土木工程施工方法概述.docx

土木工程施工方法概述土木工程施工是生产建筑产品的活动。建筑产品包括各种建筑物和构筑物，它与其他工业产品相比，具有独特的技术要求和特点。施工是一个复杂的过程，按施工图施工，按规范要求施工，遵从施工工序对保证工程质量是至关重要的。土木工程施工一般可分为施工技术和施工组织两大部分。它需要研究最有效的建造各类建筑产品的理论、方法和施工规律，以科学的施工组织设计为先导，以先进可靠的施工技术为后盾，实现工程项目的质量、安全、成本和进度的科学要求。施工技术是指以各工种（土方工程、桩基础工程、混凝土工程、结构安装工程、装饰工程等）施工的技术为研究对象，以施工方案为核心，结合具体施工对象的特点，选择最合理的施工方案，决定最有效的施工技术措施。施工组织是以科学编制一个工程的施工组织设计为研究对象，编制出指导施工的施工组织设计，合理地使用人力物力、空间和时间，着眼于各工种工程施工中关键工序的安排，使之有组织、有秩序地加工。一、 基础工程基础工程主要包括土石方工程和建筑物、构筑物底部的基础工程1土木工程施工中，常见土石方工程内容有：场地平整、基坑(槽)与管沟开挖、路基开挖、人防工程开挖、地坪填土、路基填筑以及基坑回填等，以及排水、降水、土壁支撑等准备工作和辅助工程。土方工程施工往往具有工程量大、劳动繁重和施工条件复杂等特点；土方工程施工受气候、水文、地质、场地限制、地下障碍等因素的影响，加大了施工的难度。在土方工程施工前，应详细分析与核对各项技术资料(如地形图、工程地质和水文地质勘察资料、地下管道、电缆和地下地上构筑物情况及土方工程施工图等)，进行现场调查并根据现有施工条件，制定出技术可行、经济合理的施工方案。组织土方工程施工的要求（1）在条件允许的情况下应尽可能采用机械化施工；（2）要合理安排施工计划，尽量避开冬、雨期施工；（3）为了降低土石方工程施工费用，减少运输量和占用农田，要对土方进行合理调配、统筹安排。（4）在施工前要做好调查研究， 拟定合理的施工方案和技术措施，以保证工程质量和安全，加快施工进度。土方施工的准备工作 (1)制定施工方案 (2)场地清理(3)排除地面水(4)修筑好临时道路及供水、供电等临时设施。(5)做好材料、机具、物资及人员的准备工作。(6)设置测量控制网，打设方格网控制桩，进行建筑物、构筑物的定位放线等。(7)根据土方施工设计做好边坡稳定、基坑(槽)支护、降低地下水等土方工程的辅助工作。土方边坡与支护土方在开挖方过程中或填方后，边坡的稳定主要是靠土体的内摩阻力和黏结力来保持平衡的。一旦土体失去平衡，基坑(槽)边坡土方局部或大面积塌落或滑塌。边坡塌方会引起人身事故，同时会妨碍基坑开挖或基础施工，有时还会危及附近的建筑物。造成土壁塌方的原因：一是基坑(槽)开挖较深，边坡过陡，使土体本身的稳定性不够，而引起塌方现象。尤其是土质差、开挖深、大的坑槽中，常会遇到这种情况。二是在有地表水、地下水作用的土层开挖基坑(槽)时，未采取有效的降、排水措施，使土层湿化，黏聚力降低，在重力作用下失去稳定而引起塌方。三是边坡顶部堆载过大，或受车辆、施工机械等外力振动影响，使边坡土体中所产生的剪应力超过土体的抗剪强度而导致塌方。为了防止塌方，保证施工安全，在基坑(槽)开挖深度超过一定限度时，土壁应做成有斜率的边坡，或者对土壁进行支护以保持边坡土壁的稳定。