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中图分类号:TM553 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2017)12-0164-01
引言
由于土木工程施工量大、劳动相对繁重,且工程条件复杂,在施工过程中又经常受天气、地质等因素的影响,继而加大了施工的难度。因此,基础施工时保证整体项目工程建设顺利进行的关键,加强对土木工程基础施工技术的研究是降低工程成本、保证工程质量和工期的重要前提。
1、土木工程基础施工技术关键点的要求
1.1 对基坑土方的开挖的要求
在基坑开挖前应当先确定施工顺序和分层的厚度,然后再进行施工。为避免地基土出现扰动现象,施工时要做到连续施工,切勿中断。在开挖过程中要随时检查,并对地下水位进行观测,如果到达水位以下,就必须采取必要的措施来进行降水处理。
1.2 对土方填筑与压实的要求
首先要选用合适的土料进行填筑,有些土料是不适合作为填筑土料的,比如像淤泥、膨胀性土、冻土等,还有土料里若有机物含量(>8%)、硫酸盐含量(>5%)过多,同样不适合做填筑土料。因此选择土料时应当选用一些碎石类、砂土类和符合压实要求的粘土类为主。压实的方法包括振动法、碾压法、夯实法及通过工具进行压实等方法。压实过程中必须注意压实度、土的含水量以及每层铺土厚度。填土应由低到高,由下向上整个宽度分层铺填碾压或夯实。填方应分层进行并尽量采用同类土填筑,应在相对两侧或四周同时进行回填与夯实。当天填筑应在当天压实,填土压实质量应符合规范规定。
1.3 土方施工常用机械的适用范围和施工方法
1.3.1 推土机
推土机开挖的基本作业是铲土、运土和卸土三个工作行程和空载回驶行程。铲土时应根据土质情况,尽量采用最大切土深度在最短距离(6~10m)内完成,以便缩短低速运行时间,然后直接推运到预定地点。(1)适用范围:用于场地清理和平整、开挖深度1.5m以内的基坑,填平沟坑以及配合铲运机挖土机工作。(2)常用施工方法:下坡推土法、并列推土法、槽形推土法、多铲集运法、铲刀附加侧板推土法。
1.3.2 铲运机
铲运机在施工中,由于挖填区的分布情况不同,为了提高生产效率,应根据不同施工条件(工程大小、运距长短、土的性质和地形条件等),选择合理的开行路线和施工方法。适用范围:用于大面积场地平整,开挖大型基坑填筑堤坝和路基。最适宜于开挖含水量不超过27%的松土和普通土。常用施工方法:下坡铲土法、跨铲法、助铲法、交错铲土法。
2、土木工程基础施工的施工技术
土木工程的基础施工过程中较为常见的基坑开挖技术包括浅基坑的开挖技术和深基坑的开挖技术,以下分别对其进行阐述。
2.1 浅基坑的开挖及其支护技术
首先,土方的边坡应以当地的土质、开挖的深度及其方法、边坡的留置时间、坡顶的荷载情况、排水及降水状况以及当地的气候条件等因素为依据进行确定。其次,在土质均匀及湿度正常,基坑或管沟地面的标高高于地下水位,且敞露时间较少时,在挖土深度一定的情况下可不进行放坡和加支撑,但是,开挖深度不可超^相关规定。再次,土质及其湿度适宜,且地质情况相对较好的情况下,当基坑或管沟的底面标高高于地下水位时,开挖深度应不超过5m,且可不加支撑。此外,对于永久性的挖方边坡而言,应根据设计的相关要求进行放坡。最后,在山体整体稳定的情况下,临时挖方的边坡若相对使用时间较长且高度低于10m时,可以以实际条件设计坡度。浅基坑的土壁支撑技术一般包括灌注桩、板桩、横撑、深层搅拌桩及地下连续墙等。
2.2 深基坑的开挖及其支护技术
在深基坑的开挖过程中,为了保证坑基开挖过程中土壁的稳定性,通常采用临时支挡来确保深基坑土壁的稳定性。对于透水挡土支护结构而言,可采用工字钢桩加横挡板、预制桩、双排灌注桩等进行挡土;对于止水挡土结构而言,主要包括了钢板桩、地下连续墙、化学注浆桩以及深层搅拌水泥土墙等结构;对于支撑部分的结构而言,可采用悬臂、锚拉式支护,或土层锚杆、型钢水平支撑等结构。
3、土木工程基础施工技术要点
3.1 土壁的稳定
土壁稳定的关键在于土体内粘结力与摩擦阻力之间的平衡。如果土体失去此平衡,就会发生塌方,从而影响工程工期,也会给周围的建筑和人造成危害。要保证土壁稳定,应先放足边坡,并且边坡的留设要符合一定的要求。另外,边坡坡度的大小则要依据土壤特性、地质条件和施工的条件和方法等多种因素而定。比如,粘性土质的边坡应陡些,人工或机械挖土、明沟排水时边坡不宜太陡,应平缓些;基坑旁边有主要建筑物的情况下,边坡比例宜在1∶1.0~1∶1.5范围内;无地下水且工期较短,可不放坡而留设直槽,开挖的深度不能超过以下数值:以砂土为填充物的密实、中密实砂土及碎石类土为1m;可塑、硬塑的轻亚粘土和亚粘土为1.25m;以粘性土为填充物的可塑、硬粘粘土及碎石类土为1.5m:坚硬粘土为2m。此外,为了保障土壁的稳定,还应设置支撑,这不仅可以降低土方量、减少施工面,还可以使放坡不受场地限制。在坑槽的边缘应尽量不要堆置大量的材料和土方或者机械设备;在挖好坑槽后应当立即进行地下和基础结构的建造;雨期不宜对滑坡地段进行挖方,应先整治,然后开挖,开挖顺序为由上至下;如果发现有危险或不稳定的情况时,应先进行妥善的处理后,再进行施工。
3.2 排水技术要点
土体干燥是土方施工中最为关键的因素,因此,在施工过程中,排水工作一定要做好。一般而言,施工的排水作业可分为两种:
明排水法,即运用截、抽和疏的排水方法。截指截住水流;抽指开挖基坑时,在坑底留设集水井和排水沟,使水流顺着排水沟汇集到集水井中,之后用水泵将水抽出;疏指疏干积水。
人工降低地下水位法:在开挖基坑之前,在基坑的周围安设足够数量的滤水管,将水抽走,在工程完工之前,保证地下水位始终在坑底之下。保证了坑基土体的干燥,可以有效的防止流砂,并改善施工条件。尽管如此,在降水前,一定要考虑原有的工程建筑物可能产生的附加位移和沉降引起倾斜、开裂、倒塌及地面塌陷。因此,在施工必要时,要采取一定的防护措施。
3.3 填土及压实技术
设计合理的填方边坡,选择合适的土料及填筑方法,可以确保填土的强度和水稳性。土壤中如果有机物含量较大或石膏含量超过2%,则不能作为填土所用。施工时,填方工程宜分层铺土然后压实,若用同类的土壤来填筑效果最好。如采用了不同类型的土壤填筑时,应当把透水性较小的土壤放置于透水性较大的土壤之上。为了避免填方内有水囊形成,严禁将不同类型的土壤混合且不均匀的使用。
4、结语
土石方工程的特点是工程量较大,而且又必须在其他分部分项工程施工之前完成土石方开挖,因此土方工程施工应尽量选用先进的施工机具和合理的施工方法,并力争土方调配平衡,以降低工程成本,保证工程质量和工期。
参考文献
中图分类号:TD214+.4 文献标识码:A
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。
1 土方工程的施工要求
土方工程的施工工艺包括:开挖、运输、填筑与压实。
1.1 基坑(槽)的土方开挖
采用“分层开挖,先撑后挖”的开挖原则。合理确定开挖顺序和分层厚度,连续进行施工。防止对地基土的扰动。开挖过程中作好检查控制工作。在地下水位以下挖土,应采取降水措施。
1.2 土方的填筑和压实
土料选用:碎石类土、砂上、爆破石渣及含水量符合压实要求的黏性土可作为填方土料;淤泥、冻土、膨胀性土、有机物含量大于8%的土、含水溶性硫酸盐大于5%的土、含水量不符合压实要求的黏土不宜做填土用。填土压实方法有:碾压法、夯实法、振动压实法以及利用运土工具压实法。影响填土压实质量的因素:压实功、土的含水量以及每层铺土厚度。填土应由低到高,由下向上整个宽度分层铺填碾压或夯实。填方应分层进行并尽量采用同类土填筑。应在相对两侧或四周同时进行回填与夯实。当天填筑应在当天压实。填土压实质量符合规范规定。
1.3 土方机械施工的适用范围和施工方法
1.3.1 推土机
(1)适用范围:用于场地清理和平整、开挖深度1.5m以内的基坑,填平沟坑以及配合铲运机挖土机工作。
