作者：李辉,黄敏
出版社：重庆大学出版社
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建筑施工技术试读：
前言
本教材依据《高等职业学校专业教学标准（试行）》中“高等职业学校建筑工程技术专业教学标准”和“实训导则”编写而成，紧贴当前高职教育的教学要求。全书以施工现场的实际工作过程为线索，实际工作内容和现场理论相结合，以满足高等职业教育院校培养目标的需要。本书在内容编排上，做到了从简单到复杂、从单一到综合，结合工种培训实践要求，既便于教师讲授，也适合学生自学。根据在传统教学中建筑施工技术课程中的课程设计，编写了课程设计任务书和指导书，便于教师参考。
在教学过程中，建议教学方法应多样集合，强调对学生独立收集信息、独立计划、独立实施、独立检查、独立工作能力的培养；可采用多样化的教学手段，如施工现场教学、教学模型、教学多媒体、教学录像、实地参观等方式相结合，有效调动学生的主动性。
本书由四川建筑职业技术学院李辉、黄敏担任主编，四川建筑职业技术学院吴俊峰担任副主编，各章编写分工如下：四川建筑职业技术学院李辉、黄敏编写第1章、第2章；四川建筑职业技术学院高建华编写第3章、第11章；四川建筑职业技术学院万健编写第4章；四川建筑职业技术学院吴俊峰编写第5章；四川建筑职业技术学院罗琼编写第6章；四川建筑职业技术学院任小朋编写第7章；河南建筑职业技术学院宋贵彩编写第8章、河南建筑职业技术学院李奎编写第9章；华西集团第七建筑公司唐忠茂编写第10章。
为了保证教学质量，同时丰富教学手段、满足部分院校多媒体教学的需要，本教材配套开发了教学课件、课后习题参考答案、延伸阅读资料等数字教学资源包。同时将“钢筋混凝土预制构件的制作”等内容作为延伸阅读资料放在资源包中。数字教学资源包在重庆大学出版社教学资源网上（网址：http://www.cqup.com.cn/edusrc/），供读者免费下载。
本教材在编写过程中得到了四川建筑职业技术学院、河南建筑职业技术学院、华西集团第七建筑公司的大力支持，在此表示真诚的感谢！
由于时间仓促和作者水平有限，加上新内容的不断增加，书中难免存在不妥之处，敬请读者批评指正。编者2014年4月第1章绪论本章导读● 基本要求 掌握本门课程的任务、特点及学习方法；了解我国建
筑施工技术的发展和现有的相关规范。● 重点 本课程的任务、特点及学习方法；我国建筑施工技术的发
展和现有的相关规范。● 难点 我国建筑施工技术的发展。1.1 本课程的任务、特点和学习方法1.1.1 本课程的任务
建筑施工技术是建筑工程技术专业群的一门专业课。它的作用是培养学生独立分析和解决建筑工程施工中有关施工技术问题的基本能力。它的任务是研究建筑工程施工技术的一般规律，建筑工程中各主要工种工程的施工技术及工艺原理以及建筑施工新技术、新工艺的发展，使学生掌握建筑施工的基本知识、基本理论和决策方法，具有解决一般建筑施工的初步能力。学习本课程的主要目的是让学生了解、掌握建筑工程中各主要工种工程的施工技术及工艺原理，培养学生独立分析和解决建筑工程施工中有关施工技术问题的基本能力。由于建筑施工技术实践性强、综合性大、社会性广，工程施工中许多技术问题的解决均要涉及相关学科的综合运用，因此，要求拓宽知识专业面，扩大知识面，要有牢固的专业基础理论和知识，并自觉地进行运用。1.1.2 本课程的特点
建筑施工技术是一门主要专业课程，重在研究建筑工程施工中各工种的施工工艺、施工技术和施工方法的选择等，是一门实践性很强的学科。内容覆盖面广，实践性极强，并且与建筑工程测量、建筑材料、建筑力学、建筑结构、房屋建筑学、施工预算等课程有密切联系。如果该课程教学只停留在课堂上，很难把涉及施工工艺、施工工序及施工关键点等具体问题讲清楚，同学们也难以掌握建筑施工技术的核心问题。因此，建筑施工技术教学与实践相结合是本课程特点的要求。1.1.3 本课程的学习方法
