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[摘 要] 本文笔者首先介绍了土木工程施工的概念与特点,然后详尽的阐述了土木工程施工的具体技术。
[关键词] 土木工程 施工技术 灌注桩施工
一、引言
土木工程是建造各类工程设施的科学技术的总称,它既指工程建设的对象,即建在地上、地下、水中的各种工程设施,也指所应用的材料、设备和所进行的勘测设计、施工、保养、维修等技术,土木工程对对国民经济建设和人民生活具有重要影响,人类的一切活动都离不开土木工程。工业、农业、交通、通讯、教育等各项事业,都离不开土木工程。诸如工厂、矿井、铁路、公路、桥梁、商店、住宅、医院、学校、农田水利等工程建设,统称基本建设,都是土木工程的“用武之地”。是一门不断发展的学科,土木工程的进步不仅为人类生产、生活提供了最基本的物质保障,而且大大地推进了相关科学和技术的进步。而土木工程施工是以各工种工程(如基础工程、砌筑工程、钢筋工程、模板工程、混凝土工程、结构安装工程、防水工程、装饰工程等)的施工技术为研究对象,研究主要工种工程的施工工艺和施工方法,以保证能够选择适合具体施工对象的施工方案和制定保证质量、安全的技术组织措施。
二、土木工程施工技术的特点
随着经济和科学技术的发展,新材料、新结构不断出现,大规模、技术复杂的土木工程结构也越来越多,施工技术也相应随之不断发展。我国正处在经济高速发展时期,工程建设数量多,规模大,促进了我国施工技术的发展。由于土木工程的特点,决定了其生产组织与一般的工厂生产组织不同,每项工程都需要根据工程性质和特点,单独进行施工组织,施工组织是否科学合理直接影响到工程项目的成败,一般来说,土木工程施工具有如下特点:固定性和流动性:流动性包括施工队伍的流动和在同一工程上工人在作业空间上的流动;多样性和单件性:工程各不相同,完全一样的工程几乎没有庞大性和协作性、综合性:需要建设、设计、施工、监理、材料供应商等多家不同单位配合协作完成;复杂性和易受干扰性:技术、管理复杂,易受气候、周围环境等外界因素干扰;投资大、生产周期长。
三、土木工程施工技术研究
3.1软土地基施工与石方爆破施工
软土地基施工特点:往往不能满足承载力和变形能力的要求,施工时如果采取措施不当,往往会发生路基或建筑物地基失稳或严重下沉,造成建筑物破坏或不能正常使用,需要进行加固,加固方法:换土垫层法、强夯法、振冲法、砂桩挤密法、深层搅拌法、堆载预压法、化学法等;土石方爆破施工:适用环境:开挖时遇到岩石,施工现场地下障碍物的清除、旧建筑物和构筑物的拆除,施工的工序:打孔放药、引爆、排渣;特点:施工费用低、效率高、有震动和粉尘危害,对旧建筑物、构筑物的拆除,还可以采用静力破碎等配合施工工艺,是拆除在低震动、低粉尘、无公害的情况下进行。
3.2灌注桩施工与墩式基础施工
1)灌注桩施工是在施工现场的桩位处用机械或人工成孔,然后在孔内放入钢筋笼、浇筑混凝土(或者直接浇筑混凝土)而成的一种施工方法,主要工艺过程如图3.1所示:a成孔—b放入钢筋笼—c浇筑混凝土。成孔工艺:干作业成孔、泥浆护壁成孔、套管成孔、人工成孔、爆扩成孔等。其特点:能适应地层的变化、施工时振动小、噪声低、工艺要求较高、施工后混凝土需要养护且不能立即承受荷载。
图3.1 工艺过程
2)墩式基础是在人工或机械成孔的大直径孔中浇筑混凝土(或者放钢筋笼、浇筑混凝土)而成的大直径基础。目前,我国多用人工挖孔,故又称为大直径人工挖孔桩。墩式基础特点:端部直接支撑在岩石或坚硬土层上,桩的强度和刚度都很大,有较大的承载能力。墩式基础施工如下图3.2所示:
(a)在保护圈下开挖土方;(b)支模板浇筑混凝土护圈;(c)浇筑墩身混凝土
图3.2 墩式基础施工
3.3沉井基础施工