1土方边坡放坡当无地下水时，在天然湿度的土中开挖基坑，可做成直立壁而不放坡，但开挖深度不宜超过下列数值：(1) 密实、中密的砂土和碎石类土(充填物为砂土)：1.0 m。(2) 硬塑、可塑的轻亚黏土及亚黏土：1.25m。(3) 硬塑、可塑的黏土和碎石类土(充填物为黏性土)：1.5m。(4) 坚硬的黏土：2.0m。2土壁支护在基坑或沟槽开挖时，常因受场地的限制而不能放坡，或放坡所增加的土方量很大，或有防止地下水渗入基坑要求时，可采用设置土壁支撑或支护，以保证施工的顺利和安全，并减少对相邻已有建筑物等的不利影响。支护结构的种类甚多，按结构形式可分为排桩、地下连续墙、水泥土墙、逆作拱墙、土钉墙或采用上述型式的组合。3横撑式支撑横撑式支撑分为水平式支撑和垂直式支撑，如图1 所示。(a) 间断式水平挡土板支撑 (b) 垂直挡土板支撑图 1横撑式支撑1水平挡土板；2立柱；3、6工具式横撑； 4垂直挡土板；5横楞木水平式支撑：间断或连续的挡土板水平放置。间断式水平挡土板支撑，适于能保持直立壁的干土或天然湿度的黏土，深度在3m 以内。连续式水平挡土板支撑，适于较潮湿的或散粒的土，深度在5m以内。垂直式支撑：间断或连续的挡土板垂直放置。适于土质较松散或湿度很高的土，地下水较少，深度不限。4锚桩支撑锚桩式支撑的水平挡土板支在柱桩的内侧，柱桩一端打入土中，另一端用拉杆与锚桩拉紧，锚桩必须设在土的破坏范围以外，在挡土板内侧回填土。适用于开挖面积较大、深度不大的基坑或使用机械挖土，如图2 所示。当基坑受尺寸限制，下部地段放坡不足时，可采用短柱横隔支撑，打入短木桩，部分打入土中，部分露出地面，钉上水平挡土板，在背面填土，如图2 所示。图 2 锚桩式支撑 图 3 短柱横隔支撑1柱桩；2挡土板；3锚桩；4拉杆； 1短桩；2横隔板5回填图； 土的内摩擦角5板桩支撑板桩为一种支护结构，既可挡土又防水。当开挖的基坑较深，地下水位较高且有出现流砂的危险时，如未采用降低地下水位的方法，则可用板桩打入土中，使地下水在土中渗流的路线延长，降低水力坡度，从而防止流砂现象。靠近原有建筑物开挖基坑时，为了防止和减少原建筑物下沉，也可打钢板桩支护。板桩有钢板桩、木板桩与钢筋混凝土板桩数种。钢板桩除用钢量多之外，其他性能比别的板桩都优越，钢板桩在临时工程中可多次重复使用。6土钉墙1) 土钉墙支护原理及其特点土钉墙加固技术是在土体内放置一定长度和分布密度的土钉体，起主动嵌固作用与土体共同作用，用以弥补土体自身强度的不足。它不仅提高了土体整体刚度，而且弥补了土体的抗拉和抗剪强度低的弱点，通过相互作用，土体自身结构强度的潜力得到充分发挥，还改变了边坡变形和破坏性状，显著提高了整体稳定性，是一种原位加固土的技术，如图4所示。图4 土钉剖面 (b) 土钉面层喷锚7土层锚杆土层锚杆简称土锚杆，是在地面或深开挖的地下室墙面或基坑立壁未开挖的土层钻孔，达到设计深度后，或在扩大孔端部，形成球状或其他形状，在孔内放入钢筋或其他抗拉材料，灌入水泥浆与土层结合成为抗拉力强的锚杆。为了均匀分配传到连续墙或柱列式灌注桩上的土压力，减少墙、柱的水平位移和配筋，一端采用锚杆与墙、柱连接，另一端锚固在土层中，用以维持坑壁的稳定。如图5 所示为土层锚杆构造示意图。它由三部分组成：头部连接、拉杆、锚固体。土锚杆施工机械有：冲击式钻机、旋转式钻机及旋转式冲击钻机等。