(4)紧固螺栓：用于内、外钢楞之间的连接件。(5)对拉螺栓：又称穿墙螺栓，用于连接墙壁两侧模板，保持墙壁厚度，承受混凝土侧压力及水平荷载，使模板不致变形。(6)扣件：扣件用于钢楞之间或钢楞与模板之间的扣紧，按钢楞的不同形状，分别采用蝶形扣件和“3”形扣件。3、支承件定型组合钢模板的支承件包括柱箍、钢楞、支架、斜撑及钢桁架等。(1)钢楞钢楞即模板的横档和竖档，分内钢楞与外钢楞。内钢楞配置方向一般应与钢模板垂直，直接承受钢模板传来的荷载，其间距一般为700～900mm。钢楞一般用圆钢管、矩形钢管、槽钢或内卷边槽钢，而以钢管用得较多。(2)柱箍柱模板四角设角钢柱箍。角钢柱箍由两根互相焊成直角的角钢组成，用弯角螺栓及螺母拉紧。(3)钢支架常用钢管支架由内外两节钢管制成，其高低调节距模数为100mm；支架底部除垫板外，均用木楔调整标高，以利于拆卸。另一种钢管支架本身装有调节螺杆，能调节一个孔距的高度，使用方便，但成本略高。当荷载较大、单根支架承载力不足时，可用组合钢支架或钢管井架。还可用扣件式钢管脚手架、门型脚手架作支架。(4)斜撑由组合钢模板拼成的整片墙模或柱模，在吊装就位后，应由斜撑调整和固定其垂直位置。(5)钢桁架如图4.7所示，其两端可支承在钢筋托具、墙、梁侧模板的横档以及柱顶梁底横档上，以支承梁或板的模板。图4.7(a)为整榀式。图4.7(b)为组合式。(6)梁卡具又称梁托架，用于固定矩形梁、圈梁等模板的侧模板，可节约斜撑等材料，也可用于侧模板上口的卡固定位，如图4.8所示。4、钢模板的配板设计模板的配板设计内容：①画出各构件的模板展开图。②绘制模板配板图根据模板展开图，选用最适合的各种规格的钢模板布置在模板展开图上。③确定支模方案，进行支撑工具布置。根据结构类型及空间位置、荷载大小等确定支模方案，根据配板图布置支撑。（三）早拆模板体系早拆模板原理是基于短跨支撑、早期拆模思想。1、侧模板侧模板拆除时的混凝土强度应能保证其表面及棱角不因拆除模板而受损坏。2、底模板及支架底模板及支架拆除时的混凝土强度应符合设计要求；当设计无具体要求时，混凝土强度应符合表4.1的规定。3、拆模顺序一般是先支后拆，后支先拆，先拆除侧模板，后拆除底模板。对于肋形楼板的拆模顺序，首先拆除柱模板，然后拆除楼板底模板、梁侧模板，最后拆除梁底模板。多层楼板模板支架的拆除，应按下列要求进行：上层楼板正在浇筑混凝土时，下一层楼板的模板支架不得拆除，再下一层楼板模板的支架仅可拆除一部分；跨度≥4m的梁均应保留支架，其间距不得大于3m。4、拆模的注意事项（1）模板拆除时，不应对楼层形成冲击荷载。（2）拆除的模板和支架宜分散堆放并及时清运。（3）拆模时，应尽量避免混凝土表面或模板受到损坏。（4）拆下的模板，应及时加以清理、修理，按尺寸和种类分别堆放，以便下次使用。（5）若定型组合钢模板背面油漆脱落，应补刷防锈漆。（6）已拆除模板及支架的结构，应在混凝土达到设计的混凝土强度标准后，才允许承受全部使用荷载。（7）当承受施工荷载产生的效应比使用荷载更为不利时，必须经过核算，并加设临时支撑。四、模板设计常用的木拼板模板和组合钢模板，在其经验适用范围内一般不需要进行设计验算，但对重要结构的模板、特殊形式的模板或超出经验适用范围的一般模板，应进行设计或验算，以确保工程质量和施工安全，防止浪费。模板和支撑系统的设计应根据结构形式、荷载大小、地基土类别、施工设备和材料供应等条件进行。设计内容一般包括：选型、选材、配板、荷载计算、结构设计、拟定制作安装和拆除方案、绘制模板施工图。