在建筑施工技术专业学习过程中，应从职业的实际出发，选择具体施工项目作为学习的主题，让学生在教师的指导下按照问题的要求搜集信息资料，再通过小组的共同研究解决问题并得出结论，使学生经历业务承揽→施工准备→施工过程组织控制→竣工验收的整个工作过程，增强学生适应企业的实际工作环境和解决综合问题的能力，真正做到“干中学，学中干”。1.2 我国建筑施工的基本程序
建筑施工程序是拟建工程项目在整个施工过程中必须遵循的先后次序，它反映了整个施工阶段必须遵循的客观规律，一般包括以下几个阶段：（1）承接施工任务，签订施工合同
施工单位一般是通过投标的方式承接施工任务，中标后，施工单位应与建设单位签订施工合同。施工合同应规定承包的内容、要求、工期、质量、造价及材料供应等内容，明确合同双方的权利、义务、责任。施工合同一经签订后，便具有法律效力，双方必须共同遵守。（2）做好施工准备，提出开工报告
签订施工合同后，施工单位应全面做好施工准备工作。施工准备工作包括调查研究收集资料、技术资料准备、物资准备、施工人员准备、施工现场准备、季节性施工准备。
工程具备开工条件后，施工单位向监理单位提出工程开工报告，经审查批准后，工程即可正式开工。（3）组织施工
施工单位应按照施工组织设计精心组织施工。在施工中做好动态控制工作，保证质量目标、进度目标、造价目标、安全目标、现场目标的实现。严格履行施工合同，协调好内外关系，处理好合同变更，搞好索赔，编制好施工技术资料。（4）竣工验收，交付使用
竣工验收是施工的最后阶段，在竣工验收前，施工企业内部先进行自检，检查各分部分项工程的施工质量，整理好工程竣工资料，进行竣工结算。自检不合格的项目应进行整改，达到合格才能交付验收。
在施工单位自检合格的基础上，由建设单位（项目）负责人组织施工单位（含分包单位），设计、监理等单位（项目）负责人进行竣工验收。（5）回访保修阶段
工程交工后保修是我国一项基本法律制度。回访保修的责任应由施工单位承担，施工单位应建立施工项目交工后的回访与保修制度，提高工作质量，听取用户意见，改进服务方式。1.3 我国建筑施工发展
建筑业是国民经济建设中的支柱产业之一，是相关行业赖以发展的基础性先导产业，它在促进我国国民经济和社会发展中起着重要作用。我国建筑业经过几十年的发展，尤其是近20年来，建成了一大批规模宏大、结构新颖、技术难度大的建筑物，取得了显著的成绩和突破性进展，充分显示了我国建筑技术的实力。特别是超高层建（构）筑物和新型钢结构建筑的兴起，对我国建设工程技术进步产生了巨大的推动力，促使我国建筑施工水平再上新台阶，有些已达到国际先进水平。1.3.1 地基与基础工程施工技术
1）地基加固技术
在地基处理方面，我国根据土质条件、加固材料和工艺特点，充分吸收、消化了国外软土地基加固的新工艺，研究开发出具有中国特色的多种复合地基加固方法。按照加固机理，大体分为4类：第1类是压密固结法，如强夯、降水压密、真空预压等，适用于大面积松软地基处理；第2类是加筋体复合地基处理，如砂桩、碎石桩、水泥粉煤灰碎石桩、夯实水泥土桩、水泥土搅拌桩等，应用范围广，已成为地基加固的主体；第3类是换填垫层法，如砂石垫层、灰土垫层等，适用范围较小：第4类是浆液加固法，如水泥注浆、化学注浆等，主要用于既有建筑地基的加固处理。上述加固方法有不少已形成系列，集中反映在《建筑地基处理技术规范》（JG 79—2012）中，有的处理技术已接近或达到国际先进水平。
2）桩基技术
混凝土灌注桩具有适用于任何土层、承载力大、对周围环境影响小等特点，因而发展最快。目前已施工的混凝土灌注桩桩径达3 m、孔深达104 m。在灌注桩施工中，国内还研究应用了后压浆技术，即成桩后通过预埋的注浆管用一定压力将水泥浆压入桩底和桩侧，使之对桩侧底泥皮、桩身和桩端底沉渣、桩周底土层起充填胶结、加筋、固化效应。采用后压浆技术后，可减少桩体积40％，成本降低效果显著。沉管灌注桩在振动、锤击沉管灌注桩基础上，研究了新的桩型，如新工艺的沉管桩、沉管扩底桩（静压沉管夯扩灌注桩和锤击振动沉管扩底灌注桩）、直径500 mm以上的大直径沉管桩等。先张法预应力混凝土管桩逐步扩大应用范围，在防止由于起吊不当、偏打、打桩应力过高、挤土、超静水压力等原因而产生的施工裂缝方面，研究出了有效的措施。