北京国家大剧院施工组织设计.docx
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北京国家大剧院施工组织设计
第一章第一章 施工总体进度计划及保障措施
第一节第一节 工程概况
国家大剧院工程位于北京市西城区石碑胡同4号，总建筑面积约为155，000m2，由中心建筑（202区）、北侧建筑（201区）和南侧建筑（203区）三部分组成。
其中，中心建筑为长轴216.57m,短轴145.57m的椭球体建筑,内设公众大厅、歌剧院、音乐厅、戏剧院和小剧场,球体四周水池环绕；北侧建筑为地下两层,楼面标高分别为-7.00m和-11.50m，包括主票务大厅、停车场、入口通道等;南侧建筑为地下三层,楼面标高分别为-7.00m、-11.50m和-18.00m，包括南侧票务大厅、消防车辆入口、装卸货物区和其它配套用房等。
设计标高±0.00初定为绝对标高46.00m，椭球壳体顶部标高为+46.28m。
建筑物最深处为歌剧院台仓，其室内地坪标高为-41.00m，中心建筑物室内地坪最底标高分别为-28.60m和-22.00m。
该工程结构分为两个单元体系，建筑外立面为椭球钢结构壳体，径向为弧形、变截面、无翼缘、6cm厚钢板焊接形成的钢结构主构架；环向横构件采用直径194mm、厚度5mm的钢管，通过特殊球节点与径向钢结构主构架连接。
钢结构总重量约5,000吨，每榀钢构架平均重达40吨左右。
椭球表面采用钛合金板装饰，南北侧中部安装玻璃幕墙。
椭球内部主体结构采用钢筋混凝土框架剪力墙结构体系，分别在±0.00m和-7.00m设结构缝,从-7.00m以下是一个结构单元，-7.00m以上是三个结构单元。
部分主要梁柱采用钢-混凝土组合结构体系,椭球壳体底座环梁、舞台口及局部大跨度构件采用预应力钢筋混凝土结构，南北建筑结构、水池结构与中心建筑主体结构是分开的，沿着主体结构的外皮设一道沉降缝。
第二节工程施工重点
国家大剧院工程量巨大，工期紧迫。
根据招标文件的要求，该工程计划2000年4月1日开工，2002年8月31日外立面亮相，室外水池蓄水，全部绿化工程完工，室内外主要通道畅通，音乐厅基本具备使用条件，此阶段目标工期为29个月；2003年2月28日全部招标工程基本竣工并交付使用，总的目标工期为35个月。
在上述时间内必须完成以下庞大的工程量：
土方工程：
约127万m3；
护坡工程：
约3.2万m2；
降水工程：
范围40,000m2左右；深度达-43m；
钢结构工程：
约5,000吨；
椭球钛合金装饰板及玻璃幕墙工程，约35,000m2；
钢筋混凝土工程：
约22万m3；
总建筑面积约155,000m2的室内装饰工程；
从工程实施的角度分析，该工程的技术难度之大，工期之紧为国内外工程所罕见。
其施工重点包括以下几个方面：
一、降水工程
该工程场区位于永定河洪冲积扇中部，地层土质以粘性土、粉土与砂、卵石交互层为主，并存在多个洪积物沉积旋回，历史上曾有2条湮废的古河道贯穿场区。
从地面往下约10m的范围为滞水层，10～18m为潜水层，20m以下分布着含水层岩性为砂卵石的两层承压水，其渗透性强，连通性好。
两层承压水之间分布有一层5～7m的粉质粘土、粘质粉土和粘土层,分布在-41～-47的深度范围内，承压水头为2～6.7m。
根据北京勘察设计院招标答疑介绍,地下水的渗透系数为200～300m/day。
由于基坑深达40多米，在北京城市建设史上还从未有过，地下含水量大且存在广大的水量补给源，再加上土层渗透性强、连通性好，并存在较大的承压水头，降水工程的重要性十分突出。
降水工程的重点内容为：