(2)常用施工方法:下坡推土法、并列推土法、槽形推土法、多铲集运法、铲刀附加侧板推土法。
1.3.2 铲运机
适用范围:用于大面积场地平整,开挖大型基坑填筑堤坝和路基。最适宜于开挖含水量不超过27%的松土和普通土。
开行路线:环形路线和“8”字形路线。
常用施工方法:下坡铲土法、跨铲法、助铲法。
1.4 常见基坑开挖与支护方法
1.4.1 浅基坑开挖
(1)土方边坡(边坡坡度、坡度系数):应根据土质、开挖深度、开挖方法、边坡留置时间的长短、坡顶荷载状况、排降水情况及气候条件确定。
①当土质均匀、湿度正常,地下水位低于基坑(槽)或管沟底面标高,且敞露时间不长时,在一定挖土深度内可以不放坡,也可以不加支撑,但挖土深度不宜超过有关规定。
②在土的湿度、土质及其他地质条件较好且地下水位低于基坑(槽)或管沟底面标高时,挖方深度在5m以内可放坡开挖不加支撑。
③永久性挖方边坡应按设计要求放坡。
④高度在10m以内,使用时间较长的临时性挖方边坡坡度,在山坡整体稳定的情况下可按规定放坡。
(2)土壁支撑方法:横撑、板桩、灌注桩、深层搅拌桩、地下连续墙等。
1.4.2 深基坑开挖
一般采用支护结构临时支挡,以保证基坑的土壁稳定。
(1)透水挡土结构:H型钢(工字钢)桩加横挡板挡土;间隔式混凝土灌注桩加钢丝网水泥抹面护壁;密排式混凝土灌注桩(或预制桩);双排灌注桩;连拱式灌注桩挡土;桩墙合一,地下室逆作法;土钉支护。
(2)止水挡土结构:地下连续墙、深层搅拌水泥土墙、密排桩间加高压喷射水泥注浆桩或化学注浆桩、钢板桩。
(3)支撑部分:自立式(悬臂)支护、锚拉式支护、土层锚杆、钢管(型钢)水平支撑、斜撑。
2 施工中的关键点
2.1 稳定土壁
土壁的稳定,主要源于土体内摩擦阻力和粘结力之间的平衡。土体一旦失去平衡,就会塌方,影响工期,危及附近的建筑物,甚至造成人员伤亡。
2.1.1 放足边坡
边坡的留设应符合规范的要求,其坡度的大小,应根据土壤的性质、水文地质条件、施工方法、开挖深度和工期的长短等因素确定。例如,粘性土的边坡要陡些,明沟排水、人工挖土或机械在坑上边挖土时边坡应平缓些;当基坑附近有主要建筑物时,边坡应取1:1.0~1:1.5;在工期短,无地下水的情况下,可留设直槽而不放坡时,其开挖深度不得超过下列数值:密实、中密实的砂土和碎石类土(充填物为砂土)为1m;硬塑、可塑的轻亚粘土及亚粘土为1.25m;硬粘、可塑的粘土和碎石类土(充填物为粘性土)为1.5m:坚硬的粘土为2m。
2.1.2 设置支撑
为了缩小施工面、减少土方量,或受场地的限制不能放坡时,可设置土壁支撑。此外,尽量避免在坑槽边缘堆置大量土方、材料和机械设备;坑槽开挖后不宜久露,应立即进行基础或地下结构的施工;滑坡地段的挖方,不宜在雨期施工,并应遵循先整治后开挖和由上至下的开挖顺序,严禁先切除坡脚和在滑坡体上弃土;如有危岩、孤石、崩塌体等不稳定的迹象时,应先妥善处理。
2.2 施工排水
在土方施工中,做好施工排水工作,保持土体干燥是尤为重要的。施工排水可分为明排水法和人工降低地下水位法两种。
明排水法:就是采用截、疏、抽的排水方法。截,是截住水流;疏,是疏干积水:抽,是在基坑开挖过程中,在坑底设置集水井,并沿坑底的周围开挖排水沟,使水流入集水井中,然后用水泵抽走。
人工降低地下水位是在基坑开挖前,先在基坑周围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,直到基础工程施工完毕为止。这样,可使基坑始终保持干燥状态,既防止流砂发生,又改善了工作条件。但降水前,应考虑到降水影响范围内的原有建筑物和构筑物可能产生附加沉降、位移,从而引起开裂、倾斜和倒塌,甚至地面塌陷,因此必要时应事先采取有效的防护措施。
2.3 填土压实
为使填土满足强度及水稳性的要求,必须合理设计填方边坡,选择正确的土料和填筑方法。有机物含量大的土壤、石膏或水溶性硫酸盐含量大于2%的土壤、冻结或液化状态的泥炭、粘土或粉状砂质粘土等,一般不作填土之用。填方工程应分层铺土压实,最好采用同类土壤填筑。如采用不同土壤填筑时,应将透水性较大的土壤置于透水性较小的土层之下。严禁将不同土壤不均匀地混杂在一起使用,以免在填方内形成水囊。
结束语
土石方工程的特点是工程量较大,而且又必须在其他分部分项工程施工之前完成土石方开挖,因此土石方工程施工应尽量选用先进的施工机具和合理的施工方法,并力争土方调配平衡,以降低工程成本,保证工程质量和工期。
参考文献
一、软土地基的涵义及桩基应用特征
软土地基是由淤泥、淤泥质土、杂填土或其他高压缩性及抗剪强度低的土构成的地基,具有强度变化缓慢、加荷载易变形,不均匀,变形速率大且承载力低,沉降量大等不良工程性质的软弱地基;软土地基在附加荷载作用下,逐渐排出孔隙水,使孔隙比变小而产生固结变形,随着土体超静孔隙水压力的逐渐扩散,土的有效应力增加,提前完成沉降或提高沉降速度。
天然软土地基上的浅基础往往不能满足整体稳定要求,一般会采用桩基础,其以它的大承载能力和抵御复杂荷载性质而成为建筑在软土中的主要基础形式,其巨大的刚度把荷载较均匀地传给下部各支撑,桩基础与其他基础相比具有施工较快,承载力高,投资较少,效果较好的特点;桩基础的施工根据荷载的大小与性质,上部结构的形式与使用要求及材料供应和施工条件等确定;在软土地基中优先使用桩基础应适当加大桩径,相对减少钢筋笼直径。
二、土木工程中软土地基桩基础的施工要点
结合某土木工程为例对软土地基桩基础的施工要点进行分析,
1、某土木工程概况。某工程建筑位于黄土地带,层高32层,根据地勘报告该场地平均标高为3.60m,场地淤泥软土地基的压缩性高,不能作为桩基持力层,第三层土层面起伏较大,且大部分区域第七层土缺失,采用现行的桩基处理方法对厚度较大的软土地基进行处理,一般采用换土垫层法、排水固结法、加固土桩粒料桩、挤密砂桩等方法处理,各种处理方法都有较强的针对性,处理方法选择是否合理,直接影响到建筑物的设计是否安全和节约。
2、换土垫层法施工要点。该工程处在软土地带,地下水埋深较高,岩层较深,中层又有较厚且承载力较差的粘土,当软弱土层厚度不很大时,可将基础以下卵石层以上的处理范围内的软弱土层部分或全部挖除,然后换填强度较大的土或其它稳定性能好、无侵蚀性的材料(通常是渗水性好的中粗砂)称为换填或垫层法。采用坚质的砾石和中粗砂级配方案进行回填,回填时采用搅拌机充分拌匀,且严格控制砂石中的含泥量不能大于3%,分层回填夯实且每层回填厚度为300mm左右,且采用平板振动器夯实,施工前M行试夯,得出稳定的下降指标;由于软土地基流塑性大,在钻孔过程中易破坏土体平衡,软弱土层向冲孔处滑移,因此最好把桩穿过淤泥层,打到淤泥土层处。本工程桩基施工过程中,钢护筒埋设是很重要的一环,护筒采用桩护筒,钢板厚大于6mm,直径比桩径大10~20cm,护筒用振动锤打入,护筒顶标高比起面标高20~30cm,为防止护筒在打入和成孔过程中发生卷口、压扁等现象,护筒顶端、底端以及筒身每隔2m处采用10mm厚的钢条加强,护筒周围填土必须分层压实,使其在钻孔过程中不能位移,同时护筒中心竖直线应与桩的中心线重合,平面误差控制在30mm内,竖直线倾斜不大于0.5%,护筒四周埋护好护桩,以便及时检查桩孔中心的情况,护桩要放在比较稳定的地方,尽量减少桩基施工时对护桩的影响。
在地基进行桩基钻孔时,开始时应适当控制进度,软弱地层钻进时易坍塌,因此应减慢速度,在粘土和沙砾及风化岩中钻进时,因土层较硬会引起钻头跳动,出现钻杆摆动较大和倾斜,在钻孔过程中发现倾斜,坍塌以及冒浆等现象时应立即停止钻进,采取有效措施后方可继续施工,检查孔口内泥浆的高度,保证孔洞泥浆面高出地下水位不少于50cm,及时查看护桩的桩位和孔位以及垂直度是否正确;在钻进过程中应该连续钻进,不能中途无故停钻,因机械故障需要停机的,孔内泥浆仍要循环,以防止塌孔,调整基础面积,减少基础埋深,加强基础的整体性和刚性,减轻荷载,增强上部结构的整体刚度和均匀对称性,合理设置沉降缝,管道穿越建筑处应预留足够尺寸或采用柔性接头;为避免遇到坍塌、倾斜、缩桩等问题,在软土地基上施工时可提高钢筋混凝土保护层厚度和浇筑质量。