挖孔桩近年来已可开挖直径3.4 m、扩大头直径达6 m的超大直径挖孔桩。在一些复杂地质条件下，亦可施工深60 m的超深人工挖孔桩。大直径钢管桩在建筑物密集地区高层建筑中应用较多，在防止挤土桩沉桩时对周围环境影响的技术方面达到了较高的水平。CFG桩复合地基是一种采用长螺旋钻成孔管内泵压水泥粉煤灰碎石桩、桩间土和褥垫层组成的一种新型复合地基形式，适用于饱和及非饱和的粉土、黏性土、砂土、淤泥质土等地质条件。桩检测技术包括成孔后检测和成桩后检测。后者主要是动力检测，我国桩基动力检测的软硬件系统正在赶上或达到国际水平。
3）深基坑支护技术
为适应不同坑深和环境保护要求，在支护墙方面发展了土钉墙、水泥土墙、排桩和地下连续墙等。土钉墙费用低、施工方便，适宜于深度不大于15 m、周围环境保护要求不十分严格的工程，因此，土钉墙和复合土钉墙近年来发展十分迅速，在软土地区得到应用。地下连续墙宜用于基坑较深、环境保护要求严格的深基坑工程。在北京中银大厦施工中，基础外墙采用封闭式三合一型（防水、护坡、承重）800 mm厚的地下连续墙，深度达30 m，在施工中采取实施可拆式锚杆等特殊措施，与锚杆、降水、土方同步进行，解决了地下连续墙的锚固问题。预应力地下连续墙作为一个新趋势，也得到了研究与应用。预应力地下连续墙可提高支护墙的刚度30％以上，墙厚度可减薄，内支撑的数量可减少。由于曲线布筋张拉后产生反拱作用，可减少支护墙的变形，支护墙裂缝少，提高了抗渗性。因此，在解决了设计和施工工艺之后，预应力地下连续墙会得到一定的发展。内支撑H型钢、钢管、混凝土支撑皆有应用，布置方式根据基坑形状有对撑、角撑、桁（框）架式、圆环式等，还可多种布置方式混合使用。圆环式支撑受力合理，能为挖土提高较大的空间。深、大基坑土方开挖目前多采用反铲挖土机下坑，以分层、分块、对称、限时的方式开挖土方，以减少时空效应的影响，限制支护墙的变形。在有多层地下室的深基坑工程中应用逆作法或半逆作法能有效地降低施工费用，加快整个工程施工进度，还能较好地控制周围环境的变形，可用于施工地铁车站、高层建筑多层地下室、构筑物的深基础和车站广场人防工程等。在软土地区解决了中柱桩承载不足，防止中柱桩过多的问题。1.3.2 混凝土工程施工技术
1）预拌混凝土和混凝土泵送技术（1）预拌混凝土技术
商品混凝土的应用数量和比例标志着一个国家的混凝土工业生产的水平。随着预拌混凝土的发展，我国的混凝土泵送技术提高很快，泵送高度在上海金茂大厦达到382.5 m，在世界上已名列前茅。（2）混凝土外加剂技术
商品混凝土产量的增大，极大地推动了混凝土外加剂（特别是各种减水剂）的发展。如水下混凝土施工技术、喷射混凝土、商品混凝土和泵送混凝土。（3）预防混凝土碱集料反应的措施
要解决混凝土碱集料反应，重点在选用的低碱水泥、砂石料、外加剂和低碱活性集料等方面，选用高品质减水剂、膨胀剂，严格控制砂石料的含泥量及其级配，混凝土试配时首先考虑使用低碱活性集料以及优选低碱水泥（碱含当量0.6％以下）、掺加矿粉掺和料及低碱、无碱外加剂。
2）高强高性能混凝土
目前我国已利用多种地方材料（磨细砂渣、无机超细粉、粉煤灰、硅粉等）和超塑化剂在工业化生产C60的高强混凝土，C80高强混凝土在一些大城市开始用于工程实践，已基本掌握配置C100高强混凝土的技术，并在国家大剧院工程中应用。此外，一些特种混凝土如纤维混凝土、水下不分散混凝土、特细砂混凝土等，亦成功配制和应用。（1）大体积混凝土浇筑
我国在高层建筑的桩基承台或箱基底板大体积混凝土浇筑方面达到很高水平。一般可采取以下措施保证大体积混凝土施工质量：
①进行混凝土试配。
②根据混凝土用量，组织商品混凝土供应站、现场泵车、备用电源、混凝土罐车，确保现场混凝土供应的连续性。
③混凝土采用斜面推进、大斜面分层下料，分层振筑。
④现场测温设备采用“大体积混凝土温度微机自动测试仪”，对混凝土内外温差进行适时监控。（2）预应力混凝土技术
