第一章 土方工程 (1)

1、 建筑工程學(xué)院建筑工程學(xué)院 工程建設(shè)與管理研究所工程建設(shè)與管理研究所 2018年年2月月緒論：教學(xué)目的及重難點緒論：教學(xué)目的及重難點年年歲歲課相似年年歲歲課相似 歲歲年年人不同歲歲年年人不同約公元前約公元前6000年年河姆渡文化河姆渡文化約公元前約公元前3500年年蘇格蘭蘇格蘭Knap of Howar埃及金字培，公元前埃及金字培，公元前2600 年左右年左右高約高約146.5 米米, 塔基每邊長塔基每邊長232 米。米。建于隋代大業(yè)年間（公元建于隋代大業(yè)年間（公元605605年年618618年），由著名匠年），由著名匠師李春設(shè)計和建造，距今已有約師李春設(shè)計和建造，距今已有約14001400年

2、的歷史，是當(dāng)年的歷史，是當(dāng)今世界上現(xiàn)存最早、保存最完善的古代敞肩石拱橋。今世界上現(xiàn)存最早、保存最完善的古代敞肩石拱橋。山西省應(yīng)縣木塔是我國現(xiàn)山西省應(yīng)縣木塔是我國現(xiàn)存最古老最高大木結(jié)構(gòu)塔，存最古老最高大木結(jié)構(gòu)塔，1056年建成。年建成。1889年建成高年建成高300米，天線高米，天線高24米，總高米，總高324米。米。哈利法塔，哈利法塔，162層，層，828米米號稱全球最節(jié)能建筑的號稱全球最節(jié)能建筑的摩天大樓摩天大樓 珠江大廈珠江大廈上海世博會上海世博會 陽光谷陽光谷 膜結(jié)構(gòu)膜結(jié)構(gòu)中國中國2010年上海世博會英國館年上海世博會英國館智能建筑智能建筑懸臂結(jié)構(gòu)達到懸臂結(jié)構(gòu)達到1.4萬噸，萬噸，230

3、米高空，其施工難度全球罕見米高空，其施工難度全球罕見2016年年10月月10日日4時許，時許，浙江溫州市鹿城區(qū)雙嶼浙江溫州市鹿城區(qū)雙嶼街道中央涂村中央街街道中央涂村中央街159號號4幢民房倒塌幢民房倒塌 ，死亡，死亡22人人 。2017年年2月月2日日8時許，溫時許，溫州市文成縣百丈漈鎮(zhèn)外州市文成縣百丈漈鎮(zhèn)外大會村發(fā)生一起大會村發(fā)生一起4間間4層層半民房坍塌事件，半民房坍塌事件，9人被人被埋，埋，7人死亡。人死亡。 ？古老傳統(tǒng)學(xué)科古老傳統(tǒng)學(xué)科活力創(chuàng)新學(xué)科活力創(chuàng)新學(xué)科有成就感行業(yè)有成就感行業(yè)非常危險行業(yè)非常危險行業(yè) 北京工業(yè)大學(xué)公布北京工業(yè)大學(xué)公布20122012年本科教育質(zhì)量報告。采用年本科教

4、育質(zhì)量報告。采用定性與定量相結(jié)合的方法，采用政府與社會（麥可思定性與定量相結(jié)合的方法，采用政府與社會（麥可思公司）調(diào)查所形成的數(shù)據(jù)，客觀公正的匯總、反思與公司）調(diào)查所形成的數(shù)據(jù)，客觀公正的匯總、反思與報告了過去一年北京工業(yè)大學(xué)的本科教育質(zhì)量狀況。報告了過去一年北京工業(yè)大學(xué)的本科教育質(zhì)量狀況。 其中與土木工程相關(guān)的其中與土木工程相關(guān)的5 5門課程的滿足度與重要度門課程的滿足度與重要度如下。如下。課程名稱 滿意度 重要度 土木工程施工 58 91 混凝土結(jié)構(gòu)原理 66 84 土力學(xué) 74 82 結(jié)構(gòu)力學(xué) 74 80 材料力學(xué) 73 69 2012年年2013年年2014年年2015年年沈陽建筑大學(xué)