3、加固土桩施工要点。本场地周边环境条件允许预制桩施工,桩型采用经济性优于预制钢筋混凝土方桩的高强预应力混凝土加固土桩,不同桩径的桩的长径比均控制在80左右。用深层拌和的专用机械,软土地基的局部范围用固化材料加以改善、加固,形成加固桩,使加固桩与桩间土形成复合地基,设计加固土桩只考虑其置换与应力集中效应,不考虑其固结排水与挤密作用,加固土桩的深度、直径、间距应经稳定性计算,并应满足工后沉降的要求。
4、粒料桩在桩的压入过程中,桩身周围土受剪切而发生重塑,土的强度降低为重塑土的残余强度,当压桩过程出现一定时间的停顿或休止时,扰动土部分强度恢复,压桩力常常大幅度增长,本工程二、三节接桩采用砂、砂砾、碎石、废渣等散粒材料,以专用震动沉管机或水震冲器来成桩,使粒料桩与周围的地基形成复合地基,粒料桩对地基有置换、挤密和竖向排水作用。粒料桩的深度、直径、间距,应经稳定及沉降计算来确定,地质条件对施工方法的适应性不清楚时,应通过试桩加以核查。
5、挤密砂桩、碎石桩加固施工要点。当选择第八层为桩基持力层,预制桩若需穿过第七层厚度较大的区域,沉桩有相对难度,需考虑相当的桩身结构强度和施工机械,挤密砂桩可确保本工程桩基施工质量,挤密砂桩属于复合地基的一种,当软土层较厚且换填处理比较困难,地基土属于非饱和粘性土或砂土时,采用挤密砂桩或碎石桩加固法,可以使地基土密实,容重增加,孔隙比减少,防止砂土在地震或受震动时液化,提高地基土的抗剪强度和水平抵抗力,减少固结沉降,使地基变均匀。
结束语:
综上所述,桩基础施工质量是整个土木工程质量的关键。随着城市化建设进程的加快,促进了建筑业的发展,使得我国的高层建筑越来越多,其中经常会遇到软土地基,所以对高层建筑施工质量也提出了更高要求,因此必须加强对土木工程中软土地基桩基础的施工要点进行分析。
参考文献:
一、土木工程分析中的施工力学
(一)力学和数学基础
在土木工程中,施工力学是以时变力学为基础的。因为在具体分析过程中,施工力学所分析的对象会随着时间的变化而变化。力学本身也是一个不断发展变化的学科,在这个过程中,还会衍生出许多新的理论。这些理论大多数都建立在分析对象会随着时间推移而变化的基础上,但是力学原理的内部参数却不会发生变化,也就是说其内部参数是恒定的。但是随着科学技术的发展进步,原有的一些理论已经逐渐无法满足需求,对力学分析对象的研究将越来越强调对内部参数变化规律的研究,时变力学在这样的背景下产生。在现代生产生活中,大型工程项目、高科技新型器件以及机械动力等的分析都是以时变力学为基础的。在现代化土木工程中,线弹性、物性、非线性等时变力学的分析是其时变力学分析的主要内容。
在现代化土木工程分析中,还需要借助数学方面的知识。在具体工程施工中,包括了对土木工程中的物理参数、几何参数等的分析,在分析过程中采用了微积分中的方程式,由此可见,在土木工程分析中,也包含了时变数学的内容。在土木工程分析中,时变数学的施工分析还有一些难题需要克服,因此在具体的工作中还应该要加强对相关问题的分析和探讨。
(二)土木工程施工分析中的力学效应
在土木工程分析中力学效应可以分为时效和路效两种。第一,时效。时效指的是同一个建筑结构,由于施工中所采用的方案不同,其施工力学的分析结果也会有所不同,力学状态也会有所差别。比如,在土木工程施工中,建筑材料的粘性、建筑结构的热传导等因素都会因为时间的不同而有所差异,这就是产生施工力学的时效因素。第二,路效。路效指的是在具体工程施工中,因为施工方案的不同,施工结构和施工力学的分析结果也会有所区别,力学状态也不同。在具体的工程施工中,材料的几何性质等都是产生施工力学路效的原因。
二、土木工程分析中的时变力学
(一)物性时变力学
在土木工程施工中,部分建筑材料的物理性质会随着时间的变化而变化,对这部分建筑材料的施工分析就属于物性时变力学分析。比如,混凝土等建筑材料,在施工后一段时间内,其物理性质会发生一定的变化,那么其施工分析就是物性时变力学分析。在对这一类的时变力学分析中,应该要注意对时间函数的辨别,如果有时间函数那么就可以直接采用力学方程式进行计算。
(二)线弹性时变力学
在土木工程施工中,如果所采用的建筑材料具有线弹性和无热效应。在工程施工中,施工的周期远远长于系统的自振周期,那么在时变力学分析中,可以忽视惯性效应,采用静力学分析,在这种情况下对土木工程的施工分析就属于线弹性时变力学。在传统分析方法中,对这类问题的分析原本采用的是空间变量方程,但是现在由于物理参数和几何域会随时间的变化而变化,因此,在具体的分析和计算中引入了时间变量参数。
(四)非线性时变力学
在土木工程施工中,部分建筑施工材料具有非线性特征,那么对这类材料的施工分析就属于非线性时变力学分析。比如混凝土、岩土介质等都是具有非线性特点的材料,在其基坑开挖等施工中,可以采用粘弹性时变力学分析,也可以采用积分转换。在非线性时变力学计算中,最后计算出的值会受到来自多方面因素的影响,包括了加载过程、几何域、物理参数等。事实上,在非线性分析中,时变分析和传统分析方法所得的结果是不同的。
非线性包括了物理、边界和几何的非线性,而且这几种不同类型的非线性中又包含了诸多小的分类。在具体的计算过程中,可以采用变系数非线性偏微分方程式。
(五)时变动力学
三、结语
综上所述,施工力学和时变力学的分析是土木工程分析中的重要组成部分,做好施工力学和时变力学的分析,对优化设计方案,确保施工安全、提高工程质量都具有重要意义。随着我国建筑行业的不断发展,对土木工程的安全性将提出更高的要求,这就需要研究人员对相关力学问题展开进一步探讨,实现土木工程力学分析的科学化和规范化发展,谋求我国建筑行业更好地发展。
参考文献
[1]党济国.土木工程分析的施工力学与时变力学基础[J].建材发展导向(下),2013(05)
1.引言
国外土木工程施工控制技术的研究和应用较早,其施工控制已纳入常规施工管理工作之中,形成监控、预报、反馈、分析、调整的施工控制系统。国内的施工控制在部分领域已取得一定的成果,但就整个土木工程领域而言,还处于刚刚起步阶段,主要存在以下问题:
(1) 理论研究还不能适应工程建设的需要,由于施工控制涉及多个学科领域。特别是非线性分析、反馈分析、最优控制、系统识别、材性分析等,目前既有一般性基础理论的研究,又有应用性理论的研究,但缺乏系统的集成和有价值的应用。
(2) 缺少验收标准与规范。一些领域对施工控制缺乏概念和思维方式,更无标准可言。也有一些领域有一般性的标准,但对大多的创造第一的工程仍缺少足够的科研准备。对于施工控制的标准如何提出,不仅涉及到长期发展问题,也涉及到一个可操作性的问题。但有一点就是要对没有经验借鉴的工程必须全面贯彻施工控制,避免出现重大决策的错误。
(3) 管理体制问题。主要存在的问题是多头管理,管理责任不能落实,缺乏对施工控制的高度重视,对特大型工程前期研究不够,对工程的解剖不够细致。要想解决这类问题,唯一的办法就是实现设计、施工总承包的管理思想.使管理责任明确并得到落实。强调施工单位应采取主动控制,使责、权、利能够达到系统的统一。
2.深基坑支护设计
对于建筑的深基坑支护设计,就目前而言,一般并不包括在施工图合同内容中。设计单位根据建筑总平面图所标定的、相邻既有建筑物或构筑物的分布情况,结合基坑侧壁的土质和高度,在旋工图上提出有关支护的原则性意见和建议;具体的工作则由施工单位自行解决或另行委托专项支护设计。据了解。目前已经有专业的计算机应用程序在深基坑支护设计中得到应用,只是相当比例的设计院没有配备;这其中固然有技术风险与经济收益不相称的实际因素。但这种现状与当今深基坑支护技术的发展趋势、以及城市施工现场条件严重背离, 对设计人员消化吸收新的支护技术尤其不利,应当引起设计院管理层与设计人员的重视、并尽快加以改进。
3.钻孔灌注桩基础