新Ⅲ级钢筋和低松弛高强度钢绞线的推广，以及开发研究的新型预应力锚夹具的应用，都为推广预应力混凝土创造了条件。目前大跨度预应力框架和高层建筑大开间的无粘结预应力楼板应用较为普遍，后者能减少板厚、降低高度、减轻建筑物自重，优越性显著。在构筑物中，如压力管道、水池、储罐、核电站、电视塔应用更普遍，如天津电视塔采用了最长束达310 m的竖向预应力筋，其预应力束长度为国内之最。
3）钢筋技术
在粗钢筋连接方面，除广泛应用的电渣压力焊外，机械连接（套筒挤压连接、锥螺纹连接、直螺纹连接）不受钢筋化学成分、可焊性及气候影响，质量稳定，无明火，操作简单，施工速度快。尤其是直螺纹连接，可确保接头强度不低于母材强度，连接套筒通用Ⅱ、Ⅲ级钢筋，该技术正在国内广泛推广。
4）模板工程施工技术（1）模板脚手架体系的发展
近20年来，竖向模板经历了小钢模→钢框竹胶合板→全钢组合大模板，目前市场的主流体系除组合钢模板外，木胶合板模板使用量也比较大。水平模板体系一直难以工具化，国内主要采用木胶合板模板和竹胶合板模板体系（欧美多采用铝木结合）。全钢大模板具有拼缝少，施工过程中混凝土不易漏浆；刚度大，构件不易变形、鼓肚；周转次数多；模板表面平整光洁，成型质量好，能很好保证清水混凝土质量的优点。（2）模板脚手架技术
随着经济飞速发展，国内许多专利系统模板被应用，很多新型模板技术工法已经使用。如：墙体模板体系、柱模体系、井筒模体系；早拆体系；滑模、爬升模板体系；预应力圆孔、大型屋面、异型（楼梯模、门窗洞口模）等多向新型模板系统；路、桥梁、隧道模板体系；饰面混凝土模板系统；竹胶合板及高强人造板模板；钢框胶合板模板及其支撑系统；铝制、玻璃钢模壳及其他材质的新型结构模板系统等。在脚手架技术方面，扣件式钢管脚手架、碗扣式钢管脚手架、门式钢管脚手架以及爬、挑、挂脚手架得到广泛应用，此外还有一些特殊脚手架，如：吊脚手架（吊篮）、桥式脚手架、塔式脚手架，而木、竹脚手架因其成本低廉，主要在高度较低建筑物施工中使用。超高层建筑的发展，促进了高层建筑模板体系的系统研究，目前已有模板CAD辅助设计软件。高层建筑施工用附着升降式脚手架亦日益完善。1.3.3 钢结构安装技术
除原钢板箱形柱焊接技术、高强螺栓施工技术和钢结构安装技术继续发展、提高外，在钢结构预应力技术方面发展很快。20世纪90年代以后我国大跨度公共建筑兴建较多，预应力技术在空间钢结构中得到了较广泛的应用，创造出多种空间钢结构的新体系，如预应力网架与网壳、索网、索拱、索膜、斜拉体系等，充分发挥受拉杆件的强度潜力，结构轻盈，时代感强。在空间钢结构预应力施工中也创造出许多新颖的施加预应力的方法，有张拉整体下压整体顶升等多种，工艺简易、经济而且可靠。1.3.4 建筑防水技术
近年，我国建筑防水材料应用量稳步增长，特别是新型防水材料增长很快。到2010年，按原国家建材局“新型建材及制品导向目录”要求及市场走势，SBS、APP改性沥青防水卷材仍是主导产品，将大力发展；高分子防水卷材重点发展EPDM、PVC（P型）两种产品，并积极开发TPO产品；防水涂料着重发展前景看好的聚氨酯、丙烯酸酯类防水涂料；密封材料仍重点发展硅酮、聚氨酯、丙烯酸酯密封膏，尽快开发防水保温一体的材料；刚性防水材料、渗透结晶型防水材料、金属屋面材料、沥青油毡瓦、水泥瓦、土工材料应有一定的发展。1.3.5 建筑装饰施工技术
我国建筑装饰行业兴起是改革开放政策带来的并保持了20年高速持续发展的行业，建筑装饰行业的施工技术、制品制造技术也有了很大的进步，尤其幕墙专业已经接近国际水平，有的工种已经进行彻底的改变，建筑装饰行业常用的各种电动工具已经在全行业得到普及。有的企业已经开始走装饰配件生产工厂化、现场施工装配化的路子，这种应用全新生产方式的示范工程已经显示出工期短、质量好、无污染等特点，是当前通常施工方式无法比拟的。背栓系列、石材干挂技术、组合式单体幕墙技术、点式幕墙技术、金属幕墙技术、微晶玻璃与陶瓷复合技术、石材毛面铺设整体研磨等有了较大发展。1.3.6 信息化管理技术
