土木工程施工(第三版)(txt+pdf+epub+mobi电子书下载)

作者:李文渊

出版社:华中科技大学出版社

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土木工程施工(第三版)

土木工程施工(第三版)试读:

前言

《土木工程施工(第三版)》是在第二版的基础上修订而成的。本书在原有的编写体系基础上,进一步突出了理论性与实践性结合、传统知识与新知识结合、基本知识学习与自主拓展学习结合,全书共17章,涵盖了建筑工程、道路与桥梁工程、岩土工程等主要专业领域。

本次修订对各章节作了全面的勘误,引入了一些新技术,如旋挖钻机成孔灌注桩施工、干混砂浆技术、水泥裹砂法工艺、混凝土集中搅拌、沉管法施工等,并结合教学实践,对有些章节作了较大的修改,尤其是第1章和第15章。本书首次以附录的形式将“建筑业十项新技术”(2010版)和现行《建筑施工规范》引入教材,方便教师教学与引导学生拓展学习,还编写了较完整的课件和习题库,供教学与学习之用。

本书第三版由成都大学李文渊主编,刘俊玲、袁翱为副主编。李文渊对第1章、第15章作了详细的修订,袁翱、吴启红、高珊、罗文剀等参加了其余各章节的修订,并协助李文渊完成了课件和习题库的建设工作。本书在修订过程中,还得到了成都市全国优秀项目经理汤明松高级工程师、成都建工集团张静总工程师的大力支持,在此表示诚挚的谢意。全书由西南石油大学王作文教授主审。

由于水平所限,书中难免有不足之处,恳请广大读者批评指正,对此我们表示深深的感谢!编者2013年7月第1篇土木工程施工技术第1章土方工程【内容提要和学习要求】

① 概述:掌握土的工程性质,并能熟练应用土的可松性解决实际问题;熟悉土的含水率和土的渗透性及土方边坡的概念;了解土方工程施工的内容和土方工程分类。

② 土方量计算:掌握基坑(槽、沟)土方量计算,了解场地平整土方量的计算方法。

③ 土方开挖:掌握基坑降水方法和流砂产生的原因与防治;掌握土方边坡的留设原则和稳定分析;掌握单斗挖土机的土方开挖方式和一般要求。熟悉人工降低地下水位方法的适用范围和轻型井点设计计算思路;熟悉土壁支护形式和适用范围;熟悉土方开挖后基坑(槽、沟)的验收内容和方法,了解土方施工前的准备工作和轻型井点的设计计算;了解喷射井点、电渗井点、管井井点的降水原理。

④ 土方填筑与压实:掌握填土压实的方法和影响填土压实的因素,熟悉土料选择及填土压实的一般要求,了解填土压实的质量要求。

⑤ 地基处理:了解地基处理方法、分类及适用范围。1.1 概述1.1.1 土方工程施工的内容

土方工程主要分为两类:其一是场地平整,完成“三通一平”中的“一平”,施工中主要是土方的挖、填工作;其二是基坑、基槽及管沟、隧道和路基的开挖与填筑,施工中主要解决开挖前的降水、土方边坡的稳定、土方开挖方式的确定、土方开挖机械的选择和组织以及土壤的填筑与压实等问题。1.1.2 土方工程施工的特点

土方工程施工主要有以下特点:施工面积和工程量大,劳动繁重;大多为露天作业,施工条件复杂,施工中易受地区气候条件影响;土体本身是一种天然物质,种类繁多,施工时受工程地质和水文地质条件的影响也很大。因此,为了减轻劳动强度,提高劳动生产效率,确保土方在施工阶段的安全,加快工程进度和降低工程成本,在组织施工时,应根据工程特点和周边环境,制定合理施工方案,尽可能采用新技术和机械化施工,为其后续工作尽快做好准备。1.1.3 土的工程分类