高层建筑普遍采用的钻孔灌注桩基础的设计,通常设计人员在施工图上一般对施工机具的选用并未加以明确限定,任由建设单位选择;而建设单位从节省造价的出发点考虑,最终选择的工程桩成孔机具多是涡锥钻,且实质上是以个体单机为单位的涡锥钻。结果导致施工图上标明的工艺指标难以做到严格控制。不可避免地出现较多数量问题桩,桩承载力也不能充分形成:至于工作面的整洁更是无从谈起,烂泥污水充斥基坑,施工进度缓慢。事实上,更加先进的施工工艺一旋挖一已经在本市投入应用;考察西高新技术开发区某些施工现场,由于采用了先进进口旋挖机具:首先,设备和旋工工艺先进、人为不确定因素很少,使成孔质量得到了充分保证,桩孔的垂直度、孔底清渣程度等各项指标非常令人满意。其次。对比于同桩径、同桩长的涡锥成孔桩。单桩极限承载力一般要提高将近百分之四十至五十(静压检验数据),这足以抵消因机具费用较高而增加的单桩造价;折算成单位极限承载力造价,则两者接近或持平。第三,对比某两个基坑作业面面积相近的工地。两台旋挖机具日成桩数与最大密度排布的涡锥成桩数量相当(均为l8根),而且前者提出的泥土即时可以装车运出工地,综合效率高于后者。第四,施工现场异常整洁,地面无泥,只有少量的清水可很容易地有组织排除。基于以上的对比,本人认为,旋挖成桩工艺的先进性十分明显;设计人员应该在施工图上明确对先进施工机具的选择。同时又因为旋挖成桩单桩成本较高.应注意提出较全面的对比数据。以说服建设单位接受。
4.结语及发展展望
土木工程专业作为当前社会的一个发展比较成熟完善的传统专业,,同时也是一个紧跟时代步伐,高新技术日新月异,有着无限发展前景的热门专业。随着职业教育的发展,力学基础已经成为建筑工程、道桥工程、水利工程、市政工程等工科类专业中一门不可缺少的基础课,所以学本专业的每一个学生必须学好专业基础课——《土木工程——力学基础》。但我们都知道中职学校学生是经过参加中考层层选拔后剩下来的学生,再说前期数学和物理没学好,在学力学这门课程本身就有很大困难,许多学生的基础查、学习的主动性不强、觉得枯燥无味、以为这门基础课对建筑工程专业没有多少帮助、就忽略了这门课程、甚至不感兴趣,力学基础差已经是一种比较普遍的现象。作为一名长期从事教学第一线的中职《土木工程——力学基础》教师,本着“以素质教育为基础,以就业为导向、以能力为本位、以学生为主体”的教学理念,改革《建筑力学》教学体系,改变传统的教学方法和手段,实现中职教育的培养目标,切实研制出合理的教法,显得至关重要!教师在课堂教学中充分调动他们学习的主动性和积极性,使他们有信心地去学好《土木工程——力学基础》,下面就我多年来的教学实践谈谈我在新课改下的几点教学方法。
我们都知道:教学方法是教师和学生为了实现共同的教学目标,完成共同的教学任务,在教学过程中运用的方式与手段的总称。作为一名教师,我们在教学过程中,不仅要使学生“知其然”,还要使学生“知其所以然”,所以在我的《土木工程——力学基础》课堂教学中,我主要采用了游戏教学法、讨论教学法、直观演示法、分组教学法。
一、游戏教学法
我们常说寓教于乐,游戏教学法就是以游戏的形式,使学生在激烈的竞赛中,在无比的兴奋中,不知不觉中学到了教材中的内容。如:在学力平衡公理时,采用了这两个游戏:
游戏1:单腿站立 游戏2:单指顶球
【结论】:让学生通过游戏分组讨论得出二力平衡的公理:作用在同一个物体上的两个力,使该物体处于平衡状态的条件是:这两个力大小相等、方向相反,作用在同一条直线上。
理论联系实际,通过游戏的方法,知识源于生活,从学生熟悉的场景入手切入知识点,提高对新知识学习的亲切感;同时为学生提供了自主探索、观察与思考、发现、表达的机会,激发了学生的参与意识和积极性;并且轻松愉快地获得知识!
二、讨论教学法
讨论教学法是在教师的精心准备和指导下,为实现一定的教学目标,通过预先的设计与组织,启发学生就特定问题发表自己的见解,以培养学生的独立思考能力和创新精神。讨论式教学的环节包括:设计问题、提供资料、启发思路、得出结论。比如:在学习作用与反作用公理时我就采用了讨论教学法。具体如下:
【交流与讨论】女生现场演示单腿站立(配合导学提纲)
师:这位女生受到W和FN力是什么关系?
生:二力平衡。
师:凳面对女生的支持力FN和女生对凳面的压力FN,又有什么关系?
【导出概念】:作用与反作用公理:两个物体间的作用力与反作用力总是同时存在,它们大小相等,方向相反,沿同一条直线,分别作用在两个物体上。
再通过活动:比比谁的眼力好?
【学生讨论】【老师补充引导】【得出结论】
师:二力平衡和作用与反作用这两个公理有什么异同点?
相同点:这两个力大小相等,方向相反,作用在同一条直线上。
有本质区别:二力平衡是作用在一个物体上,作用力与反作用力是作用在两个不同的物体上。
整个教学过程由学生讨论,观察思考,得出结论。让学生在自主探究、合作交流中构建自己的认识体系,同时,获得了积极的情感体验。
三、直观演示法
直观演示法是指相对于抽象的说教的教学原则或方法,具体地讲有图文并茂教学法,利用挂图法,实物演示教学法,多媒体教学法,现场参观教学法,视频教学法等等。比如说在学习平衡的概念的时候,我采用直观教学法,给出平衡图片:
师:这些物体各处于什么状态?(PPT播放图片)
静止桌上的花瓶,静止的岩石,匀速行驶的列车,匀速起吊货物的起重机。
生:平衡状态。
【导出概念】:平衡状态的概念:是指物体相对于地球保持静止或作匀速直线运动的状态。
我采用了直观演示教学法:以“疑”激趣,知识来源于生活,抓住学生年龄特征,将生活中熟悉的图片,激发了学生的参与动机。引发学生强烈的兴奋感和亲切感,营造积极、活跃、向上的学习氛围。
四、分层教学法
分层教学法是指在学生知识基础、智力因素和非智力因素存在明显差异的情况下,教师有针对性地实施分层教学,从而达到不同层次教学目标的一种教学方法。它既能使所有学生达到《课程标准》规定的基本要求,又能使《土木工程——力学基础》学习较好的学生得到进一步发展,使所有学生从知识、技能和能力方面普遍提高。分层教学使每个层次的学生都能够获得成功的体验,这种愉快的情绪,极大优化了教师与学生的关系,从而提高教师与学生之间合作与交流的效率。比如在学习《木秤的制作》的时候,我把学生分成4组,每组学生中都有A、B、C、三层 ,在制作过程中,学生按照以下三个步骤进行制作
步骤一:尝试制作(成品秤)
步骤二:理解制作(原理)
注意一:找出重心点 注意
二:求出零起点注意三:刻出秤花点(标准砝码)
步骤三:归纳总结(步骤)
挂好吊钩点找出重心点 定下秤纽点 求出零起点 刻出秤花点
我把学生分成A、B、C三层,A层要求会制作一种刻度的木秤;B层要求在理解木秤原理和制作步骤的基础上,会制作二种刻度木秤的制作;C层要求在充分理解木秤原理和制作步骤的基础上,不仅能熟练准确地制作二种刻度以及更大刻度的木秤,还要求能在现实生活中运用。
实践证明,在中职《土木工程——力学基础》课堂教学中,采用游戏教学法、讨论教学法、直观演示法、分组教学法,不仅全面贯彻了国家关于新课改的教学理念,还能使教师在课堂教学中充分调动学生的学习主动性和积极性,让他们有信心去学好《土木工程——力学基础》。
引言:
在土木工程的施工过程中,基础施工内容通常包括常见的基础施工内容包括场地的平整、基坑、路基与管沟的开挖、地坪、人防工程开挖、路基等的填土以及基坑回填等,除此之外还有一些辅助工程:降排水工程、基坑支护工程等。土木工程施工的显著特点就是:条件复杂、工程量大、劳动相对繁重,并且,在工程施工过程中受很多因素的影响很严重,如:水文因素、气候、地质、地下障碍、场地限制等,从而使施工的难度加大。因此,详细分析各项技术资料(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)是土木工程施工前必要的功课,多次进行现场调查并核对数据,施工工程中要根据施工条件的实际情况,作出科学、经济、合理的施工技术方案,使工程质量得以保证,效率得以提高。
一、土木工程基础施工工艺及技术的要求