沉井是由刃脚、井筒、内隔墙等组成的呈圆形或矩形的筒状钢筋混凝土结构,多用于重型设备基础、桥墩、水泵站、取水结构、超高层建筑物的基础等,施工过程:施工时首先制作井筒,然后在井筒内挖土,使井筒靠其自重沉入土中。井筒的最下端为刃脚,形状如刀刃,在沉井下沉过程中使沉井切入土中。沉井的外壁为井筒,在下沉过程中起挡土作用,同时靠其自重可以克服筒壁与土之间的摩阻力和刃脚底部的土阻力,使沉井能在自重作用下逐步下沉。
3.4预应力混凝土工程施工
预应力混凝土结构的截面小、刚度大、抗裂性和耐久性好,能充分发挥钢材和混凝土各自的性能,在土木工程中得到了广泛的应用。其施工具体方法主要分为以下三种:1) 先张法施工:先张拉预应力钢筋,然后再浇筑混凝土构件的一种施工方法主要施工过程是在浇筑混凝土构件之前,张拉预应力钢筋并将其临时锚固在台座或钢模上,然后浇筑混凝土构件,待混凝土到达一定强度、混凝土与钢筋之间有足够的粘结力后,放松预应力钢筋,借助混凝土与预应力钢筋之间的粘结,使混凝土产生预压应力。2)后张法施工:是先制作混凝土构件后张拉预应力钢筋的一种施工方法,要施工过程:先制作混凝土构件并预留孔道,待混凝土达到一定强度后,将预应力钢筋传入孔道,利用张拉机具张拉预应力钢筋,然后用锚具将预应力钢筋锚固在构件端部,最后进行孔道灌浆。3)粘结预应力施工:是在后张法基础上发展起来,要施工过程:采用表面有涂料、外面包有塑料套管的预应力筋,铺设在模板内,然后浇筑混凝土,待混凝土到达设计要求的强度后,再进行预应力筋的张拉、锚固。
四、结束语
总之,土木工程施工技术在近几十年虽然有了飞速发展,但是土木工程施工至今仍以手工操作、半机械作业为主,劳动效率大大低于其他产业部门,还属于劳动力密集型的产业,现代土木工程施工技术的发展方向,除了要有满足当前土木工程建设需要而与之配套的施工技术,还要向高效率、无公害、高质量、机械化、智能化、高技术含量、信息化的方向发展。
参 考 文 献
[1]段树金主编.土木工程概论.北京:中国铁道出版社,2005
[2]湖南大学等四院校合编. 土木工程施工. 北京:中国建筑工业出版社,2002
[3]叶列平主编.土木工程科学前沿.北京:清华大学出版社,2006
[4]丁大钧.土木工程的发展和未来.第十届结构工程会议.工程力学增刊,2001,10:12-32■
[关键词] 土木工程 施工技术 灌注桩施工
一、引言
土木工程是建造各类工程设施的科学技术的总称,它既指工程建设的对象,即建在地上、地下、水中的各种工程设施,也指所应用的材料、设备和所进行的勘测设计、施工、保养、维修等技术,土木工程对对国民经济建设和人民生活具有重要影响,人类的一切活动都离不开土木工程。工业、农业、交通、通讯、教育等各项事业,都离不开土木工程。诸如工厂、矿井、铁路、公路、桥梁、商店、住宅、医院、学校、农田水利等工程建设,统称基本建设,都是土木工程的“用武之地”。是一门不断发展的学科,土木工程的进步不仅为人类生产、生活提供了最基本的物质保障,而且大大地推进了相关科学和技术的进步。而土木工程施工是以各工种工程(如基础工程、砌筑工程、钢筋工程、模板工程、混凝土工程、结构安装工程、防水工程、装饰工程等)的施工技术为研究对象,研究主要工种工程的施工工艺和施工方法,以保证能够选择适合具体施工对象的施工方案和制定保证质量、安全的技术组织措施。
二、土木工程施工技术的特点
随着经济和科学技术的发展,新材料、新结构不断出现,大规模、技术复杂的土木工程结构也越来越多,施工技术也相应随之不断发展。我国正处在经济高速发展时期,工程建设数量多,规模大,促进了我国施工技术的发展。由于土木工程的特点,决定了其生产组织与一般的工厂生产组织不同,每项工程都需要根据工程性质和特点,单独进行施工组织,施工组织是否科学合理直接影响到工程项目的成败,一般来说,土木工程施工具有如下特点:固定性和流动性:流动性包括施工队伍的流动和在同一工程上工人在作业空间上的流动;多样性和单件性:工程各不相同,完全一样的工程几乎没有庞大性和协作性、综合性:需要建设、设计、施工、监理、材料供应商等多家不同单位配合协作完成;复杂性和易受干扰性:技术、管理复杂,易受气候、周围环境等外界因素干扰;投资大、生产周期长。