5、沈陽建筑大學(xué)2015建類就業(yè)形勢分析建類就業(yè)形勢分析教學(xué)目的：教學(xué)目的： 通過學(xué)習(xí)使學(xué)生掌握通過學(xué)習(xí)使學(xué)生掌握土木工程土木工程施施工的工的基本知識基本知識、基本理論基本理論和和決策方法決策方法，使學(xué)生具有解決土木工程使學(xué)生具有解決土木工程施工技術(shù)施工技術(shù)和和施工組織計劃施工組織計劃問題的初步能力。通過問題的初步能力。通過本課程的教學(xué)本課程的教學(xué)實踐環(huán)節(jié)實踐環(huán)節(jié)，使理論聯(lián)系，使理論聯(lián)系實際，加深對本課程的理解，增強感實際，加深對本課程的理解，增強感性認識，提高動手能力。性認識，提高動手能力。一、課程的研究對象和任務(wù)：一、課程的研究對象和任務(wù)：緒緒 論論主要任務(wù)：主要任務(wù)：研究對象：研究對象：研究

6、土木工程研究土木工程施工技術(shù)施工技術(shù)和和施工組織施工組織的一般規(guī)律。的一般規(guī)律。土木工程施工中，各主要工種工程土木工程施工中，各主要工種工程的的施工工藝施工工藝及及工藝原理工藝原理；施工項目；施工項目科學(xué)的科學(xué)的組織原理組織原理以及土木工程施工以及土木工程施工中的中的新技術(shù)新技術(shù)、新材料新材料、新工藝新工藝的發(fā)的發(fā)展和應(yīng)用。展和應(yīng)用。二、課程的主要內(nèi)容及安排說明：二、課程的主要內(nèi)容及安排說明：第第1章：土方工程章：土方工程第第2章：深基礎(chǔ)工程章：深基礎(chǔ)工程第第3章：砌體工程章：砌體工程第第4章：砼結(jié)構(gòu)工程章：砼結(jié)構(gòu)工程第第5章：預(yù)應(yīng)力砼工程章：預(yù)應(yīng)力砼工程第第6章：結(jié)構(gòu)安裝工程章：結(jié)構(gòu)安裝工程

7、第第7章：道路橋梁工程章：道路橋梁工程第第8章：防水工程章：防水工程第第9章：裝飾裝修工程章：裝飾裝修工程第第10章：施工組織概論章：施工組織概論第第11章：流水施工原理章：流水施工原理第第12章：網(wǎng)絡(luò)計劃技術(shù)章：網(wǎng)絡(luò)計劃技術(shù)第第13章：單位工程施工章：單位工程施工 組織設(shè)計組織設(shè)計第第14章：施工組織總設(shè)計章：施工組織總設(shè)計三、學(xué)習(xí)方法：三、學(xué)習(xí)方法： 特點：特點：1具有綜合性；具有綜合性；2實踐性、工藝性強；實踐性、工藝性強；3發(fā)展迅速，技術(shù)更新快。發(fā)展迅速，技術(shù)更新快。 要求：要求：1注意理論和實踐相結(jié)合，以及知識的綜合運用；注意理論和實踐相結(jié)合，以及知識的綜合運用；2按時出勤，積極參與

8、課堂討論；按時出勤，積極參與課堂討論；3認真思考，提出問題，解決問題；培養(yǎng)分析問題認真思考，提出問題，解決問題；培養(yǎng)分析問題 的能力。的能力。不論以前課程學(xué)習(xí)不論以前課程學(xué)習(xí)如何，只要想學(xué)，如何，只要想學(xué)，這門課程一定能學(xué)這門課程一定能學(xué)好！好！* *四、土木工程在國民經(jīng)濟中的地位和作用四、土木工程在國民經(jīng)濟中的地位和作用 舉足輕重舉足輕重1.1.土建工程的內(nèi)涵及特點土建工程的內(nèi)涵及特點各行各業(yè)都離不開它；各行各業(yè)都離不開它；2.2.土建工程大都投入大、涉及面廣土建工程大都投入大、涉及面廣( (人、財、物人、財、物) )；3.3.是國民經(jīng)濟的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，影響面廣、牽動面大；是國民經(jīng)濟的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，