土木工程的基础施工包括:开挖、支护、土壁稳定、排水、填土与压实以及基础混凝土灌注等主要工艺内容。
“分层开挖,先撑后挖” 是基坑的土方开挖要遵循的基本原则。先确定开挖的合理顺序和适宜的分层厚度,避免对地基土的扰动,然后才能连续施工。检查控制是开挖过程中必不可少的工作。其次,应采取科学降水措施,做好地下水位以下的挖土工作。填土压实过程中,一定要做好选料和压实工作。选择土料石时要注意在碎石或砂土及含水量相同的条件下,可以选用建筑涂料作为与压实要求相同的黏性土,并注意必须压实,当天建筑当天压实,必须符合规定压实,填土由高到低进行,由上到下对整个宽度图层分层压实。
二、土木工程基础施工技术要点
1、基坑基槽上方土方开挖技术
影响土方边坡的因素主要有施工场地土质,建筑开挖深度,降水排水状况甚至气候条件等。在图纸正确无偏差的情况下,而且浅基坑开挖深度不大与规定的深度,可以不放坡或加以支撑。但如果是深基坑开挖时,为了确保稳定性通常要求增设临时支护,或采用预制水泥板、双排灌注桩等来挡土,以保证透水挡土支护的稳定性,用悬臂或锚拉式支护结构支撑止水挡土结构。要遵循由上至下开挖顺序,严格禁止先切除坡脚和在滑坡体上弃土。挖土时运用机械也有一定要求和技巧。场地清理和平整、开挖深度在1.5m以内的基坑,填平沟坑以及配合铲运机、挖土机工作主要运用推土机来完成。一般采用槽形推土法、多铲集运法、下坡推土法、并列推土法、铲刀附加侧板推土法等。而大面积场地平整,开挖大型基坑填筑堤坝和路基则由铲运机来完成。采用环形路线和“8”字形路线。最适宜于开挖含水量不超过27%的松土和普通土。常用的施工方法有助铲法、跨铲法、下坡铲土法等。
2、基坑支护的技术要点
(1)基坑开挖后续施工的重要保证是基坑土壁的稳定性。平衡土体内粘结力与摩擦力是基坑土壁稳定的要点,如果失衡严重,会导致基坑塌方,极可能造成严重人员伤亡事故。所以,一定要保证放足边坡,并按要求留设边坡,确保土壁稳定。(2)采用科学的土壁支撑方法。土壁支撑方法:横撑、板桩、灌注桩、深层搅拌桩、地下连续墙等。(3)合理的边坡坡度设计。边坡的坡度设计要基于施工场地的实际情况,参考当地土质,施工条件等诸多因素而定。例如,明沟排水、人工挖土或机械在坑上边挖土时边坡应平缓些,粘性土的边坡要陡些;当基坑附近有主要建筑物时,边坡应取h1.0~h1.5;在无地下水且工期短的情况下,可留设直槽而不放坡时,其开挖深度不得超过下列数值:密实、中密实的砂土和碎石类土(充填物为砂土)为lm;硬塑、可塑的轻亚粘土及亚粘土为1.25m;硬粘、可塑的粘土和碎石类土(充填物为粘性土为1.5m:坚硬的粘土为2m。还要减少土方量,缩小施工面,并在基坑处设置支护结构。如遇雨季不良气候时,不宜对滑坡地段进行挖土,一旦发生危险必须立刻停止挖土,要立即采取应对措施妥善处理。
3、排水技术要点
保持土体干燥在土木工程施工中最为关键。施工排水一般可分为明排水和人工降低地下水位两种方法。明排水是用截、疏、抽进行排水的方法。即截住水流,疏干积水,并在基坑开挖时,在基坑底部设置排水沟和集水井,使水经过排水沟进入集水井,然后用水泵抽水。采用人工降低地下水位法,是在基坑开挖前,在基坑周围事先埋填滤水管,利用水泵抽水,使地下水位始终保持在坑底以下,直到基础工程施工完毕为止。排水后不仅施工条件得到改善,而且基坑土体保持干燥的状态,防止事故发生。在排水前要注意的是,要充分考虑降水是否会导致原有建筑物的附加沉降、位移,从而引起开裂、倾斜甚至倒塌等可能情况的发生。因此,事先一定要采取必要的有效防护措施。
4、填土与压实技术要点
基础施工必须使用正确的土料填筑方法,设计科学合理的填方边坡,才能满足填土强度及水稳性的要求。填土时用同类土壤填土填筑最好,一般不用有机物含量大的土壤、石膏或水溶性硫酸盐含量大于2%的土壤、冻结或液化状态的泥炭、粘土或粉状砂质粘土等,填方时应分层铺土压实。在用不同土壤填筑时,应把透水性较小的土壤置于透水性较大的土层之上。为了避免在填方内形成水囊,禁止将不同土壤不均匀地混杂在一起使用。
5、混凝土灌注施工技术要点
基础混凝土的浇筑是挖土施工之后将要进行的工作,采用集中搅拌,运用混凝土运送泵或混凝土车运输等主要浇筑方法。 加工钢筋笼时所用的钢筋需要提前在实验室进行多次试验,在实验结果可信之后,还要在施工现场对外观及质量进行检测评价。要在室内操作低温焊接钢筋,完全冷却后再拿出室内。焊接完成后集中下料,用吊车整体吊装运送。在清孔一小时内采用导管法开始灌注,混凝土封顶灌注应采用剪球法。
三、创新的土木工程基础施工技术
贯穿在整个施工过程中的是传统的土木工程基础施工技术,包括地基基础施工技术、混凝土结构施工技术和钢结构施工技术。现代建筑对于新型施工技术提出了更高要求,逐渐发展起了新型深基坑支挡技术等众多新的基础施工技术,在桩、桩-锚支挡体系建立和支挡与承重结构一体化等方面取得较大发展,在土木工程基础施工中具有十分重要的意义。对工程经济效益有积极影响的例如:新型预应力技术,形成了有粘结体预应力体系和无粘结体预应力体系。未来基础施工技术将更大的提升经济技术的合理性。
结语:
土木工程的工程量非常大,掌握施工中的基础技术要点是降低工程成本、保证工程质量和工期的重要前提,因而至关重要。在基础施工过程中,研究的理论还不能完全适用于土木工程实践的要求,还缺乏一定的建筑验收标准,管理体系和相关规范还存在一些漏洞等等,针对这些问题,技术人员还要不断努力发展和完善基础施工技术,不断研发创新施工技术,并应用到实际土木工程施工中,大量总结以往的经验和教训,从中得到新的启示并予以灵活运用。
参考文献:
随着经济的发展和社会的进步,土木工程的内涵越来越广,包含的类别也越来越多,结构越来越复杂。土木工程也可叫做建造工程,先进的装备在工程中不断被采用,土木工程实践经验越来越丰富。房屋建筑及柱基的施工是土木工程施工中很重要的部分,无论在设计阶段,还是在施工设备的选择阶段,或者是施工技术的选择阶段,都要进行优化比选。
1.土木工程的含义
工程建设的对象和施工技术活动都可以叫做土木工程,这门学科综合了各类工程的施工技术。它包含两方面得内容:一是施工技术,从勘测、设计、施工以及工程完工后的收尾处理(收尾处理包括保养和维修等);二是工程包含很多分支,又构成了工程建设的不同对象,又构成了工程建设的不同对象,由于工程建设的对象类别不同,房屋、铁道、道路、桥梁、港口、市政等等。
2.房屋建筑的施工技术和设计
房屋建筑作为土木工程的重要组成部分之一,各类多层的工业和民用建筑中广泛采用举架式结构,下面就举架式结构在施工技术和设计中应注意的问题进行分析。
2.1框架结构的特点及设计时应注意的问题
在我国框架结构主要由钢筋混凝土构成,通过合理的设计及力学分析,可使建筑物的框架具有优良的延性,这种结构的显著优点是抗震性能好。梁柱是构成框架式结构的关键要素,由于其截面小,导致结构承载力很大,类似于竖向悬臂剪切梁的受力情况,楼层越高,纵向和横向的力越大,梁柱承受的力就越大。框架结构选择填充法对墙体进行施工,在装饰中可以较自由的安排空间,多层构架整体性好,但梁柱的弯矩和剪力随着结构高度增加而加大,导致配筋量和梁柱截面都变大,在造价方面产生不利影响,所以在设计时要确定最佳楼层高度。
2.2房屋建筑的施工技术
对称均匀布置结构,以防止结构产生扭转,此外,在需要进行抗震设计时,应加大梁截面积,同时加强结点的连接强度,采用合理的填充材料,以及加大填充材料和墙体的连接强度,以避免地震中因框架受力填充材料脱落。
3.桩基施工技术和设计的联系
3.1深基坑支护的相关研究