在土方工程施工和工程预算定额中,根据土的开挖难易程度,将土分为如表1-1所示的八类。前四类为一般土,后四类为岩石。正确区分和鉴别土的种类,可以合理地选择施工方法和准确地套用定额计算土方工程费用。表1-1 土的工程分类与开挖方法和工具1.1.4 土的工程性质

土的工程性质对土方工程的施工方法、机械设备的选择、基坑(槽)降水、劳动力消耗以及工程费用等有直接的影响,其主要工程性质如下。

1. 土的含水量

土的含水量是指土中水的质量与固体颗粒质量之比,以百分率表示,即1式中 m——含水状态时土的质量(kg);2

m——烘干后土的质量(kg);w

m——土中水的质量(kg);s

m——固体颗粒的质量(kg)。

土的含水率随气候条件、季节和地下水的影响而变化,它对降低地下水、土方边坡的稳定性及填方密实程度有直接的影响。

2. 土的可松性

自然状态下的原状土经开挖后内部组织被破坏,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S式中 K——土的最初可松性系数;S

K′——土的最终可松性系数;31

V——土在自然状态下的体积(m);32

V——土挖出后在松散状态下的体积(m);33

V——土经回填压实后的体积(m)。3

V指的是土方分层填筑时在土体自重、运土工具重量及压实机具作用下压实后的体积,此时,土壤变得密实,但一般情况下其密实程31度不如原状土,V>V。S

土的最初可松性系数K是计算车辆装运土方体积及选择挖土机S械的主要参数;土的最终可松性系数K′是计算填方所需挖土工程量SS的主要参数,K、K′的大小与土质有关。根据土的工程分类,相应的可松性系数参见表1-1。

3. 土的渗透性图1-1 砂土渗透实验

土的渗透性是指土体被水透过的性质。土体孔隙中的自由水在重力作用下会发生流动,当基坑(槽)开挖至地下水位以下时,地下水会不断流入基坑(槽)。地下水在渗流过程中受到土颗粒的阻力,其大小与土的渗透性及地下水渗流的路程长短有关。法国学者达西根据图1-1所示的砂土渗透实验,发现水在土中的渗流速度(V)与水力坡度(I)成正比,即V=KI (1-4)

水力坡度I是A、B两点的水位差h与渗流路程L之比,即I=h/L。显然,渗流速度V与h成正比,与渗流的路程长度L成反比。比例系数K称为土的渗透系数(m/d或cm/d)。它与土的颗粒级配、密实程度等有关,一般由实验确定,表1-2的数值可供参考。表1-2 土的渗透系数参考

土的渗透系数是选择人工降低地下水位方法的依据,也是分层填土时确定相邻两层结合面形式的依据。1.2 土方量计算

土方量是土方工程施工组织设计的主要数据之一,是采用人工挖掘时组织劳动力或采用机械施工时计算机械台班和工期的依据。土方量的计算要尽量准确。1.2.1 场地平整土方量计算

场地平整是将现场平整成施工所要求的设计平面。场地平整前,应根据建设工程的性质、规模、施工期限和施工水平及基坑(槽)开挖的要求等,确定场地平整与基坑(槽)开挖的施工顺序,确定场地的设计标高并计算挖填土方量。但建筑物范围内厚度在±0.3 m以内的人工平整场地不涉及土方量的计算问题。

场地平整与基坑(槽)开挖的施工顺序通常有三种不同情况。

① 先平整整个场地,后开挖建筑物或构筑物基坑(槽)。这样可使大型土方机械有较大的工作面,能充分发挥其效能,也可减少与其他工作(如排水、移树等)的互相干扰,但工期较长。此种顺序适用于场地挖填土方量较大的工程。

② 先开挖建筑物或构筑物的基坑(槽),后平整场地。这种顺序是指建筑物或构筑物的基础施工完毕后再进行场地平整,这样可减少许多土方的重复开挖,加快施工速度。此方法适用于地形较平坦的场地。