1、1、 整个降水工程要确保人民大会堂、天安门广场和南北地铁以及周边建筑物不能受降水的影响而产生沉降和发生建筑物安全隐患；
2、2、 降水工程必须与土方工程和护坡工程一体化考虑和安排，大面积和大体量的地下水必须在短期内降至工程施工作业面以下，因此要保证降水工程的科学可行性和可靠性；
3、3、 整个降水过程必须保证大剧院工程施工期间结构的安全以及浮托力对结构的顶托；
4、4、 降水工程要保证结构工程和防水工程施工的顺利进行，做到万无一失。
5、5、 降水工程要确保台仓底部在施工过程中决不能被第二层承压水顶穿。
6、6、 降水工程要完全符合北京市环保要求及地下水资源的要求。
7、7、 降水工程要充分考虑必要的经济合理性等。
二、护坡工程
由于基坑深，面积大，基坑标高变化多，地层分布中包括房渣土、粘质粉土、粉质粘土，砂卵石层，卵石直径在20mm以上的占卵石层的比例在50～95%，再加上对工程极为不利含水层分布，导致护坡工程不仅工程量大，而且施工难度较大。
护坡工程的重点内容为：
1、1、 护坡方案要科学合理，切实可行，确保深基坑边坡支护的安全可靠性；
2、2、 护坡工程必须与降水工程和土方工程一体化安排，要为降水工程和土方工程的顺利施工创造极其快捷和良好的前提条件；
3、3、 护坡工程在确保为后续施工创造出良好的施工作业面的同时，还要尽可能地减少不必要的土方回填。
4、4、 护坡工程要尽量减少与土方施工的工序穿插的次数，以缩短工期；
5、5、 护坡工程要充分考虑到其经济合理性等。
三、土方工程
由于基坑深，面积大，基坑标高变化多，整个土方工程量很大，约127万方，为后续工程施工提前创造出良好的工作面是土方工程的关键之所在。
土方工程要重点内容为：
1、1、 土方工程与护坡工程和降水工程的合理衔接与交叉施工，并互相创造条件，并及时为底板垫层和底板施工创造条件；
2、2、 土方工程的施工顺序、施工范围的合理安排以及土方坡道的合理布置；
3、3、 土方工程要优先为护坡工程和降水工程机械设备的施工进出场创造条件；
4、4、 土方工程要考虑在现场存留足够的砂卵石回填量，同时减少土方外运量，缩短关键线路工期，降低工程造价；
5、5、 土方工程机械设备的有效投入与合理安排，尤其是对土方工程合理、高效的组织，包括多个土方卸土点的选择、多条运输线路的优化选择和车辆分散与分流、对交通线路的疏导与畅通等，确保在计划工期内完成巨大的土方工程量；
6、6、 土方工程要为结构施工及时创造工作面，同时在土方施工过程中要保证地基基础土层不受扰动与破坏；
7、7、 土方工程必须完全符合北京市环境保护要求，科学组织以减少交通拥堵、道路遗洒和噪音对市民生活的影响等。
四、钢结构工程
整个中心建筑为长轴216.67m、短轴145.57m、球壳顶部标高为62.28m的椭球体钢屋架，主构架为弧形、变截面、无翼缘、6cm厚钢板切割焊接形成，每榀主构架长度在50～100m，平均重约40吨，整个椭球所覆盖的范围之内没有任何支撑结构，环向为弧形，横构架采用直径194mm、厚度为5mm的钢管，通过特殊球节点与径向钢屋架连接。
钢结构工程的重点内容为：
1、1、 钢结构加工安装详图设计工作的有效组织，详图设计的深度、质量不仅要完全符合原设计的要求，而且要成为指导整个钢结构的制作加工和安装的依据；
2、2、 钢结构主构件和环向构件的切割、加工和焊接的精度必须完全满足设计和规范对尺寸、弧形曲率和变形控制等的要求；钢结构的球形连接件的精加工要完全符合设计对其工艺的要求，确保环向构件安装的精度和可调节性；
3、3、 主构架的熔透焊接及其变形控制，焊缝的焊接质量及其无损检测必须完全满足设计和规范的要求；