9、影響面廣、牽動面大；4.4.可以大幅度地拉動國民經(jīng)濟；可以大幅度地拉動國民經(jīng)濟；5.5.對抗災(zāi)減災(zāi)具有極強的積極主動性和不可替代性；對抗災(zāi)減災(zāi)具有極強的積極主動性和不可替代性；6.6.學(xué)科上屬長線專業(yè)、硬專業(yè)、學(xué)科上屬長線專業(yè)、硬專業(yè)、不易飽和不易飽和? ?，是一門古，是一門古 老而又年輕的學(xué)科，是永恒的老而又年輕的學(xué)科，是永恒的日不落夕陽產(chǎn)業(yè)日不落夕陽產(chǎn)業(yè)。1.1.土建工程的內(nèi)涵及特點土建工程的內(nèi)涵及特點各行各業(yè)都離不開它各行各業(yè)都離不開它基本建設(shè)基本建設(shè)工業(yè)工業(yè)農(nóng)業(yè)農(nóng)業(yè)生活生活交通交通國防國防其他其他廠房、礦山、開采廠房、礦山、開采 灌渠、泄洪、壩體灌渠、泄洪、壩體 公共建筑、民用建筑、市

10、政設(shè)施公共建筑、民用建筑、市政設(shè)施公路、鐵路、航空、郵電公路、鐵路、航空、郵電防空、地下儲庫、發(fā)射塔架防空、地下儲庫、發(fā)射塔架電信、通訊電信、通訊2.2.土建工程大都投入大、涉及面廣土建工程大都投入大、涉及面廣投入大：投入大： 哈利法塔哈利法塔2004年年9月月21日開始動工，日開始動工，2010年年1月月4日竣工，日竣工，162層層828米高。造價達米高。造價達15億美元。央視新臺址大樓造價億美元。央視新臺址大樓造價100億元。億元。 三峽工程，砼重力壩，三峽工程，砼重力壩，長長2335m，底寬，底寬115m，頂寬，頂寬40m，高，高 175m；砼用量；砼用量2643萬萬m3；決算總投資超過

11、；決算總投資超過2000億；億； 西氣東西氣東輸輸，總投資總投資1500億億 ；青藏鐵路，總投資青藏鐵路，總投資1200億；億； 南水北調(diào)東、中、西三線共調(diào)水南水北調(diào)東、中、西三線共調(diào)水448億億m3，總工程計劃，總工程計劃2050年年 完成，預(yù)算總投資完成，預(yù)算總投資5000億億 ； 2015年底北京市地鐵運營總里程達年底北京市地鐵運營總里程達554km，每年投資，每年投資1000億以億以上。在遠景規(guī)劃中，到上。在遠景規(guī)劃中，到2020年時，運營總里程將超過年時，運營總里程將超過1000km。京滬高鐵全長京滬高鐵全長1318公里，投資約公里，投資約2000億元，目前正在規(guī)劃京滬億元，目前正在

12、規(guī)劃京滬高鐵復(fù)線。高鐵復(fù)線。涉及面廣涉及面廣( (人、財、物人、財、物) ) 涉及的行業(yè)面極廣：礦業(yè)、機械、水泥、建材、運涉及的行業(yè)面極廣：礦業(yè)、機械、水泥、建材、運輸輸 屬勞動密集型產(chǎn)業(yè)：就業(yè)率高、勞務(wù)輸出屬勞動密集型產(chǎn)業(yè)：就業(yè)率高、勞務(wù)輸出2010年，全國具有資質(zhì)等級的總承包和專業(yè)承包建筑業(yè)企業(yè)年，全國具有資質(zhì)等級的總承包和專業(yè)承包建筑業(yè)企業(yè)完成建筑業(yè)總產(chǎn)值完成建筑業(yè)總產(chǎn)值95206億元，全社會建筑業(yè)實現(xiàn)增加值億元，全社會建筑業(yè)實現(xiàn)增加值26451億元；全國工程勘察設(shè)計企業(yè)營業(yè)收入億元；全國工程勘察設(shè)計企業(yè)營業(yè)收入9547億元；全國億元；全國工程監(jiān)理企業(yè)營業(yè)收入工程監(jiān)理企業(yè)營業(yè)收入1196