③ 边平整场地,边开挖基坑(槽)。当工期紧迫或场地地形复杂时,可按照现场施工的具体条件和施工组织的要求划分施工区。施工时,可先平整某一区场地后,随即开挖该区的基坑(槽);或开挖某一区的基坑(槽),并在完成基础后再进行该区的场地平整。

无论哪种施工顺序,场地平整设计标高的确定及挖填土方量计算方法相同,其步骤和方法如下。

1. 场地设计标高的确定

场地设计标高一般由设计单位确定,它是进行场地平整和土方量计算的依据。

1)确定设计标高时需考虑的因素

① 满足生产工艺和运输的要求。

② 尽量利用地形,以减少挖填土方量。

③ 场地内的挖方、填方尽量平衡,且土方量尽量小,以便降低土方施工费用。

④ 场内要有一定的泄水坡度(i≥2‰),能满足排水的要求。

⑤ 考虑最高洪水水位的要求。

2)场地设计标高确定步骤和方法0(1)初步确定场地设计标高H

初步确定场地设计标高要根据场地挖填土方量平衡的原则进行,即场内土方的绝对体积在平整前后是相等的。

① 在具有等高线的地形图上将施工区域划分为边长a=10~40 m的若干个(N)方格(见图1-2)。图1-2 场地设计标高计算简图(a)地形图上划分方格;(b)设计标高示意图1-等高线;2-自然地面;3-设计标高平面;4-零线图1-3 内插法的图解法

② 确定各小方格的角点高程。可根据地形图上相邻两等高线的高程,用插入法计算求得;也可用一张透明纸,上面画6根等距离的平行线,把该透明纸放到标有方格网的地形图上(见图1-3),将6根平行线的最外两根分别对准A、B两点,这时6根等距离的平行线将A、B之间的高差分成5等分,于是便可直接读得C点的地面标高。此外,在无地形图的情况下,也可以在地面用木桩或钢钎打好方格网,然后用仪器直接测出方格网各角点标高。0

③按填挖方平衡原则确定设计标高H,即111221

从图1-2(a)可知,H是一个方格的角点标高,H和H均为22两个方格公共的角点标高,H则是四个方格公共的角点标高,它们分别在式(1-6)中要加一次、二次、四次。因此,式(1-6)可改写成下列形式:1式中 H——一个方格仅有的角点标高(m);2

H——两个方格共有的角点标高(m);3

H——三个方格共有的角点标高(m);4

H——四个方格共有的角点标高(m)。0(2)场地设计标高H的调整0

按式(1-8)计算的设计标高H是一个理论值,还要根据实际情况,考虑场地外就近借(弃)土、土的可松性、场地泄水坡度等因素0对H的影响。

①土的可松性影响。

由于土具有可松性,一般填土会有多余,需相应地提高设计标高。如图1-4所示,设Δh为土的可松性引起的设计标高的增加值,则设计W标高调整后的总挖方体积V′为WWWV′=V-FΔh (1-8)

总填方体积为TWSWWSV′=V′K′=(V-FΔh)K′ (1-9)

此时,填方区的标高也应与挖方区的一样,提高Δh,即

整理得

则考虑可松性后,场地设计标高调整为00H′=H+Δh (1-12)W式中 V——不考虑可松性时的总挖方体积;T

V——不考虑可松性时的总填方体积;W

F——不考虑可松性时的总挖方面积;T

F——不考虑可松性时的总填方面积。图1-4 设计标高调整计算示意(a)理论设计标高;(b)调整设计标高

②场地泄水坡度的影响。0

考虑可松性影响的场地设计标高H′对应的场地处于同一水平面,但实际上由于排水的要求,场地表面需有一定的泄水坡度。因此,还需根据场地单面泄水或双面泄水的要求,计算出场地内各方格角点实际施工所需的设计标高。

a. 考虑单向泄水时的设计标高。0

单向泄水时的设计标高的确定方法是将调整后的H′作为场地中心线的标高(见图1-5),则场地内任意一点的设计标高为n0H=H′±li (1-13)n式中 H——场地内任意一点的设计标高;0