4、4、 椭球壳体的测量放线、定位、校正以及最终结构变形控制在设计要求的精度以内；
5、5、 大型钢构件拼装场地的准备和对钢构架的试拼装；
6、6、 大型构件的运输和运输过程中的变形控制；
7、7、 确保整个椭球壳体钢结构的现场安装的精确度、可靠性和安全性；
8、8、 钢结构工程与钢筋混凝土结构施工的合理安排，最大限度地减少甚至消除其相互影响。
9、9、 要充分考虑钢结构工程的经济合理性等。
五、防水工程
由于整个中心建筑埋置深度为国内罕见，最深达-43.00m，一般在20～30m范围左右，且根据水文地质勘察报告，工程场区承压最高水位标高将达到37.25m（-8.75m），层间潜水最高水位标高可高达38.90m（-7.10m）,整个建筑物的一半左右均位于上述水位以下；主体建筑周围是室外水池；南北建筑屋顶完全处于室外园林绿化区以下；椭球壳体为金属屋面和玻璃屋面。
整个防水工程包括地下室防水、水池防水、南北建筑屋顶防水和椭球壳体屋面防水四个部分。
因此整个工程的防水极为重要,必须做到万无一失。
防水工程的重点内容为：
1、1、 防水主材及其辅材的优选，保证其完全满足该特殊工程和设计以及规范的要求；
2、2、 防水做法及防水节点设计必须科学合理，对防水施工的质量必须进行严格管理和控制；
3、3、 对防水层的保护以及地面以下土方回填要确保防水层的安全可靠性；
4、4、 防水工程要刚柔结合，针对大剧院这一特殊工程，无论是刚性防水还是柔性防水，其防水等级均要有足够的安全富裕度；
5、5、 对结构施工缝、结构断面变化的地方以及阴阳角等特殊部位必须采取特殊的、最为安全稳妥的防水做法；
6、6、 球形壳体屋面防水重点要处理好屋面钛板和玻璃板块之间接缝处的防水处理以及壳体面层下的防水材料和防水层施工的质量控制等。
六、大体积混凝土工程
由于筏基底板厚度约3m，并且底板面积很大，底板施工要重点抓好：
1、1、 确保混凝土配合比的科学合理性；
2、2、 混凝土工程的机械设备的有效投入与合理安排，尤其是对混凝土工程的合理、高效的组织，包括多个混凝土供应点的选择、多条运输线路的优化选择和车辆分散与分流、对交通线路的疏导与畅通等，确保在计划工期内完成巨大的土方工程量；
3、3、 混凝土浇注的顺序和采取的方法和措施要确保不出现施工冷缝；
4、4、 混凝土的温度场要得到严格有效的控制；
5、5、 混凝土的添加剂和添加量的最佳选择和控制，以及对混凝土粗细骨料的质量及其含碱量的控制；
6、6、 混凝土底板的施工缝或后浇带的合理划分与施工处理等。
七、屋面钛合金板的加工与安装
整个屋面为椭球形壳体，整个屋面无论是沿径向还是沿环向均为变化的曲面，且曲面曲率不同，其重点内容为：
1、1、 屋面钛板的加工和施工详图的设计不仅要完全符合设计对设计风格、规格尺寸、连接节点等的要求，其设计节点要具备可调节性，使之成为指导整个屋面钛板的制作加工和现场精确安装的依据；
2、2、 屋面钛板和幕墙玻璃加工制作的工厂监造和质量控制；
3、3、 现场安装工艺和安装施工的质量控制；
4、4、 现场安装过程中的安全控制等。
八、机电工程、智能化弱电系统、舞台设备安装和高档精装修工程
由于大剧院工程的重要性与特殊性，此部分内容是实现大剧院工程的设计风格和使用功能、达到工程所追求的标准档次的关键所在，其重点内容为：
1、1、 各专业施工详图的二次设计和各系统的综合配套图纸深化设计和工艺设计；
2、2、 各种设备、材料、机电系统和舞台设备的选型及其档次和质量标准的确定，确保工程的使用功能、设计功能和标准档次；
3、3、 对重要的设备、材料的加工制造进行极其有效的工厂监造；
4、4、 现场机电安装工程、弱电智能化系统、舞台设备安装和装修施工的交叉施工，系统和设备的调试等。