目前深基坑的支护设计内容通常不包括在施工图合同中,设计单位在做深基坑支护的设计时,应结合施工的部署和施工技术进行。在施工组织设计的建筑总平面图中,我们可以知道已建的建筑物和构筑物的具置,再根据基坑侧壁的高度以及基坑的土质情况,来确定在施工图设计过程中支护的相关规则和细节,再由施工单位进行优化二次设计。此时施工单位或自行进行深化设计或者外委相关有资质的设计单位进行专项支护设计。随着当代信息技术的发展,计算机被广泛的应用在工程领域,深基坑的支护设计方面的新型计算机应用程序得到广泛的应用,但也有一些设计院没有采用这种新的方式进行设计工作,主要原因包括三个,一是采用新技术需要承担技术风险,二是经济效益不明显,三是城市施工现场条件复杂。这些方面造成一些设计人员不愿意接受采用计算机的方式进行设计。然而采用计算机程序进行深基坑支护设计,是技术进步发展的趋势,所以设计院一定要注重新技术的推广,以提高工作的质量和效率。
3.2钻孔灌注桩基础的相关研究
钻孔灌注桩基础特别适用于建筑物层数比较多的情况,在基础设计施工图上,一般情况下设计人员不对施工机具的配置进行详细的说明,也不加以限制,建设单位可以根据自身的装备自由选择。建设单位在选择施工方案时,通常从技术可行、经济合理的角度出发,大多情况下采用工程桩成孔机的成本力求最小,所以漩涡钻一般被优先的选用。通常漩涡钻因为施工条件有限,所以很难达到施工图的要求,特别是一些工艺指标难以实现。桩的承载能力不足,施工现场的作业面赃污,烂泥污水进入灌注桩的基坑,桩基的质量问题难以保证等,都是发生返工的现象,这样直接导致了工程进度的耽误。
目前,比较先进的施工技术“旋挖”在很多工程中已经采用,通过对这些采用此技术的施工现场进行参观考察,可以了解到这种技术采用的是国外的先进机具,所以在施工中具有很多优点:(1)通过采用先进的机械和控制系统,大大减少了人的主观影响因素,从而保证了桩孔的质量,孔底部的清洁,孔的垂直精准度。(2)在静压实验室中,旋挖机的单桩最大承载能力通常比旋锥桩的高很多,大约在40%-50%。虽然旋挖机的费用较高,但是和旋锥桩相比,单桩要求数量少,工程造价也相应的减少。所以在二种相同桩径和相同桩长的情况下,采用旋挖机所产生的经济效益更加直观。(3)在二个基坑的施工面积几乎相同的情况下,一个使用二台旋挖机,另一个以最大密度布置旋锥机,发现二个作业面完成的桩数相同,但采用旋挖机挖出的残土可以直接装车,可及时运出施工作业面,所以还是前者的经济效益明显。(4)采用旋挖机施工的作业面,施工现场清洁。笔者认为,通过二种施工机具的对比,可以发现旋挖机具有很多的优势,所以在施工图上,设计人员在做施工图设计的时候,有必要标示机具的选择要求。因为旋挖机施工单桩价格较贵,所以设计人员要为某些建设单位提供二种机具的施工相关数据的对比,以便在施工中节省成本。
4.注意设计和施工的协调
特别是在设计的时候,要明确设计人员的实际目的和施工人员的作业过程是否存在矛盾,要进行可行性分析。设计人员为了避免矛盾发生,要在施工图中明确,下面举一例子来说明:某工程施工过程中,要完成对两个地梁进行设计,他们方向不同,但是高度却是完全一样的,在基础设计过程中,这样处理并不会产生错误,但是在施工过程中,由于二个地梁处于同一水平面,其中一个地梁钢筋必然要穿过另一个地梁,此时两个地梁钢筋理论上应该处于同一水平面,但在实际施工过程中,这样垂直的穿过必然会导致二个地梁不能处于同一高度,所以通过设计施工图的说明,可以将其中一个地梁的高度提升一个钢筋直径的高度。如果设计图纸上加以说明,这类问题很容易通过设计加以解决。技术交底和图纸会审后才能进行施工,这项工作量大,涉及人员多,交底内容和交底对象繁琐。本人认为设计人员要特别注意设计交底,对于设计变更及时发放设计变更通知单,以免在工作中由此产生歧义,还要注意一些富有实际现场施工经验的技术人员的意见,某些情况下他们提出的问题可以很好的解决施工中的技术矛盾,做到事前控制。
5.结束语
房屋建筑及柱基的施工是土木工程施工中很重要的部分,本文以房屋建筑及柱基的设计及施工为例进行论述,同时明确了设计和施工时的相互协调的方面,工程的设计人员及施工管理人员必须要综合考虑,在施工中积极采用事前控制等,才能保质保量的完成工程。■
【参考文献】
一、 引言
当代社会,在经济迅速发展的背景下,人们对生活水平的要求也日益提高,土木工程作为城市发展的重要支撑,成为发展所需的空间和物质的供给源之一。人们对土木工程的要求已经不仅仅徘徊在实用性上,与此同时土木工程的合理性,人性化以及其本身的发展空间和品质直接影响了一个城市的硬件基础和可投资潜力,越来越受到人们的关注。而土木工程的基础建设,正是衡量这些指标的一个重要标准,由此可见土木工程中基础建设的重要性。
本文将结合多年土木工程基础建设经验,从几个方面对现代化城市中的土木工程和工程中基础建设的独特地位进行分析,阐述在土木工程中基础建设的重要性。并且根据土木工程在现实中的进行步骤 ,对每一步中保证基础建设质量给出了切实可行的建议。
二、 土木工程基础建设的重要性
如果我们把一个城市看做一个生命体,那么基础建设就犹如维持生物生存的基本生理系统,交通和通讯是这个生命体的脉络和神经,给排水系统就是为生命体运输营养和排泄废物的消化道和泌尿系统,电力则是当人不让的提供动力的血液循环系统。这样的比喻在业内得到大家的广泛认同。而这几大方面都要倚仗土木工程为其提供物质载体,可以说,土木工程就是城市这个庞大的生命体的血肉骨架,承载了所有的系统组织和器官,为城市的生机勃到了重大的贡献。基础建设,就是每一项土木工程的生理系统,对一项工程是否能够有效运转提供了重要基础。
基础建设在土木工程的重要性具体体现在以下几个方面:
1. “想要富,先修路”
可见,基础建设可以有效的带动一个城市乃至国家的经济发展,并且也能有效的体现该地区的经济现状和发展潜力。根据现有的经验,一个地区的物质富足程度与基础建设的完备程度往往成正比。基础建设的完备可以为人民的生活提供便利的条件,这往往是社会经济和文化进步的一个表现。具体到每一项土木工程,基础建设的质量和合理性体现了该项目是否能够达到人们居住和使用的要求,以及是否能够为增强该城市发展潜力做贡献。基础建设优秀的土木工程累积起来就能够创造整个城市和地区的高品质的基础建设,为城市发展提供了坚实的支持力。
2. 基础建设是衡量现代化的有效指标
现代化的程度是由先进的生产力所标志的,而当代的生产力必定是由电气化产业和科技产业带动的。而这些产业都必定要由基础建设支持,由此可见,基础建设对生产力发展起到了积极的支持作用。可以说,想要提高城市的现代化水平,就要从提高基础建设水平入手,打好基础,逐步提高,使土木工程中的基础建设真正为国民经济发展的重要保障。
3. 基础建设提高了社会的福利效应
基础建设不是为了某一个个人或者某一单独的利益团体所建设的,而是为了惠及整个社会,不会为了给一部分人提供服务就影响另外一部分人享受福利,可以在最大程度上增大受益者群体。这样的准公共物品性质,可以提高整个城市乃至国家的国民生活质量。可见,基础建设,对社会福利发展和提高人民生活幸福度具有十分突出和特别的作用,应当是一个城市或地区乃至国家建设的重中之重。而在每项土木工程中,基础建设正是使这项工程的福利效应得到了大幅的提高。
除此之外,土木工程中的基础建设具有经济带动作用。因为基础建设涉及到的关联产业多,例如建材业,原材料业等等施工相关产业,以及后期采购中所关系到的多个产业。而且基础建设往往规模较大,需求量较多,可以带动多项产业共同发展。并且其为劳动密集性建设,可以带动其他产业的产量和剩余劳动力,为社会提供了就业机会。这也是从另外一个角度体现了土木工程中的基础建设的社会福利性。
三、 进行土木工程建设的基础建设的注意事项
1. 在设计方面应重点突出,统筹兼顾
在一项土木工程的设计中,应有意识的将基础建设设计作为工作中的重点之一来进行规划。在对周边环境有良好的考察的基础上,要使基础建设的布局和施工要求根据周边环境做出尽量详尽切实的计划,并且能够在与周围相融合的基础上发挥其自身的特色作用,保证提高整个土木工程的实用性和协调性。另外,一个优秀的设计要在设计中从施工材料和方法以及达到的效果上体现对环境、意境和使用者的效益的关心和周到。一项真正优秀的工程必须要兼顾实用性,美观性,合理性和可发展性等等各个方面,这是在基础建设的设计要特别注意的。
2. 在资金预算和使用方面,要做到预算合理,分配科学