五、大模板大模板是指单块模板的高度相当于楼层的层高、宽度约等于房间的宽度或进深的大块定型模板，在高层建筑施工中可用作混凝土墙体侧模。大模板由于简化了模板的安装和拆除工序，功效高、劳动强度低、墙面平整、质量好，因而在剪力墙结构的高层建筑中得到广泛的应用。大模板的一次投资大、通用性较差。在用大模板施工的工程，在设计上应减少房间开间和进深尺寸的种类，并符合一定的模数，层高和墙厚应固定。六、滑升模板滑升模板施工原理是在构筑物或建筑物底部，沿其墙、柱、梁等构件的周边一次性组装高1.2米左右的滑动模板，随着向模板内不断地分层浇注混凝土，用液压提升设备使模板不断地向上滑动，直到需要浇注的高度为止。用滑升模板施工可以节约模板和支撑材料，加快施工速度和保证结构的整体性。但模板的一次性投资大，耗钢量大，对建筑的立面造型和构件断面变化有一定限制。七、爬升模板爬升模板（即爬模）是一种适用于现浇混凝土竖直或倾斜结构施工的模板，可分为“有架爬模”（即模板爬架子、架子爬模板）和“无架爬模”（即模板爬模板）两种。爬升模板的工艺原理是以建筑物的混凝土墙体结构为支撑主体，通过附着于已完成的混凝土墙体结构上的爬升支架或大模板，利用连接爬升支架与大模板的爬升设备使一方固定，另一方作相对运动，交替向上爬升，完成模板的爬升、下降、就位和校正等工作。八、隧道模隧道模是一种用于现场同时浇注墙体和楼板混凝土的工具式定型模板，因为他的外形像隧道，故称它为隧道模。隧道模分为全隧道模和半隧道模。九、台模台模由一块等于房间开间面积的大模板和其下的支架及调整装置组成。它的外形像一张桌子，所以叫台模，也称桌模。施工时，利用塔式起重机将台模整体吊装就位。拆模后，又由将整个在空中直接吊运到下一个施工位置，故又称飞模。习题与思考：P1592、5、6第二节钢筋工程一、钢筋的性能及现场检验钢筋种类很多，建筑工程中常用的钢筋的分类：1、按化学成份分：低碳钢钢筋、普通合金钢筋。碳素钢钢筋按含碳量多少又可分为低碳钢（含碳量低于0.25%）、中碳钢（含碳量0.25%～0.7%）和高碳钢（含碳量大于0.7%）；2、按轧制外形分：光园钢、变形钢（螺纹、人纹）月牙形。3、按加工方法分：热轧钢、冷拉钢、冷拔钢和热处理钢。4、按供应方式分：盘园、直条。5、按直径大小分：钢筋（≥φ6以上）钢丝（φ5以下）6、按钢筋强度分：屈服强度为设计强度。Ⅰ级（240N/mm²)外表为光园φ，热轧光园钢筋HPB235（屈服强度值）Q235为低碳钢热轧园盘条钢筋。Ⅱ级（340N/mm²)外表为人纹，热轧带肋HRB335Ⅲ级（380N/mm²)外表为人纹，热轧带肋HRB400Ⅳ级（550N/mm²)外表为光园和螺纹RRB400（一）钢筋的性能钢筋的性能主要有拉伸性能、冷弯性能、和焊接性能。拉伸性能可反映钢材的强度和塑性。钢筋拉伸时的伸长率按下式进行计算：δ=（L-L0）/L0×100%钢筋的伸长率愈大，塑性性能愈好。钢筋的冷弯性能通过冷弯试验反映，弯心直径愈小而冷弯角度值愈大，则钢筋塑性性能愈好。钢筋的焊接性能（可焊性）直接影响钢筋的焊接质量。含碳量小于0.25%的碳素钢具有良好的可焊性。Ⅰ～Ⅲ级钢筋的可焊性均较好，Ⅳ级钢筋的可焊性差。（二）钢筋的现场检验钢筋进场时应按批号及直径分批验收，验收的内容包括查对标牌、外观检查，并按有关标准的规定抽取试样作力学性能试验，合格后方可使用。