九、工程总承包管理
国家大剧院工程是我国文化艺术事业前所未有的特大型艺术建筑，是一项国家级的标志性工程，它的建设具有非常广泛的影响和深远的意义。
该工程选择了世界上最优秀的设计方案，作为该工程的施工总承包商，必须靠一流的综合实力、一流的策划与运作、一流的管理与协调、一流的技术与设备、一流的承诺与服务，才能优质高效完成大剧院工程，实现工程项目的综合目标。
施工总承包管理的重点内容为：
1、积极主动地为业主的服务，有效协调工程各方的工作关系，争取政府相关部门的有力支持；
2、对工程图纸的二次深化设计和加工、施工详图设计以及对设计工作的全面、有效地协调；
3、通过专业承包商的选择和招标，确定优秀的专业承包商；
4、对设备、材料的选型、定货、加工制造与监控，对设备、材料的质量标准和档次的严格界定和把关；
5、对工程质量的严格、有效地控制，确保工程实现过程精品；
6、在施工和管理方面大力采用先进的科学技术和运用计算机技术；
7、对工程实施阶段进行科学合理的计划、安排和有效策划、组织与协调，确保关键线路和主导工期；
8、对各专业承包商的严格控制、管理、协调以及各专业承包商相互之间的密切配合；
9、珍惜总承包商的地位和作用，充分发挥总承包商的综合能力，全面实现项目的综合管理目标。
第三节第三节 施工总体进度计划
一、一、 工程总体进度计划
1、1、工程总目标与阶段目标
根据招标文件要求确定如下总体竣工目标：
1）1） 2002年8月31日：
外立面亮相，室外水池蓄水，全部绿化工程完工，室内外主要通道畅通，音乐厅基本具备使用条件；
2）2） 2003年2月28日：
全部招标工程基本竣工并交付使用。
依据总体竣工目标及投标人施工方案分解而成如下阶段目标：
区域
阶段目标
开始时间
结束时间
工期（月）
201区
土方工程
2001.11.25
2002.01.25
2
混凝土结构工程
2002.01.20
2002.04.20
3
装修
2002.04.01
2002.08.30
4
202区
土方护坡工程
2000.04.01
2000.10.10
6
地下地下室混凝土结构工程
2000.09.01
2001.02.15
5.5
地上结构工程
2001.02.15
2001.06.30
4.5
钢结构安装
2001.08.10
2002.12.18
4.5
金属与玻璃幕墙
2001.10.15
2002.06.30
8.5
音乐厅装修
2001.09.01
2002.07.30
11
歌剧院、戏剧厅装修
2001.12.01
2002.12.30
13
壳内空间装修
2002.03.01
2002.08.30
6
203区
土方工程
2000.10.10
2000.12.10
2
混凝土结构工程
2000.12.15
2001.05.20
5
设备安装
2001.05.01
2001.12.31
8
装修
2001.11.30
2002.08.30
9
为保证阶段目标的实现，采取如下重要施工部署：
全部工程划分5个施工区域分别组织施工，见图1-1-10；
201区土方开挖与202区地下室内外回填同步进行；
201区±0.00回填土平台作为钢结构拼装平台；
203区土方开挖在202区土方工程完成之后进行；
202区钢结构安装在该区混凝土工程之后进行；
大型室外埋地管线工程在2002年4月30日前基本结束；
设备安装基本于2001年12月25日之前完成；
2、2、计划编制方式
为科学合理安排施工先后次序与充分说明工程进度状况，投标人在多年施工实践中总结出应实施多级计划编制体系。
即：
一级总体控制计划：