13、億元。億元?！笆晃迨晃濉逼陂g，建筑業(yè)增期間，建筑業(yè)增加值年均增長加值年均增長20.6%,全國工程勘察設(shè)計企業(yè)營業(yè)收入年均增長全國工程勘察設(shè)計企業(yè)營業(yè)收入年均增長26.5%，全國工程監(jiān)理企業(yè)營業(yè)收入年均增長，全國工程監(jiān)理企業(yè)營業(yè)收入年均增長33.7%。2015年全國建筑業(yè)總產(chǎn)值達年全國建筑業(yè)總產(chǎn)值達180757億元億元，比上年增長，比上年增長2.3%。與與2014年相比增長年相比增長10.2，2015年建筑業(yè)總產(chǎn)值首次跌進個位年建筑業(yè)總產(chǎn)值首次跌進個位數(shù)，且增速大幅跳水?dāng)?shù)，且增速大幅跳水 。 3.3.是國民經(jīng)濟的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，影響面廣、牽動面大是國民經(jīng)濟的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，影響面廣、牽動面大我國國民經(jīng)濟

14、的支柱產(chǎn)業(yè)；我國國民經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)；冶金、建材、機械制造冶金、建材、機械制造影響并帶動許多重要行業(yè)的發(fā)展；影響并帶動許多重要行業(yè)的發(fā)展；我國是建材生產(chǎn)大國：我國是建材生產(chǎn)大國： 2013年全國固定資產(chǎn)投資年全國固定資產(chǎn)投資436528億元，同比增長億元，同比增長19.2%；2014年全國固定資產(chǎn)投資年全國固定資產(chǎn)投資502005億元，同比增長億元，同比增長15.7%；2015年全國固定資產(chǎn)投資年全國固定資產(chǎn)投資551590億元，同比增長億元，同比增長10.0%；2016年全國固定資產(chǎn)投資年全國固定資產(chǎn)投資596501億元，同比增長億元，同比增長8.8%；2017年全國固定資產(chǎn)投資年全國固定資產(chǎn)

15、投資631684億元，同比增長億元，同比增長7.2%。土木工程土木工程地震地震洪水洪水旱災(zāi)旱災(zāi)沙漠化沙漠化海嘯海嘯颶風(fēng)颶風(fēng)火災(zāi)火災(zāi)爆炸爆炸戰(zhàn)爭戰(zhàn)爭核泄漏核泄漏泥石流泥石流滑坡滑坡提高烈度提高烈度隔震減震隔震減震錨具加固錨具加固擋土結(jié)構(gòu)擋土結(jié)構(gòu)安全殼安全殼防護結(jié)構(gòu)防護結(jié)構(gòu)戰(zhàn)略儲庫戰(zhàn)略儲庫溢洪、防洪溢洪、防洪攔洪、蓄洪攔洪、蓄洪灌渠、打井灌渠、打井建庫蓄水建庫蓄水引水改沙引水改沙編制固沙編制固沙防波堤防波堤攔波壩攔波壩防火墻防火墻防爆墻防爆墻5.5.對抗災(zāi)減災(zāi)具有極強的積極主動性和不可替代性對抗災(zāi)減災(zāi)具有極強的積極主動性和不可替代性土木工程對抗災(zāi)防災(zāi)具有不可比擬的優(yōu)勢土木工程對抗災(zāi)防災(zāi)具有不可比擬