随着我国改革开放的深入发展、加入WTO和国际建筑业投资的加大，建筑市场竞争日趋激烈，对建筑安装企业本身的管理技术的要求也越来越高，这就要求建筑安装企业运用现代管理手段，提高企业的竞争力。对施工企业来讲，实现办公自动化，不仅可以提高工作效率，更为重要的是营造管理信息化建设所需要的氛围，提高人们对管理信息化的认识，初步感受管理信息化所带来的好处，为更高层次的管理信息化奠定基础。1.4 建筑工程质量验收程序1.4.1 建筑工程的组成
工程建设项目可以是由一个或若干个具有内在联系的工程所组成。一个建设项目，一般可由以下工程内容组成。
1）单位（子单位）工程
具备独立施工条件并能形成独立使用功能的建筑物为一个单位工程。如一个学校的一栋教学楼，一个住宅小区的一幢单元楼等。
对于规模较大的单位工程，可将其能形成独立使用功能的部分划分为一个子单位工程。子单位工程的划分一般可根据工程的建筑设计分区、使用功能的显著差异、结构缝的设置等实际情况，在施工前由建设、监理、施工单位自行商定，并据此收集整理施工技术资料和验收。
室外工程可根据专业类别和工程规模划分单位（子单位）工程。
2）分部（子分部）工程
分部工程是单位工程的组成部分，是具有单独设计、可以独立施工、但完工后不能独立发挥生产能力或效益的部分。分部工程应按专业性质、建筑部位确定。《建筑工程施工质量验收统一标准》（GB 50300—2013）将建筑工程划分为地基与基础、主体结构、建筑装饰装修、建筑屋面、建筑给水排水及采暖、建筑电气、智能建筑、通风与空调、电梯等9个分部工程。
当分部工程较大或较复杂时，可按施工程序、专业系统及类别等划分为若干个子分部工程。如智能建筑分部工程中就包含了火灾及报警消防联动系统、安全防范系统、综合布线系统、智能化集成系统、电源与接地、环境、住宅（小区）智能化系统等子分部工程。
室外单位（子单位）工程、分部工程按表1.1采用。表1.1 室外工程划分
3）分项工程
分项工程是分部工程的组成部分。分项工程应按主要工种、材料、施工工艺、设备类别等进行划分。如混凝土结构工程按主要工种分为模板工程、钢筋工程、混凝土工程等分项工程；按施工工艺又分为预应力、现浇结构、装配式结构等分项工程。
分项工程的具体划分见现行《建筑工程施工质量验收统一标准》。
4）检验批
分项工程可由一个或若干个检验批组成。检验批可根据施工及质量控制和专业验收需要按楼层、施工段、变形缝等进行划分。建筑工程的地基基础分部工程中的分项工程一般划分为一个检验批；有地下层的基础工程可按不同地下层划分检验批；屋面分部工程中的分项工程，按不同楼层屋面可划分为不同的检验批；单层建筑工程中分项工程可按变形缝等划分检验批，多层及高层建筑工程中主体分部的分项工程可按楼层或施工段来划分检验批；其他分部工程中的分项工程一般按楼层划分检验批；对于工程量较少的分项工程可统一划分为一个检验批。安装工程一般按一个设计系统或组别划分为一个检验批。室外工程统一划分为一个检验批。散水、台阶、明沟等含在地面检验批中。1.4.2 工程建设程序
工程建设程序是指一项工程的建设，从决策，到实施，再到验收、交付使用所经历的全过程。它是在认识工程建设客观规律的基础上总结提出的，工程建设全过程中各项工作都必须遵循的先后次序。它也是工程建设各环节相互衔接的顺序。
工程建设有着产品体积庞大、建造场所固定、建设周期长、占用资金多等特点，在建设过程中，工作量大、涉及面广、协作关系复杂，且活动空间有限，后续工作无法提前进行。因此工程建设就必然存在着一个分阶段、按步骤，各项工作按序进行的客观规律。这种规律是不可违反的，如人为将工程建设的顺序颠倒，就会造成严重的资源浪费和经济损失。依据我国现行工程建设程序法规的规定，建设工程分为以下几个阶段，即项目建议书阶段、可行性研究阶段、设计工作阶段、施工准备阶段、工程施工阶段、竣工验收阶段、保修阶段。1.5 施工规范和施工规程1.5.1 施工质量验收标准的作用
施工规范是国家在工程建设施工方面的技术标准。任何工程建设项目的施工都应该严格遵守施工规范。施工质量验收标准的主要作用是：
①反映建筑工程施工质量在现阶段应达到的最低质量标准；
②有利于承包商制订其内部的施工工艺标准；