冲击式钻机适用于砂石层地层，旋转式钻机可用于各种地层。它靠钻具旋转切削钻进成孔，也可加套管成孔。锚杆承受拉力，一般采用螺纹钢、钢绞线等强度高、延伸率大、疲劳强度高的材料。永久性锚杆尚须进行防腐处理。土锚杆的施工程序为：钻孔安放拉杆灌浆养护安装锚头张拉锚固和挖土。施工过程中，首先要掌握打孔质量，包括位置、斜度及深度。当锚杆达到预定位置后，开始加压灌浆。土层锚杆用的拉杆，常用的有钢管(钻杆用作拉杆)、粗钢筋、钢丝束和钢绞线。主要根据土层锚杆的承载能力和现有材料的情况来选择。承载能力较小时，多用粗钢筋；承载能力较大时，我国多用钢绞线。(a) 多层锚杆剖面图 (c) 二次灌浆管的布置图 5 土层锚杆构造1墙结构；2锚头垫座；3锚头；4钻孔；5锚拉杆；6锚固体；7一次灌浆管；8二次灌浆管；9定位器2土方工程施工排水与降水对于大型基坑，由于土方量大，有时会遇上雨季，或遇有地下水，特别是流砂，施工较复杂，因此事先应拟定施工方案，着重解决基坑排水与降水等问题，同时要注意防止边坡塌方。1.基坑排水开挖底面低于地下水位的基坑时，地下水会不断渗入坑内。雨季施工时，地面水也会流入坑内。如果流入坑内的水不及时排走，不但使施工条件恶化，而且更严重的是土被水泡软后，会造成边坡塌方和坑底土的承载能力下降。因此，在基坑开挖前和开挖时，做好排水工作，保持土体干燥是十分重要的。基坑排水方法，可分为明排水法和人工降低地下水位法两类。明排水法是在基坑开挖过程中，在坑底设置集水井，并沿坑底的周围或中央开挖排水沟，使水流入集水井中，然后用水泵抽走(如图6 所示)。抽出的水应予引开，以防倒流。雨季施工时应在基坑四周或水的上游，开挖截水沟或修筑土堤，以防地面水流入坑内。图6 集水井降水1排水沟；2集水井；3水泵2.降低地下水位人工降低地下水位，就是在基坑开挖前，预先在基坑四周埋设一定数量的滤水管(井)，利用抽水设备从中抽水，使地下水位降落到坑底以下，同时在基坑开挖过程中仍不断抽水。这样，可使所挖的土始终保持干燥状态，从根本上防止流砂发生，改善了工作条件，同时土内水分排除后，边坡可改陡，以减小挖土量。人工降低地下水位方法有：轻型井点、喷射井点、管井井点、深井泵以及电渗井点等，可根据土的渗透系数、降低水位的深度、工程特点及设备条件等。二、结构工程施工结构工程主要包括砌筑工程、钢筋混凝土工程、结构安装工程等1砌筑工程砌体工程是指砖石块体和各种类型砌块的砌筑。它是一个综合的施工过程，包括材料运输、脚手架搭设、砌筑工艺等。砌筑工艺的基本要求：横平竖直、砂浆饱满、灰缝均匀、上下错缝、内外搭砌、接槎牢固。砌筑用脚手架：砌筑过程中堆放材料和工人进行操作的临时性设施。按其搭设位置分为外脚手架和里脚手架两大类。 外脚手架的四种形式： 1 落地式 2 悬挑式 3 吊挂式 4 附着升降 材料运输：有垂直运输、地面运输和水平运输。其中垂直运输是影响砌筑工程施工速度的重要因素。 垂直运输的几种常用设备： 履带式起重机 附着式塔式起重机 下旋转塔式起重机 2钢筋混凝土施工混凝土结构工程是土木建筑工程施工中占主导地位的施工内容，无论在人力、物力消耗，还是对工期的影响上都有非常重要的作用。混凝土结构工程包括现浇混凝土结构施工和预制装配式混凝土构件的工厂化施工两个方面。