二、钢筋的冷拉钢筋冷拉：在常温下对钢筋进行强力拉伸，以超过钢筋的屈服强度的拉应力，使钢筋产生塑性变形，达到调直钢筋、提高强度的目的。(1)冷拉原理钢筋冷拉原理如图4.21所示。冷拉后钢筋有内应力存在，内应力会促进钢筋内的晶体组织调整，使屈服强度进一步提高。该晶体组织调整过程称为“时效”。(2)冷拉控制钢筋冷拉控制可以用控制冷拉应力或冷拉率的方法。冷拉后检查钢筋的冷拉率，如超过表中规定的数值，则应进行钢筋力学性能试验。用做预应力混凝土结构的预应力筋，宜采用冷拉应力来控制。对同炉批钢筋，试件不宜少于4个，每个试件都按表4.8规定的冷拉应力值在万能试验机上测定相应的冷拉率，取平均值作为该炉批钢筋的实际冷拉率。不同炉批的钢筋，不宜用控制冷拉率的方法进行钢筋冷拉。(3)冷拉设备冷拉设备由拉力设备、承力结构、测量设备和钢筋夹具等部分组成，如图4.22所示。(4)钢筋冷拉计算钢筋的冷拉计算包括冷拉力、拉长值、弹性回缩值和冷拉设备选择计算。①冷拉力Ncon计算冷拉力计算的作用：一是确定按控制应力冷拉时的油压表读数；二是作为选择卷扬机的依据。冷拉力应等于钢筋冷拉前截面积AS乘以冷拉时控制应力σcon，即Noon=ASσcon②计算拉长值ΔL钢筋的拉长值应等于冷拉前钢筋的长度L与钢筋的冷拉率δ的乘积，即ΔL=Lδ③计算钢筋弹性回缩值ΔL1根据钢筋弹性回缩率δ1(一般为0.3%左右)计算，即ΔL1=(L+ΔL)δ1则钢筋冷拉完毕后的实际长度为：L′=L+ΔL-ΔL1④冷拉设备的选择及计算冷拉设备主要选择卷扬机，计算确定冷拉时油压表的读数。式中Ncon——钢筋按控制应力计算求得的冷拉力，N；F——千斤顶活塞缸面积，mm2；P——油压表的读数，N/mm2。三、钢筋连接钢筋常用的焊接方法有闪光对焊、电弧焊、电渣压力焊、埋弧压力焊和气压焊等。钢筋焊接接头质量检查与验收应满足下列规定：(1)钢筋焊接接头或焊接制品(焊接骨架、焊接网)应按JGJ18—96的规定进行质量检查与验收。(2)钢筋焊接接头或焊接制品应分批进行质量检查与验收。质量检查应包括外观检查和力学性能试验。(3)外观检查首先应由焊工对所焊接头或制品进行自检，然后再由质量检查人员进行检验。(4)力学性能试验应在外观检查合格后随机抽取试件进行试验。(5)钢筋焊接接头或焊接制品质量检验报告单中应包括下列内容：①工程名称、取样部位；②批号、批量；③钢筋级别、规格；④力学性能试验结果；⑤施工单位。1、闪光对焊闪光对焊的原理如图4.24所示。根据钢筋级别、直径和所用焊机的功率，闪光对焊工艺可分为：连续闪光焊、预热闪光焊、闪光－预热－闪光焊三种。连续闪光焊宜用于焊接直径25mm以内的HPB235、HRB335和HRB400钢筋。预热闪光焊适宜焊接直径大于25mm且端部较平坦的钢筋。闪光-预热-闪光焊适宜焊接直径大于25mm，且端部不平整的钢筋。2、电弧焊电弧焊是利用弧焊机使焊条与焊件之间产生高温电弧，使焊条和电弧燃烧范围内的焊件熔化，待其凝固便形成焊缝或接头。电弧焊广泛用于钢筋接头与钢筋骨架焊接、装配式结构接头焊接、钢筋与钢板焊接及各种钢结构焊接。(1)电弧焊接头外观检查时，应在清渣后逐个进行目测或量测。(2)钢筋电弧焊接头外观检查结果，应符合下列要求：焊缝表面应平整，不得有凹陷或焊瘤；焊接接头区域不得有裂纹；咬边深度、气孔、夹渣等缺陷允许值及接头尺寸的允许偏差，应符合规定；坡口焊、熔槽帮条焊和窄间隙焊接头的焊缝余高不得大于3mm。3、电渣压力焊电渣压力焊是利用电流通过渣池产生的电阻热将钢筋端部熔化，然后施加压力使钢筋焊合。