三、土木工程施工技术研究
3.1软土地基施工与石方爆破施工
软土地基施工特点:往往不能满足承载力和变形能力的要求,施工时如果采取措施不当,往往会发生路基或建筑物地基失稳或严重下沉,造成建筑物破坏或不能正常使用,需要进行加固,加固方法:换土垫层法、强夯法、振冲法、砂桩挤密法、深层搅拌法、堆载预压法、化学法等;土石方爆破施工:适用环境:开挖时遇到岩石,施工现场地下障碍物的清除、旧建筑物和构筑物的拆除,施工的工序:打孔放药、引爆、排渣;特点:施工费用低、效率高、有震动和粉尘危害,对旧建筑物、构筑物的拆除,还可以采用静力破碎等配合施工工艺,是拆除在低震动、低粉尘、无公害的情况下进行。
3.2灌注桩施工与墩式基础施工
1)灌注桩施工是在施工现场的桩位处用机械或人工成孔,然后在孔内放入钢筋笼、浇筑混凝土(或者直接浇筑混凝土)而成的一种施工方法,主要工艺过程如图3.1所示:a成孔—b放入钢筋笼—c浇筑混凝土。成孔工艺:干作业成孔、泥浆护壁成孔、套管成孔、人工成孔、爆扩成孔等。其特点:能适应地层的变化、施工时振动小、噪声低、工艺要求较高、施工后混凝土需要养护且不能立即承受荷载。
图3.1 工艺过程
2)墩式基础是在人工或机械成孔的大直径孔中浇筑混凝土(或者放钢筋笼、浇筑混凝土)而成的大直径基础。目前,我国多用人工挖孔,故又称为大直径人工挖孔桩。墩式基础特点:端部直接支撑在岩石或坚硬土层上,桩的强度和刚度都很大,有较大的承载能力。墩式基础施工如下图3.2所示:
(a)在保护圈下开挖土方;(b)支模板浇筑混凝土护圈;(c)浇筑墩身混凝土
图3.2 墩式基础施工
3.3沉井基础施工
沉井是由刃脚、井筒、内隔墙等组成的呈圆形或矩形的筒状钢筋混凝土结构,多用于重型设备基础、桥墩、水泵站、取水结构、超高层建筑物的基础等,施工过程:施工时首先制作井筒,然后在井筒内挖土,使井筒靠其自重沉入土中。井筒的最下端为刃脚,形状如刀刃,在沉井下沉过程中使沉井切入土中。沉井的外壁为井筒,在下沉过程中起挡土作用,同时靠其自重可以克服筒壁与土之间的摩阻力和刃脚底部的土阻力,使沉井能在自重作用下逐步下沉。
3.4预应力混凝土工程施工
预应力混凝土结构的截面小、刚度大、抗裂性和耐久性好,能充分发挥钢材和混凝土各自的性能,在土木工程中得到了广泛的应用。其施工具体方法主要分为以下三种:1) 先张法施工:先张拉预应力钢筋,然后再浇筑混凝土构件的一种施工方法主要施工过程是在浇筑混凝土构件之前,张拉预应力钢筋并将其临时锚固在台座或钢模上,然后浇筑混凝土构件,待混凝土到达一定强度、混凝土与钢筋之间有足够的粘结力后,放松预应力钢筋,借助混凝土与预应力钢筋之间的粘结,使混凝土产生预压应力。2)后张法施工:是先制作混凝土构件后张拉预应力钢筋的一种施工方法,要施工过程:先制作混凝土构件并预留孔道,待混凝土达到一定强度后,将预应力钢筋传入孔道,利用张拉机具张拉预应力钢筋,然后用锚具将预应力钢筋锚固在构件端部,最后进行孔道灌浆。3)粘结预应力施工:是在后张法基础上发展起来,要施工过程:采用表面有涂料、外面包有塑料套管的预应力筋,铺设在模板内,然后浇筑混凝土,待混凝土到达设计要求的强度后,再进行预应力筋的张拉、锚固。
四、结束语
总之,土木工程施工技术在近几十年虽然有了飞速发展,但是土木工程施工至今仍以手工操作、半机械作业为主,劳动效率大大低于其他产业部门,还属于劳动力密集型的产业,现代土木工程施工技术的发展方向,除了要有满足当前土木工程建设需要而与之配套的施工技术,还要向高效率、无公害、高质量、机械化、智能化、高技术含量、信息化的方向发展。
参 考 文 献
[1]段树金主编.土木工程概论.北京:中国铁道出版社,2005
[2]湖南大学等四院校合编. 土木工程施工. 北京:中国建筑工业出版社,2002
[3]叶列平主编.土木工程科学前沿.北京:清华大学出版社,2006
[4]丁大钧.土木工程的发展和未来.第十届结构工程会议.工程力学增刊,2001,10:12-32■