在工程的规划和设计的过程中,经费预算是一个必备的项目。基础工程作为一项重要的建设部分,其预算也必定会成为经费支出运算的一部分。在这项预算中,应根据实际情况和设计中所限定的材料和方法做系统,真实的运算,既不能偷工减料减少支出而留下安全隐患,也不能一味的铺张浪费充场面。要做到,朴实,得当,合理,科学。另外需要特别注意的是,基础建设要在设计和预算中考虑到使用抗磨损的材料,以免在高频率的使用中形成庞大的维护费用。
3. 在施工过程中,要严格按照规范操作
一些开发商为节约开支或减短施工周期,而偷工减料或者在基础建设环节草草了事,不尊重原本的设计方案。使土木工程在施工过程走了样,失去了基础建设优势,严重破坏了一项工程的整体设计思路,影响了其实用性和效用性,使基础建设品质严重下降。这种投机取巧,目光短浅的行为必须要在施工中杜绝,这就要求必须要对开发商作出明确的要求,禁止其对设计的任意篡改。
4. 成立专业机构,进行实时监管
为保障基础建设的质量应成立由土木工程和基础建设的专业人士组成的专门的监管机构,从设计、预算到施工以及后期审核等各个环节全程有专人负责,进行实时的监督和知道。首先,在设计阶段就要着重的对方案中的基础建设进行可行性和实用性评估,并且对方案中不合理的地方及时进行纠正。另外,在施工过程中,要有一定的标准,从施工质量,是否尊重原设计,是否适当使用材料,合理分配资金,杜绝中饱私囊和偷工减料等行为,保证工程施工的规范性。最后,要在施工结束后对施工质量和效果进行检查评估,如发现在使用中可能存在任何隐患,要积极进行讨论,研究改良方案或对使用中应注意的事项给出合理化建议。
四、 总结
通过上述的分析可以得出基础建设在现代化土木工程建设中起到十分重要的作用,不仅仅是一项土木工程是否成功的一个衡量指标,甚至已然成为一个城市、地区乃至国家的发展水平的一项重要的标志,并且为社会提供了有效的社会福利。总之,土木工程中的基础建设已近在不经意间渗透到了人们的生活中,方便人们的生活,惠及整个社会。因此在土木工程的建设过程中必须从设计到完工,层层把关,确保基础建设质量,为土木工程锦上添花。相信在相关工作者的不断努力下,土木工程中基础建设会取得长足的发展。
参考文献:
[1]张馨,袁星侯 论公共基础设施投资多元化[J] 厦门大学学报哲学社会科学版 2000
中图分类号:S611文献标识码: A
引言
土木建筑工程在进行施工的时候对其安全性和耐久性是有着非常严格的要求,但是,近年来,在经济快速发展的情况下,土木建筑工程项目数量在不断增多,这样就使得在很多的情况下,工程的质量是无法进行保证的,因此,对土木建筑工程进行安全检测,同时进行管理体制建设是非常必要的。
一、土建结构工程的安全性
(一)、结构设计规范的安全设置水准
结构构件承载能力的安全性是和结构构件安全水准有很大的关系,国家的相关规定对结构要承担的荷载标准值是有一定的要求,因此,在进行建筑施工的时候对结构的承载能力是有一定的要求。对不同的建筑物结构的承载能力也是不同的,随着经济和社会的不断发展,结构的承载荷载也在不断发生着改变,这样是为了更好的保证建筑物的安全性。结构荷载和施工材料的强度有很大的关系,这样就使得在进行荷载计算的时候,对构件的荷载标准值能够进行系数的放大,对结构构件的固有承载能力进行更好的计算,同时也能更好的将构件材料的强度控制在一定的范围内。安全系数越大就说明结构构件的安全程度越高。
(二)、结构设计规范的概率可靠度设计方法
在进行建筑结构设计的时候,要保证设计规范非常可靠,同时,要对各个行业的设计规范进行统一,这样能够更好的保证结构设计的可靠性。在对结构设计规范进行研究的时候,对其可靠度要进行很好的分析,这样能够更好的在设计的时候提出疑问,将出现的问题进行解决。我国在相关的规范方面可靠度是非常好的,因此,也能够保证可靠度设计方法更加的清晰,在安全系数方面更加的科学合理。在实际设计过程中,可靠度设计方法也是存在着自身的缺陷,因此,要进行更好的改善。在对结构安全性进行考虑的时候,存在着不确定性和复杂性的影响因素,因此,安全系数不能得到很好的保证。现在的设计规范在可靠度方法方面非常的不成熟,也存在着一定的缺陷,因此,对安全系数要进行更好的综合考虑,这样能够保证土建结构的安全性和耐久性。
二、土木工程建筑设计存在的问题
(一)、地基承载力深度修正的问题
设计不超过20 层的高层、多层建筑时,我们经常直接选择桩基的基础形式,其实在非软弱土地区,应首先探讨采用天然地基的可行性,以利于降低基础造价,合理地确定地基承载力值就显得尤其重要,《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2011)规定:地基承载力特征值应按下式进行修正:fa=fak+ηbγ(b-3)+ηdγm(d-0.5),而在地基承载力值的组成中,深度修正部分占有较大的比重。这对于主裙楼一体结构,在进行主楼地基承载力计算时,因裙楼基础的有利及不利影响,如何合理地确定用于深度修正的深度值d 尤为重要。
(二)、地下室嵌固端的选择问题
在有地下室的结构设计时,地下室的顶板是否作为上部结构的嵌固是很重要的。这不仅仅是关系到计算结构的内力的大小,而且在某些工程中会整体结构成为一个超限建筑,对结构设计造成难点。
(三)、主次梁节点设计问题
我们在工程设计的计算过程中不可避免地会出现主次梁相交的情况,时常会发现框架主梁扭矩很大,抗扭承载力不足,有些处理办法就是将次梁与主梁相交处设为铰接,释放扭矩,但这样处理是否合理,与实际的受力情况是否一致呢?个人以为:作为梁端铰接,就是要保证梁端有一定的转动能力;固接,就是要限制梁端的转动能力;而实际上没有完全的铰接也没有完全的固接,梁端铰接不能随意地人为设置。
(四)、忽略环境影响因素
土木工程设计除了需要考虑安全性和耐久性问题,还需要综合温度、湿度、水土酸碱度、化学腐蚀等环境因素,但在实际的设计工作中,环境是经常被忽略的因素,而这些因素对混凝土和钢筋又具有很大的负面影响。既不利于工程结构的耐久性和安全性的保持,也存在很大的安全隐患。
三、土木工程建筑设计的对策
(一)、地基承载力深度修正问题的对策
规范在5.2.4 条条文说明中这样规定“对于主体结构地基承载力的深度修正,宜将基础底面以上范围内的荷载,按基础两侧的超载考虑,当超载宽度大于基础宽度的两倍时,可将超载折算成土层厚度作为基础埋深,基础两侧超载不等时,取小值。”这就要求设计人员在进行具体工程设计时,应根据此条的要求,结合工程实际情况合理地确定承载力深度修正所采用的埋深值d,但设计人员对此认识却并不一致,经常有困扰。最常见的是高层主楼带地下车库这种类型,典型的简图如图1 所示。
(1)当高层主楼采用筏板或箱型基础时,在主楼纵、横两个方向上,若B1、B2 均大于2B0,才能考虑裙楼荷载对地基土产生的超载作用,将超载折算成土体厚度d2,(两侧超载不同时,取小值),此时d=d0+d2,若b1、b2 中有一值大于2B0,而另一值小于2B0 时,或均小于2B0 时,裙楼荷载作为超载折算为土体厚度d2,当d=d0+d2≥d1 时,取d=d1,当d=d0+d2<d1 时,取d=d0+d2。
(2)当主楼采用柱下独立基础加防水板的形式时,则靠近地下室一侧的基础可考虑土的超载作用,d 的取值同1,但主楼内的其他基础的埋深d=d0。合理确定用于深度修正的基础埋深值d,从而确定主体结构的地基承载力值fa,这样才能使结构的基础设计达到合理、经济,最优化。
图1 结构简图
(二)、地下室嵌固端的合理选择