现浇混凝土结构的整体性好，抗震能力强，钢材消耗少，特别是近些年来一些新型工具式模板和施工机械的出现，使混凝土结构工程现浇施工得到迅速发展。尤其是目前我国的高层建筑大多数为现浇混凝土结构，高层建筑的发展亦促进了钢筋混凝土施工技术的提高。根据现有技术条件，现浇施工和预制装配这两个方面各有所长，皆有其发展前途。混凝土结构主要是由钢筋和混凝土组成，因此，混凝土结构工程施工包括钢筋、模板和混凝土等主要分项工程，其施工的一般程序如图4.1 所示。由于施工过程多，因而要加强施工管理，统筹安排，合理组织，以保证施工质量、加快施工进度和降低造价图 4.1 混凝土结构工程一般施工程序1钢筋工程钢筋工程是混凝土结构施工的重要分项工程之一，是混凝土结构施工的关键工程。混凝土结构所用钢筋的种类较多。根据用途不同，混凝土结构用钢筋分为普通钢筋和预应力钢筋。根据钢筋的直径大小分有钢筋、钢丝和钢绞线三类。根据钢筋的生产工艺不同，钢筋分为热轧钢筋、热处理钢筋、冷加工钢筋等。根据钢筋的化学成分不同，可以分为低碳钢钢筋和普通低合金钢钢筋(在碳素钢成分中加入锰、钛、钒等合金元素以改善其性能)。钢筋工程主要包括：钢筋的进场检验、加工、成型和绑扎安装，以及钢筋的冷加工和连接等施工工程。2模板工程模板是新浇混凝土成形用的模型工具。模板系统包括模板、支撑和紧固件。模板工程施工工艺一般包括模板的选材、选型、设计、制作、安装、拆除和修整。模板及支撑系统必须符合以下规定：要能保证结构和构件的形状、尺寸以及相互置的准确；具有足够的承载能力、刚度和稳定性；构造力求简单，装拆方便，能多次周转使用；接缝要严密不漏浆；模板选材要经济适用，尽可能降低模板的施工费用。模板工程是混凝土结构工程施工的重要组成部分，特别是在现浇结构施工中占有突出的地位，它将直接影响到施工方法和机械的选用，对施工工期和工程造价也有一定的影响。模板种类较多，构造也各有一定的差异。就模板的用途而言，模板可以分为整体现浇模板和预制模板。就模板施工特点不同，可以分为一次模板(永久模板)和周转性模板。按模板使用部位不同，可以分为基础模板（图 4.15）、柱子模板（图 4.16）、梁模板（图 4.17）、楼板模板、楼梯模板、墩模板、桥梁模板等。按模板构造不同，可以分为普通模板、定型模板、大模板、台模、隧道模、爬模、液压滑升模等。就模板所用材料不同，可以分为木模板、钢模板、胶合板模板、塑料模板、预应力混凝土薄板模板等。本节主要介绍现浇结构用木模板和钢模板的施工和设计原理。 图 4.15 基础木模板 图 4.16 柱子木模板 图 4.17 梁及楼板模板1拼扳；2斜撑； 1内拼板；2外拼板； 1楼板模板；2梁侧模板；3木桩；4铁丝； 3柱箍；4梁缺口； 3次搁栅；4横档；5模板中心线 5清理孔；6底部木框； 5主搁栅；6夹条； 7盖板；8拉紧螺栓 8、9支撑 9拼条3混凝土工程混凝土工程包括混凝土制备、运输、浇筑捣实和养护等施工过程，各个施工过程相互联系和影响，任一施工过程处理不当都会影响混凝土工程的最终质量。因此，要使混凝土工程施工能保证结构的设计形状和尺寸，确保混凝土的强度、刚度、密实性、整体性、耐久性以及满足其他设计和施工的特殊要求，就必须严格控制混凝土的各种原材料质量和每道工序的施工质量。近年来混凝土外加剂发展很快，它们的应用影响了混凝土的性能和施工工艺。