③有利于业主确定拟建项目的质量标准；
④有利于建设工程各个责任主体对工程实施质量监督；
⑤有利于划分和明确建设责任主体的质量责任。1.5.2 施工质量验收标准的构成
1）建筑工程施工质量验收统一标准
建筑施工规范和规程是我国建筑界常用的标准。由国务院有关部委批准颁发，作为全国建筑界共同遵守的准则和依据，它分为国家、专业、地方、企业4级。
建筑施工方面的规范，工业与民用建筑部分有：《土方与爆破工程施工及验收规范》（GB 50201—2012）、《建筑地基基础工程施工质量验收规范》（GB 50202—2002）、《砌体结构工程施工质量验收规范》（GB 50203—2011）、《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB 50204—2002，2011版）、《钢结构工程施工质量验收规范》（GB 50205—2001）、《建筑节能工程施工质量验收规范》（GB 50411—2007）等，另外还有一些行业标准（JGJ）、地方标准（DBJ）。
2）建筑材料及建筑工程质量检测方法标准
建筑材料的质量状况对建筑工程质量的影响非常大。因此，必须对影响结构安全和使用安全的建筑材料、成品、半成品及构配件进行现场检验。只有经过具有相应检测资质的检测机构检测，并符合国家有关质量标准的建筑材料、成品、半成品及构配件，才能在建筑工程中使用。
3）设计文件及业主对工程质量的要求
建筑工程施工质量验收统一标准及各专项工程施工质量验收规范明确了应达到的最低质量标准。在工程建设中应业主要求，设计单位可能提高工程的质量标准，并在设计文件及建筑工程施工合同中反映出来。在施工质量验收中，则应满足这些要求。
4）新技术项目的验收
对于工程建设中采用的新结构、新材料、新工艺等新技术项目以及施工质量验收标准中未包括的验收项目，业主应组织专家组进行专项论证和专项验收，其质量标准应由专家组共同确定。第2章土方工程施工本章导读● 基本要求 掌握场地平整的基本概念和要求、土方量的计算方法
和要求、土方开挖的方法、土方回填的要求和施工工艺、土方机
械的选择和使用、降低地下水位的方法以及施工工艺要求、基坑
支护的方法等施工工作过程。● 重点 土方开挖、回填的施工工艺过程；土方支护结构的施工工
艺；降低地下水位的方法。● 难点 土方支护结构的施工工艺；降低地下水位的方法。2.1 土方工程的基本概述2.1.1 土方工程的施工特点
1）土方工程概念
土方工程是建筑工程施工中的重要工作，它包括土的开挖、运输和填筑等主要施工过程，以及排水、降水和土壁支撑等准备工作与辅助工作。
土方工程按开挖和填筑的几何特征不同，可分为场地平整、挖基槽、挖基坑、挖土方、回填土等工程项目。
①场地平整系指厚度在300 mm以内的挖填和找平工作。
②挖基槽系指挖土宽度在3 m以内，且长度等于或大于宽度3倍者。
③挖基坑系指挖土底面积在20 m2以内，且底长为底宽3倍以内者。
④挖土方系指山坡挖土或基槽宽度大于3 m，坑底面积大于20 m2或场地平整挖填厚度超过300 mm者。
⑤回填土分夯填和松填。
2）土方工程的施工特点
土方工程的工程量大，劳动强度大，有时土方工程量可达数百万立方米以上，施工面积达数平方公里；大型基坑的开挖，有的深达20多m。因此，土方工程应尽可能采用机械化施工，以节约工期，降低劳动强度。
土方工程施工条件复杂，且多为露天作业，受气候、水文、地质等影响较大，难以确定的因素较多。因此，在组织土方工程施工前，必须做好施工组织设计，选择好施工方法和施工机械，制订合理的调配方案，以保证工程质量，并取得较好的经济效果。2.1.2 土的基本性质
1）土的组成
土一般由土颗粒（固相）、水（液相）和空气（气相）3部分组成，如图2.1所示。这3部分之间的比例关系随着周围条件的变化而变化，表现出土的不同物理状态，如干燥与潮湿、密实与松散，等等。
图中符号：
m——土的总质量，m=ms+mw（kg）；
ms——土中固体颗粒的质量（kg）；
mw——土中水的质量（kg）；