嵌固的概念,这里所说的嵌固应该是强度嵌固而非力学嵌固;力学嵌固―― 完全刚性的固定,嵌固点以下刚度无穷大,嵌固点无平动、转动,实现了完全的约束。而强度嵌固―― 柱的塑性铰出现在地上一层的下端,而不是出现在梁柱节点两侧的梁上,即强梁弱柱.实现的方法:(1)增大梁的抗弯能力;(2) 增大地下室柱顶的抗弯能力;(3)满足规范的各项要求。嵌固端所在层楼板要求连续,这样才能保证水平地震力的传递。实际工程中常遇到地下室顶板开洞,甚至是大面积的开洞,此时必须要与建筑专业配合,避免将洞口设在主楼周边,开洞面积不宜大于嵌固端层楼板面积的30%,同时将洞口周边楼板加厚,以满足刚性楼板的要求。工程中还会碰到当地下室顶板的标高不一致的情况,以下沉式广场为代表,如果地下室顶板与地上一层高差小于层高的1/3,则只要地上一层的侧向刚度能满足规范要求,则地下室顶板可作为嵌固端,即使高差稍稍超过1/3 层高,也可将主楼周边一跨的楼板适当抬高以满足高差,不过需进行加强处理:有错层部位加大梁的刚度,在错层处楼板加腋,以保证水平剪力的传递路径。
(三)、主次梁节点设计
(11G101-1)第86 页针对非框架梁(即次梁)的配筋构造做出了明确的示意。结构设计最重要的原则是:结构设计建模要立足于结构自身,主要力学模型要与实际构件接近,以保证计算结果能够真实反映结构状况,这样才能保证结构的安全。首先我们应该考虑加高框架梁解决配筋超筋,加宽框架梁解决受扭不满足,如果条件所限不能加宽,那才可以看能不能铰接次梁了,但这里的铰是指的假想铰,而是要保证支座负筋首先屈服,造成内力的卸载和重分布,分布后达到和铰接类似的受力情况,此时的铰接就得要从构造措施上进行保证,现行国家标准图集《混凝土结构施工图平面整体表示方法制图规则和构造详图》
结束语
综上所述,土木工程的结构是否牢固,直接关系到工程的安全性水平。目前我国很多土木工程的结构设计很不完善,不利于工程结构的耐久性和安全性的保持,存在很大的安全隐患。因此,我们需要根据国家的规范技术要求,在创新技术的同时,提高安全设置的水准,提出土木工程结构设计的对策。
国经济的快速发展,在一定程度上带动了我国建筑事业的发展。现如今,建筑业繁荣发展,其多元化的发展势不可挡,建筑结构的设计的意义也逐渐为人们所了解。而在该过程中,设计人员所希望的是通过建筑的结构设计来彰显建筑项目的主要特征。其实建筑设计和结构设计之间是属于制约与被制约的关系,也正是因为在这种关系导致建筑结构在设计时频频出现问题,根本无法保障建筑项目的安全性和经济效益。因此,为了从根本上保证建筑的结构设计的质量与水平,工作人员必须针对重点的问题采取相对应的措施。
一、建筑结构设计的意义
(1)确保土木工程安全
结构设计如果不合理,选型不正确,会对建筑物的安全产生严重的不利影响。由于结构设计不恰当,可能会导致将来的建筑物承载能力不足,引起建筑物的不均匀沉降,导致建筑物出现开裂现象,给整个工程的安全性带来严重的不利影响。
(2)缩短建筑施工工期
恰当的结构设计有利于合理组织施工,确保施工顺利进行,避免施工中出现返工现象,也有利于对人力、物力进行合理安排,缩短建筑工程施工工期,保障施工任务按时完成。
(3)提高建筑施工效益
结构基础在整个工程造价中所占的比例约为25%,如果建筑物结构较为复杂,结构基础所占的比例将会更大。所以,合理选择建筑结构基础,不仅能够促进施工顺利进行,还能够节约施工成本,降低工程造价,有利于提高土木工程施工效益。
二、建筑结构设计中存在的问题
(1)建筑结构的设计图纸过于简易
据调查研究,一份完善、合理、科学的建筑结构设计图需要将每一个环节详尽的表述出来,不能放过任何一个细节,其中需要重点说明的指标应该有:建筑的结构类型、抗震设计、墙体材料等等。但就目前的状况来看,在结构设计过程当中有许多环节不够仔细规范,比如,图集不标准、设计图纸上对应的实际关键信息标注不明确,令整个工程都处于混乱的场景,工程的质量受到严重的影响。
(2)桩基选型不够合理
在建筑楼房的时候,当天然地基承载力不能满足时或地基变形超出规范限值时采用桩基,桩基需要考虑地势的合理性和可行性,对于所在地地底下的情况,还有桩基周围的环境情况都需要考虑,但是设计者往往会忽略这个问题,而产生最基本的步骤出现各种严重后果并产生资源损害,成本损失。有的设计者只勘测到所需要桩基的地下距离,所测的距离土壤没问题就决定可以施工了,却不清楚在所测的地下10米位置存在着不良地基土,可能会导致楼房建筑好后会因为桩基的坍塌整座楼房全部损害的可怕后果,对于高层建筑的基础本分来说应该将桩穿过卵石层以达到稳定的效果,但是由于技术的有限,想要稳定的桩尖穿过卵石是比较困难的事情,整个施工的质量都没有保障。
(3)抗震概念设计不足
建筑抗震设防的三个目标可以用小震不坏、中震可修、大震不倒来进行总结,第一目标可以利用承载力的计算来保证;第二目标可以利用结构可靠度标准分项系数来达到损坏可修的目标;但第三目标就要通过概念设计和各种抗震构造措施来实现。这就要求结构要具有良好的吸能、耗能能力,具有较高的静不定次数、避免竖向承载力和刚度突变、结构的构件尽可能为延性构件。
三、建筑结构设计中问题的解决对策
(1)完善建筑设计图纸
建筑的设计图纸不仅是建筑结构的一个表现载体,也是建筑施工的基础,因为在设计图纸中表现出来的问题,会在其具体的施工中以放大的效果显示出来,形成不可返回的局面。因而,在开展过程中需要严格按照科学规范来施工,不能因为贪图方便而简化或直接省略掉关键信息的标注或标准,而且在遇到一些繁复、细致的环节时,则更加需要重点关注,不管怎么说,建筑结构的工作设计人员必须保持科学、严谨的态度,即便在完成结构图纸之后。也要加强对图纸自我审核的力度,及时发现图纸中的问题,并结合实际情况进行修正,这样可以尽最大力度保证建筑结构设计的完善性和科学性。
(2)合理结构布置,提高抗震效果
建筑结构设计中的布置是一个很重要的环节,对建筑房子抗震性能有很好的提高作用,在设计建筑结构布置中,设计者需要考虑到很多的因素:所在建筑地的地形、工程平面外形尺寸、抗侧力分析、荷载的分布情况等。这些布置口头上可以说的头头是道,可是真正运用在实际当中,就会出现各种各样不同的原因而导致没有规定时所出现的效果,尤其是当建筑设计的外在非常复杂,设计者很难按简单化方案的方式施工,只要将问题控制在范围内即可。现如今的我国还没有对建筑结构设计做出明确的规定,如果再加上是初来的设计者缺乏实践的经验,很可能无法保证建筑结构的规定,有的设计师还一味地听投资商的意见,放任他们所说的无理要求,这样很有可能破坏原本的较为规范的设计,而出现各种问题,各种数据偏差,这样建筑结构设计就失去了它的意义作用。
(3)保证建筑基础选型的合理性
在结构选型的过程中,需要重点关注的是建筑的外形设计情况和其所在地区的地质情况,因此,在工作人员拿到设计之后,不能立即开展项目,而是需要熟悉建筑项目的外形状况的特性和对其所在区域进行详细的勘探,进行全方位的分析与探讨,与此同时,在选型时,需要建筑设计人员和相关专业人员共同合作,充分协调,制定出一系列的科学合理的可行方案。有了科学合理的方案,这才是对建筑结构设计的后期效果与质量的一个保障。
(4)剪力墙的设计
对建筑结构设计的最后一个相关问题那就是建筑结构的剪力墙的设计。通过对建筑结构的分析,我们就可以清楚的知道剪力墙的设计在建筑结构中的重要作用,所以对剪力墙的设计也是建筑结构设计中极其重要的问题。而要做到对建筑结构剪力墙的设计的合理科学应该从以下方面入手:首先,由于我国的建筑结构中的柱、短肢剪力墙和一般普通的建筑结构的剪力墙的所承载的特性不同,所以对在对剪力墙构造和设计时也应该做到有所不同。其次,要认识到不管什么的建筑结构剪力墙,在设计时应该都根据建筑工程结构的具体的设计和具体要求从构造标准出发而进行设计。最后,应该注意的是,在对剪力墙的基本设计时应该做到增大受力以及增强结构抗震等级以及增大承载能力的原则而进行灵活的设计和运用。建筑结构设计人员也只有通过上述设计标准要求,才能够真正的设计出符合我国的现代化建筑结构所需要的剪力墙。
四、结语
综上所述,建筑结构设计在土木工程中的作用是不言而喻的。建筑结构不仅关系着项目的安全质量,同时也与建筑外在的美观有着不可断绝的关系。因此,在土木工程建筑结构设计中,一定要坚持“安全第一”的原则,在推动企业安全发展的同时,保证工程设计与施工经济性。以促进设计工作的顺利进行,大大的保障了人们的生命安全,促进了我国建筑企业的发展。
参考文献