16、的優(yōu)勢 6.6.學(xué)科上屬長線專業(yè)、硬專業(yè)、社會需求量大、不易飽和學(xué)科上屬長線專業(yè)、硬專業(yè)、社會需求量大、不易飽和 國務(wù)院學(xué)位委員會關(guān)于土木工程的定義：國務(wù)院學(xué)位委員會關(guān)于土木工程的定義： 土木工程是建造各類工程設(shè)施的科學(xué)技術(shù)的統(tǒng)稱，它既指工土木工程是建造各類工程設(shè)施的科學(xué)技術(shù)的統(tǒng)稱，它既指工程建設(shè)的對象，即建造在地上、地下、水中的各種工程設(shè)施；程建設(shè)的對象，即建造在地上、地下、水中的各種工程設(shè)施；也指所應(yīng)用的材料、設(shè)備和所進行的勘測設(shè)計、施工、保養(yǎng)、也指所應(yīng)用的材料、設(shè)備和所進行的勘測設(shè)計、施工、保養(yǎng)、維修等專業(yè)技術(shù)。維修等專業(yè)技術(shù)。 全國設(shè)有工民建全國設(shè)有工民建(土建工程土建工程)的學(xué)校，的

17、學(xué)校，78年有年有22所，所，95年升年升至至220所，所，2000年達年達340所所，2006年達年達402所之多。所之多。 北航、北大均先后開設(shè)了土建方面的專業(yè)、名稱略有差異，北航、北大均先后開設(shè)了土建方面的專業(yè)、名稱略有差異，如土木建筑、結(jié)構(gòu)工程、巖土工程、土水工程如土木建筑、結(jié)構(gòu)工程、巖土工程、土水工程 周期性的更新和加固強化了這個學(xué)科周期性的更新和加固強化了這個學(xué)科50年代的廠房大年代的廠房大都需加固都需加固7.7.是一門古老而又年輕的學(xué)科，是永恒的是一門古老而又年輕的學(xué)科，是永恒的“朝陽產(chǎn)業(yè)朝陽產(chǎn)業(yè)”綠色砼、智能建筑、各學(xué)科的交叉和融合綠色砼、智能建筑、各學(xué)科的交叉和融合美國設(shè)置專

18、項基金鼓勵研究美國設(shè)置專項基金鼓勵研究“不中斷交通置換橋梁問題不中斷交通置換橋梁問題”；認；認 識上改變了識上改變了“夕陽產(chǎn)業(yè)夕陽產(chǎn)業(yè)”的觀點的觀點21世紀是智能建筑、高速交通、可持續(xù)發(fā)展以及與高新技術(shù)融世紀是智能建筑、高速交通、可持續(xù)發(fā)展以及與高新技術(shù)融 匯貫通的土木工程新時代匯貫通的土木工程新時代人對地球的認識遠較太空滯后，開發(fā)地下空間迫在眉睫人對地球的認識遠較太空滯后，開發(fā)地下空間迫在眉睫 人口增加、土地減少、向地下要空間、向海洋要空間、也包括人口增加、土地減少、向地下要空間、向海洋要空間、也包括 向太空要空間，均需要土建工程的配合和投入，如地下交通、向太空要空間，均需要土建工程的配合和

19、投入，如地下交通、 地下貯庫、發(fā)射塔井、海上采油采礦地下貯庫、發(fā)射塔井、海上采油采礦第第1 1章章 土方工程土方工程土方工程：教學(xué)目的及重難點土方工程：教學(xué)目的及重難點1.1 概概 述述人工開挖土方人工開挖土方機械開挖土方機械開挖土方基坑支護基坑支護基坑支護基坑支護基坑排水基坑排水土方工程是：土木工程施工中首先進行的一項重要土方工程是：土木工程施工中首先進行的一項重要內(nèi)容，主要包括：場地清表、場地平整、基坑溝槽內(nèi)容，主要包括：場地清表、場地平整、基坑溝槽開挖、邊坡支護、路基填筑和基坑溝槽回填等主要開挖、邊坡支護、路基填筑和基坑溝槽回填等主要工作；同時還包括排水、降水、邊坡維護、基礎(chǔ)支工作；同時