V——土的总体积，V=Va+Vs+Vw（m3）；
Va——土中空气体积（m3）；
Vs——土中固体颗粒体积（m3）；
Vw——土中水所占的体积（m3）；
Vv——土中孔隙体积，Vv=Va+Vw（m3）。图2.1 土的三相示意图
2）土的物理性质（1）土的天然密度和干密度
土在天然状态下单位体积的质量，称为土的天然密度（简称密度）。一般黏土的密度为1 800～2 000 kg/m3，砂土为1 600～2 000 kg/m3。土的密度按下式计算：
干密度是土的固体颗粒质量与总体积的比值，用下式表示：
式中ρ，ρd——分别为土的天然密度和干密度；
m——土的总质量（kg）；
ms——土中固体颗粒的质量（kg）；
V——土的体积（m3）。（2）土的天然含水量
在天然状态下，土中水的质量与固体颗粒质量之比的百分率称为土的天然含水量，反映了土的干湿程度，用下式表示：
式中mw——土中水的质量（kg）；
ms——土中固体颗粒的质量（kg）。（3）土的孔隙比和孔隙率
孔隙比和孔隙率是土中孔隙的比率，它反映了土的密实程度。孔隙比和孔隙率越小，土越密实。
式中V——土的总体积（m3），V=Vs+Vv；
Vs——土的固体体积（m3）；
Vv——土的孔隙体积（m3）。（4）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，这种现象称为土的可松性。土的可松性用可松性系数表示，即
式中Ks，K′s——土的最初、最后可松性系数；
V1——土在天然状态下的体积（m3）；
V2——土开挖后松散状态下的体积（m3）；
V3——土经压（夯）实后的体积（m3）。（5）土的透水性
土的透水性是指水流通过土中孔隙的难易程度，用渗透系数K（单位时间内水穿透土层的能力，单位，m/d）表示。根据土的渗透系数不同，可分为透水性土（如砂土）和不透水性土（如黏土）。土的透水性影响施工降水与排水的速度，一般土的渗透系数见表2.1。表2.1 土的渗透系数参考表2.1.3 土的工程分类
在建筑施工中，根据土的坚硬程度及开挖的难易程度，将土分为松软土、普通土、坚土、砂砾坚土、软石、次坚石、坚石、特坚石等8类。前4类属一般土，后4类属岩石。土的类别对土方工程施工方法的选择、劳动量和机械台班的消耗及工程费用都有较大影响，应高度重视。土的8类分类法及其现场鉴别方法见表2.2。表2.2 土的工程分类与现场鉴别方法2.2 土方量计算与土方调配2.2.1 基坑、基槽土方量的计算
1）基坑土方量的计算
基坑土方量可按立体几何中的拟柱体（由两个平行的平面做底的一种多面体）体积公式计算（见图2.2）。即
式中H——基坑深度（m）；
A1，A2——基坑上、下的底面积（m3）；
A0——基坑中截面的面积（m3）。图2.2 基坑土方量计算
2）基槽土方量的计算图2.3 基槽土方量计算
基槽和路堤的土方量可以沿长度方向分段后，再用同样方法计算（见图2.3）。即
式中V1——第一段的土方量（m3）；
L1——第一段的长度（m）；
A，A2——基槽前、后截面的面积；
A0——基槽中间截面的面积。
将各段土方量相加即得总土方量：
V=V1+V2+…+Vn （2.10）
式中V1，V2，…，Vn——各分段的土方量（m3）。2.2.2 场地平整土方量的计算
场地平整就是将天然地面改造成人们所要求的设计平面。场地设计平面通常由设计单位在总图竖向设计中确定。由设计平面的标高和天然地面的标高之差，可以得到场地各点的填挖高度，由此可计算场地平整的土方量。
场地平整的土方量计算通常采用方格网法。其计算步骤为：
1）划分方格网
根据已有地形图（一般用1∶500的地形图），将地面划分成若干个方格网，尽量与测量的纵、横坐标网对应，方格一般采用20 m×20 m～40 m×40 m。方格网边长的取值可根据场地的大小、地形的起伏，以及计算精度、可操作性来确定。
2）在方格网上标注填挖高度（1）场地设计标高值的确定
在进行场地设计时，设计单位应综合各方面因素确定场地的设计标高，这个设计标高可以是一固定值，但实际上由于排水的要求，场地表面均应有一定的泄水坡度。因此，应根据场地泄水坡度的要求（单向泄水或双向泄水），计算出场地内各方格角点实际施工时所采用的设计标高。