此外，自动化、机械化的发展和新的施工机械和施工工艺的应用，也大大改变了混凝土工程的施工面貌。4预应力混凝土工程预应力混凝土是近几十年发展起来的一门新技术，目前在世界各地都得到广泛的应用。近年来，随着预应力混凝土设计理论和施工工艺与设备地不断完善和发展，高强材料性能地不断改进，预应力混凝土得到进一步的推广应用。预应力混凝土与普通混凝土相比，具有抗裂性好、刚度大、材料省、自重轻、结构寿命长等优点，为建造大跨度结构创造了条件。预应力混凝土已由单个预应力混凝土构件发展到整体预应力混凝土结构，广泛用于土建、桥梁、管道、水塔、电杆和轨枕等领域。预应力混凝土施工，施加预应力的方式分为机械张拉和电热张拉；按施加预应力的时间先后分为先张法（图 5.1）、后张法（图 5.21）。在后张法中，预应力筋又分为有黏结和无黏结两种。 图 5.1 先张法施工工艺流程 图 5.21 后张法工艺流程5结构安装工程在工业与民用建筑中，构件可以由预制构件厂或现场预制成型，然后在施工现场由起重机械把它们吊装到设计的位置上去。结构安装工程是按照设计要求把预制构件吊装到位并加以固定。结构安装工程的特点是：(1) 受预制构件类型和质量的影响较大。预制构件的外形尺寸、预埋件位置是否准确、构件强度是否达到设计要求、预制构件类型的变化多少等，都直接影响施工进度和质量。(2) 正确选用起重机械是完成结构安装工程施工的主导因素。选择起重机械的依据是：构件的尺寸、重量、安装高度以及位置。而吊装的方法及吊装进度又取决于起重械的选择。(3) 构件在施工现场的布置(摆放)随起重机械的变化而不同。(4) 构件在吊装过程中的受力情况复杂。必要时还要对构件进行吊装强度、稳定性的验算。(5) 高空作业多，应注意采取安全技术措施。图 6.29 屋架的临时固定1缆风绳；3工具式支撑；5线坠二、施工组织基本建设程序及施工程序1基本建设及其程序基本建设就是形成新的固定资产的经济过程，在国民经济中占有重要地位，它由一个个的建设项目组成，包括新建、扩建、改建、恢复工程及与之有关的工作。任何一个工程项目建设都必须遵守基本建设程序，即依次完成项目建议书、可行性研究、设计、建设准备、施工(一般土建和设备安装)、竣工验收6 个阶段的有序工作才能建成。施工是把人们主观设想变为客观现实的过程，是基本建设程序中一个重要的阶段，通常在民用建设项目中它完成的工作量占基建总投资的90%以上，在工业建设项目中占60%以上。2施工程序施工阶段的工作内容很多，很复杂，按先后顺序依次有以下 5 个环节(或阶段)。(1) 投标与签订合同阶段。建筑业企业见到投标公告或邀请函后，从作出投标决策至中标签约，实际上就是竞争承揽工程任务。本阶段的最终目标就是签订工程承包合同，合同明确了工程的范围、双方的权利与义务，以后的施工就是一个履行合同的过程。(2) 施工准备。施工准备是保证按计划完成施工任务的关键和前提，其基本任务是为工程施工建立必要的组织、技术和物质条件，使工程能够按时开工，并在开工之后能连续施工。(3) 组织施工。这是一个开工至竣工的实施过程，要完成约定的全部施工任务。这是一个综合合理使用技术、人力、材料、机械、资金等生产要素的过程，应有计划、有组织、有节奏地进行施工，以期达到工期短、质量高、成本低的最佳效果。(4) 竣工验收、交付使用阶段。竣工验收是一项法律制度，是全面考察工程质量，保证项目符合生产和使用