20、還包括排水、降水、邊坡維護、基礎(chǔ)支護等輔助工作。護等輔助工作。1.1 概概 述述土方施工特點土方施工特點：1）面廣量大，勞動繁重：機械，或機械人工。）面廣量大，勞動繁重：機械，或機械人工。2）施工條件復(fù)雜，露天作業(yè)，受自然環(huán)境影響）施工條件復(fù)雜，露天作業(yè)，受自然環(huán)境影響大，地質(zhì)情況不好探明。大，地質(zhì)情況不好探明。3）施工空間狹小，管線密集，周邊建筑物高聳）施工空間狹小，管線密集，周邊建筑物高聳林里，對施工安全要求高。林里，對施工安全要求高。1.1 概概 述述土方施工一般要求土方施工一般要求：在施工前做好調(diào)查研究工作，如土的性質(zhì)，在施工前做好調(diào)查研究工作，如土的性質(zhì)，地下水位情況，管線情況，氣象

21、水文等資料。地下水位情況，管線情況，氣象水文等資料。根據(jù)工期、現(xiàn)場情況等制定詳細的施工方案。根據(jù)工期、現(xiàn)場情況等制定詳細的施工方案。做好土方的協(xié)調(diào)調(diào)配，盡量少占農(nóng)田，縮短做好土方的協(xié)調(diào)調(diào)配，盡量少占農(nóng)田，縮短運距，避免二次倒運。運距，避免二次倒運。盡可能采用機械化施工。盡可能采用機械化施工。1.1.1 土的工程分類土的工程分類八大類八大類（16個個級別）級別）：松軟土、普通土、堅土、砂礫堅土、松軟土、普通土、堅土、砂礫堅土、 軟石、次堅石、堅石、特堅石。軟石、次堅石、堅石、特堅石。1.1.2 土的工程性質(zhì)土的工程性質(zhì)1.土的可松性：土的可松性：自然狀態(tài)下的土經(jīng)開挖，其體積因松散而增自然狀態(tài)下的

22、土經(jīng)開挖，其體積因松散而增加，雖經(jīng)回填壓實加，雖經(jīng)回填壓實,仍仍不一定不一定恢復(fù)成原來的體積?；謴?fù)成原來的體積。01VVKs02VVKssK最終可松性系數(shù)最終可松性系數(shù)最初可松性系數(shù)最初可松性系數(shù)sK2土的密度：土的密度：天然密度：天然密度：指土在天然狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量指土在天然狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量（kg/m3）。）。Vm 土的干密度：土的干密度： 指單位體積土中固體顆粒的質(zhì)量，即土體孔隙指單位體積土中固體顆粒的質(zhì)量，即土體孔隙中無水時的單位土重中無水時的單位土重（kg/m3） 。Vmsd 指土中水的質(zhì)量與土的固體顆粒質(zhì)量之比。指土中水的質(zhì)量與土的固體顆粒質(zhì)量之比。3土的含水量：土的含水量：

23、%100 swmmw4土的滲透性：土的滲透性：指水流通過土中孔隙的難易程度。指水流通過土中孔隙的難易程度。 LhhKiK21Lh5原狀土經(jīng)機械壓實后的沉降量：原狀土經(jīng)機械壓實后的沉降量：根據(jù)不同土質(zhì)，其沉降量一般在：根據(jù)不同土質(zhì)，其沉降量一般在：330cm之間之間。式中：式中：P機械壓實的有效作用力（機械壓實的有效作用力（MPa） C原狀土的抗陷系數(shù)（原狀土的抗陷系數(shù)（MPa）CPS 當(dāng)水力坡度當(dāng)水力坡度 時，地下水在土中滲流時，地下水在土中滲流的速度，稱的速度，稱滲透系數(shù)滲透系數(shù)K。1 i圖圖11 邊坡坡度示意邊坡坡度示意m:1B/H1BH式中式中mB/H，稱為坡度系數(shù)，指每開挖，稱為坡度系數(shù)，指每開挖1m的放坡寬度。的放坡寬度。 )F4F(F6HV201)F4F(F6LV201111.2 場地平整場地平整1.2.1 按挖填方平衡原則按挖填方平衡原則 確定確定場地設(shè)計標高場