①单向泄水时，场地各点设计标高的求法。场地用单向泄水时，以设计给定的场地中心线（与排水方向垂直的中心线）标高H0作为原始标高（见图2.4），场地内任意一点的设计标高为：图2.4 单向泄水坡度的场地
Hn=H0±l・i （2.11）
式中H0——场地内设计确定的标高；
l——该点至场地中心线的距离；
i——场地泄水坡度（不小于2‰）。
例如，图2.4中H52点的设计标高为：
H52=H0-l・i=H0-1.5ai
②双向泄水时，场地各点设计标高的求法。场地用双向泄水时，设计给定的场地中心点标高H0作为原始标高（见图2.5），场地内任意一点的设计标高为：图2.5 双向泄水坡度的场地
Hn=H0±lx・ix±ly・iy （2.12）
式中lx，ly——该点对场地中心线x—x、y—y的距离；
ix，iy——x—x、y—y方向的泄水坡度。
例如，图2.5中场地内H42点的设计标高为：
H42=H0±lx・ix±ly・iy=H0-1.5a・ix-0.5a・iy（2）场地填挖高度的标注
将设计标高和自然地面标高分别标注在方格点的右上角和右下角。设计地面标高与自然地面标高的差值，即各角点的填挖高度，填在方格网的左上角，挖方为（-），填方为（+）。
3）计算方格网的零点位置
在一个方格网内同时有填方或挖方时，要先计算出方格网的零点位置，并标注于方格网上，连接零点就得零线，它是填方区与挖方区的分界线（见图2.6）。零点位置的确定可用计算法（见图2.6）或图解法。图2.6 零点位置计算法示意图
零点的位置按下式计算：
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（m），均用绝对值；
a——方格网的边长（m）。
在实际工作中，为省略计算，常采用图解法直接求出零点，如图2.7所示。方法是：用尺在各角上标出相应比例，用尺相连，与方格相交点即为零点位置。图解法甚为方便，同时可避免计算或查表出错。图2.7 零点位置图解法示意图
4）计算方格网中各方格的土方量
按照表2.3所列公式，分别计算每个方格内的挖方或填方量。表2.3 常用方格网计算公式
注：①a——方格网的边长（m）；b，c——零点到一角的边长（m）；h1，h2，h3，h4——方格网四角点的填挖高度（m），用绝对值代入；∑h——填方或挖方高度的总和（m），用绝对值代入；V——挖方或填方体积（m3）。
②本表公式是按各计算图形底面积乘以平均施工高程得出的。
5）计算边坡土方量
图2.8是一场地边坡的平面示意图。从图中可以看出：边坡的土方量可以划分为两种近似的几何形体进行计算，一种为三角棱锥体（如体积1～3，5～11），另一种为三角棱柱体（如体积4）。（1）三角棱锥体边坡体积
例如图2.8中的①，其体积计算公式为：
注：在计算A1时，图2.8剖面系近似表示，实际上，地表面不完全是水平的。图2.8 场地边坡平面图（2）三角棱柱体边坡体积
例如图2.8中的④，其体积计算公式如下：
当两端横断面面积相差很大时，应按下式计算：
式中l4——边坡④的长度；
A1，A2，A0——边坡④的两端及中部的横截面面积，算法同上。
6）计算土方总量
将挖方区（或填方区）的所有方格土方量和边坡土方量汇总后即得场地平整挖（填）方的工程量。2.2.3 场地平整土方量计算实例
某建筑场地方格网如图2.9所示，方格边长为20 m×20 m，填方区边坡坡度系数为1.0，挖方区边坡坡度系数为0.5，试用公式法计算挖方和填方的土方总量。【解】 （1）标注施工高度
根据所给方格网各角点的设计地面标高和自然地面标高，计算各方格角点的施工高度（填挖高度），计算结果标于图中。（2）计算零点位置
从图2.9中可知，2—3、7—8、8—13三条方格边两端的施工高度符号不同，说明在此方格边上有零点存在。
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