表述各专业工程的阶段目标，是提示业主、设计、监理及总包高层管理人员进行工程总体部署的表达方式；投标人多用梦龙软件绘制双代号网络图表达，可实现对各专业工程计划进行实时监控、动态关联。
本次提交一级总控计划见（图1-1-1）。
二级进度控制计划：
以专业工程的阶段目标为指导，分解形成该专业工程的具体实施步骤，以达到满足一级总控计划的要求，便于业主、监理与总包管理人员对该专业工程进度的总体控制。
投标人多用MS-Project软件绘制横道图表达，本次提交如下二级进度控制计划：
土方与护坡工程施工计划（见图1-1-2）
混凝土结构工程施工计划（见图1-1-3）
钢结构及幕墙工程施工计划（见图1-1-4）
机电安装工程施工计划（见图1-1-5）
装修与装饰工程施工计划（见图1-1-6）
总图与绿化工程施工计划（见图1-1-7）
施工保障计划（见表1-1-8）
三级进度控制计划：
是指专业工程进行的流水施工计划，供总包与分包基层管理人员具体控制每一分项工程在各个流水段的工序工期，它是对二级控制计划的进一步分解，投标人将根据实际工程进度提前1~2个工作周提供该计划。
周、日作业计划：
是以文本格式表述的当周（当日）操作计划，投标人随工程例会发布并总结，采取日保周、周保月、月保阶段的控制手段，使计划阶段目标考核实际分解至每一周、每一日。
二、二、 二级控制进度计划编制说明
1、土方与护坡工程
1）第一步施工（中心建筑202区地面至-12.50m范围的施工）：
⑴首先，在土方开挖范围的外侧打渗透井，降土层内地面至-18m范围内的表面滞水和潜水，同时进行-12.50m以上的土方开挖。
开挖过程中优先为沿椭球形中心建筑周边的地下连续墙的施工创造出约25m宽的施工作业面，同时清除掉对连续墙有障碍的原有基坑护坡桩，分别在北侧建筑（201区）和南侧建筑（203区）各设两条土方运输坡道；中心台仓区地下连续墙与周圈连续墙同步施工，但在-33.6m以上设置为盲孔，采用水泥搅拌土回填。
地下连续墙施工平面流水示意见图1-4-6；
⑵此部分土方开挖的边坡采取插筋补墙护坡技术，该技术随土方开挖同步进行，既节约工期又降低施工成本；
⑶待地下连续墙的施工作业面形成后，马上插入施工，同时进行中心部位的土方和南侧建筑（203区）的表层土方开挖，203区的土方开挖要满足两个前提要求：
一是满足坡道的设置，二是不能超挖和扰动基坑设计深度的基底土层；
⑷随着地下连续墙的施工向前推进，在靠地下连续墙的内侧布置降水井点，其作用为降-20m以下的第一层承压水的水位；
⑸连续墙在施工完成后，与第一层承压水底部（约-2~5米处）5-7m厚的粘土层形成了封闭体，再进行该封闭体内第一层承压水的内部抽水。
采用该施工方法和手段进行抽水，一方面由于切断了四周补充水源，能够非常可靠和快捷地排干基坑内的水体，为后续工程施工创造了良好的干燥作业条件；另一方面，封闭进行内排水决不会影响到人民大会堂、天安门广场和南北地铁以及周边建筑物的沉降和发生建筑物安全隐患；再者，进行封闭内排水最大限度地减少了地下水资源的浪费。
2）第二步施工（中心建筑物202区-12.50m至-27.00m范围的施工）
⑴在地下连续墙施工完成后，随着地下水位的下降，及时插入进行中心建筑物（202区）-12.50m至-27.00m范围的土方开挖；
⑵在开挖过程中，同步进行地下连续墙的锚杆施工，但土方开挖优先为锚杆施工创造工作面。
3）第三步施工（中心建筑物202区-27.00m至-33.60m范围的施工）
⑴在土方开挖至-27.00m后，进行-27.00m基坑至-33.60m基坑之间标高变化处的护坡桩施工；
⑵待护坡桩施工完成后，进行-27.00m至-33.60m的土方开挖。