l——该点至中心线(标高H′)的距离;

i——场地泄水坡度(≥2‰)。图1-5 场地单向泄水坡度示意

b. 考虑双向泄水时的设计标高。0

双向泄水时的设计标高的确定方法,同样是将调整后的H′作为场地纵横方向的中心线标高(见图1-6),则场地内任意一点的设计标高为n0xxyy

H=H′±li±li (1-14)x式中 l——该点沿x-x方向到场地中心线的距离;y

l——该点沿y-y方向到场地中心线的距离;x

i——场地沿x-x方向的泄水坡度;y

i——场地沿y-y方向的泄水坡度。图1-6 场地双向泄水坡度示意

2. 场地平整土方量的计算

场地平整土方量的计算有方格网法和横截面法两种。横截面法是将要计算的场地划分成若干横截面后,用横截面计算公式逐段计算,最后将逐段计算结果汇总。横截面法计算精度较低,可用于地形起伏变化较大的地区。对于地形较平坦地区,一般采用方格网法。其计算步骤如下。

1)计算场地各方格角点的施工高度

各方格角点的施工高度按下式计算nnnh=H-H′ (1-15)n式中 h——角点施工高度(m),即挖填高度,以“+”为填,“-”为挖;n

H——角点的设计标高(m);n

H′——角点的自然地面标高(m)。

2)确定零线

零线是方格网中的挖填分界线,确定其位置的方法是:先求出一端为挖方,另一端为填方的方格边线上的零点,即不挖不填的点,然后将相邻的零点相连即成为一条折线,这条折线就是要确定的零线。12

确定零点的方法如图1-7所示。设h为填方角点的填方高度,h为挖方角点的挖方高度,O为零点,则可求得零点位置为图1-7 确定零点的计算简图

3)计算各方格挖填土方量

零线求出后,场地的挖填区随之标出,便可按“四方棱柱体法”或“三角棱柱体法”计算出各方格的挖填土方量。(1)用四方棱柱体法计算挖填土方量

方格网中的零线将方格划分为下述三种类型。

① 方格四个角点全部为挖(或填),如图1-8所示无零线通过的方格,其土方量为图1-8 全挖(或全填)的方格

② 方格的相邻两角点为挖方,另两角点为填方(见图1-9),其挖方部分土方量为

填方部分土方量为图1-9 两挖和两填的方格

③ 方格的三个角点为挖方,另一角点为填方(或相反)(见图1-10),其填方部分土方量为

挖方部分土方量为图1-10 三挖一填(或相反)的方格(2)用三角棱柱体法计算挖填土方量

三角棱柱体法是将每一方格顺地形的等高线沿对角线方向划分为两个三角形,然后分别计算每一个三角棱柱(锥)体的土方量。

① 三角形为全挖或全填时〔见图1-11(a)〕,其土方量为图1-11 三角棱柱体法(a)全挖或全填;(b)有挖有填

② 三角形有挖有填时〔见图1-11(b)〕,则其零线将三角形分为两部分,一个是底面为三角

形的锥体,一个是底面为四边形的楔体,其土方量分别为

计算土方量的方法不同,其结果精度亦不相同。当地形平坦时,常采用四方棱柱体法,可将方格划分得大些;当地形起伏变化较大时,则应将方格划分得小些,或采用三角棱柱体法计算,计算结果较准确。

4)计算边坡土方量

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、填方区土壁稳定和施工安全。

边坡土方量计算不仅用于平整场地,而且可用于修筑路堤、路堑的边坡挖、填土方量计算,其计算方法常采用图解法。

图解法是根据地形图和边坡竖向布置图或现场测绘,将要计算的边坡划分成两种近似的几何形体进行土方量计算,一种为三角棱锥体,如图1-12中①~③、⑤~⑪,另一种为三角棱柱体,如图1-12中④。

试读结束[说明:试读内容隐藏了图片]

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