电渣压力焊的接头应按规范规定的方法检查外观质量和进行试样拉伸试验。(1)电渣压力焊接头应逐个进行外观检查。(2)电渣压力焊接头外观检查结果应符合下列要求：四周焊包凸出钢筋表面的高度应大于或等于4mm；钢筋与电极接触处，应无烧伤缺陷；接头处的弯折角不得大于4°；接头处的轴线偏移不得大于钢筋直径的0.1倍，且不得大于2mm。(3)电渣压力焊拉头拉伸试验结果，3个试件的抗拉强度均不得小于该级别钢筋规定的抗拉强度。4、埋弧压力焊埋弧压力焊是利用焊剂层下的电弧，将两焊件相邻部位熔化，然后加压顶锻使两焊件焊合，如图4.22所示。具有焊后钢板变形小、抗拉强度高的特点。5、钢筋气压焊钢筋气压焊是利用乙炔、氧气混合气体燃烧的高温火焰，加热钢筋结合端部，不待钢筋熔融使其高温下加压接合。气压焊的设备包括供气装置、加热器、加压器和压接器等，如图4.23所示。四、钢筋配料钢筋配料：根据结构施工图，先绘出各种形状和规格的单根钢筋简图并加以编号，然后分别计算钢筋下料长度、根数及质量，填写配料单，申请加工。(1)钢筋长度结构施工图中所指钢筋长度是钢筋外缘之间的长度，即外包尺寸，这是施工中量度钢筋长度的基本依据。(2)混凝土保护层厚度混凝土保护层是指受力钢筋外缘至混凝土构件表面的距离，其作用是保护钢筋在混凝土结构中不受锈蚀。无设计要求时应符合表4.5规定。混凝土的保护层厚度，一般用水泥砂浆垫块或塑料卡垫在钢筋与模板之间来控制。塑料卡的形状有塑料垫块和塑料环圈两种。塑料垫块用于水平构件，塑料环圈用于垂直构件。(3)弯曲量度差值钢筋长度的度量方法系指外包尺寸，因此钢筋弯曲以后，存在一个量度差值，在计算下料长度时必须加以扣除。根据理论推理和实践经验，列于表4.6。钢筋弯起角度30°45°60°90°135°钢筋弯曲调整值0.35d0.5d0.85d2.0d2.5d(4)钢筋弯钩增加值弯钩形式最常用的是半圆弯钩，即180°弯钩。受力钢筋的弯钩和弯折应符合下列要求：①HPB235钢筋末端应作180°弯钩，其弯弧内直径不应小于钢筋直径的2.5倍，弯钩的弯后平直部分长度不应小于钢筋直径的3倍。②当设计要求钢筋末端需作135°弯钩时，HRB335、HRB400钢筋的弯弧内直径不应小于钢筋直径的4倍，弯钩的弯后平直部分长度应符合设计要求。③钢筋作不大于90°的弯折时，弯折处的弯弧内直径不应小于钢筋直径的5倍。(5)箍筋调整值为了箍筋计算方便，一般将箍筋弯钩增长值和量度差值两项合并成一项为箍筋调整值。计算时，将箍筋外包尺寸或内皮尺寸加上箍筋调整值即为箍筋下料长度。箍筋量度方法箍筋直径(mm)4~56810~12量外包尺寸量内包尺寸4080501006012070150~170(6)钢筋下料长度计算直钢筋下料长度=直构件长度-保护层厚度+弯钩增加长度弯起钢筋下料长度=直段长度+斜段长度-弯折量度差值+弯钩增加长度箍筋下料长度=直段长度+弯钩增加长度-弯折量度差值或箍筋下料长度=箍筋周长+箍筋调整值五、钢筋代换当施工中遇到钢筋品种或规格与设计要求不符时，可参照以下原则进行钢筋代换。(一)等强度代换方法当构件配筋受强度控制时，可按代换前后强度相等的原则代换，称作“等强度代换”。如设计图中所用的钢筋设计强度为fy1，钢筋总面积为AS1，代换后的钢筋设计强度为fy2，钢筋总面积为AS2，则应使：(二)等面积代换方法当构件按最小配筋率配筋时，可按代换前后面积相等的原则进行代换，称“等面积代换”。代换时应满足下式要求：(三)当构