⑶将第二步和第三步土方开挖中部分砂卵石存放在北侧原人大常委办公楼工程已开挖的基坑内（201区），一方面为今后混凝土结构施工和上部钢结构的拼装、储存和安装创造出场地条件，另一方面减少了土方外运，保证了关键线路的工期，同时为今后的室内回填和建筑物周边肥槽回填储备了足够的优良资源，有效地降低了工程造价。
4）第四步施工（中心建筑202区-33.60m至-43.00m台仓范围内的施工）
⑴在土方挖至-33.60m时，进行台仓周边的地下连续墙的刚性内支撑支护。
⑵当台仓内经过减压井和回灌井降水，确保水位降到-43m以下时，施工台仓内的土方和台仓混凝土底板。
⑶还可考虑-43m以下第二层承压水进行冰冻法或压力灌浆施工。
有关方案已拟定，将视其详勘资料出来后，结合对现场第二层承压水水位的持续观测结果再行定夺。
5）第五步施工（南侧建筑203区的施工）
⑴在-33.6m土方开挖完成之后，及时进行中心建筑（202区）内的土方坡道的清除，同时开展南侧建筑（203区）内-8m、-9m和-10m三个区的土方开挖，在开挖过程中，一方面要及时插入上述区至地面的插筋补墙护坡施工，同时也应考虑及时插入上述三个区与-18m区之间的护坡桩施工；
⑵在护坡桩完成之后，展开-18m范围内剩余土方的开挖。
6）第六步施工（北侧建筑201区的施工）
⑴在202区地下室结构验收后，利用中心建筑（202区）北侧储放的砂卵石进行地下室室内底板上砂卵石的回填及土方肥槽回填；
⑵钢结构工程基本完成后开始进行201区的土方开挖，一方面进行边坡插筋补墙，另一方面清除掉原有基坑周边有障碍的护坡桩，为北侧建筑（201区）的结构施工创造条件。
2、2、 钢筋混凝土结构工程
1）第一步施工（202区-33.60m以上钢筋混凝土结构施工）
⑴随着-33.60m标高的土方开挖至设计深度、陆续创造出施工作业面，及时进行施工作业面上的混凝土垫层、底板柔性防水及保护层施工，然后进行3m厚钢筋混凝土筏式底板的施工；
⑵在进行-33.60m标高区的底板施工时，在与台仓区的分界处暂留出5-10m左右宽的衔接段不进行钢筋混凝土底板的浇注，待台仓的结构边墙施工至-33.60m时与该底板衔接；
⑶随着-33.60m底板施工的陆续形成，采取流水的方法进行底板以上混凝土结构施工。
2）第二步施工（202区-27.00m以上钢筋混凝土结构施工）
⑴随着-27.00m标高的土方开挖至设计深度、陆续创造出施工作业面，及时进行施工作业面上的混凝土垫层、底板柔性防水及保护层施工，然后进行3m厚钢筋混凝土筏式底板的施工。
⑵在进行-27.00m标高区的底板施工时，同-33.60m标高区划分合理分界处于-27m标高上，尽量加快-33.6m至-27m的结构施工，尽可能保证与-27.00m结构施工基本同步；
⑶随着-27.00m底板施工的陆续形成，采取流水的方法进行底板以上混凝土结构施工。
3）第三步施工（202区台仓钢筋混凝土结构施工）
⑴在台仓底部土方开挖至设计深度后，立即进行台仓底部混凝土垫层、底板柔性防水及保护层施工，然后进行2m厚钢筋混凝土底板的施工。
⑵当底板施工完成之后，进行台仓四周2m厚边墙施工，边墙施工至-33.60m标高时与-33.60m标高上的底板连成一个整体。
该处施工不影响整体结构施工工期。
4）第四步施工（202区钢筋混凝土结构施工）
⑴由于202区在结构设置中分缝以-7.00m为界上下分为两种形式，故可考虑-7.00m以下为一个结构单元，-7.00m以上为三个结构单元，流水段划分见图1-1-9。
⑵随着结构外墙的陆续完成，进行外墙防水施工和防水保护，并及时验收以便插入土方回填。
5）第五步施工<南侧建筑（203区）钢筋混凝土结构施工>
⑴南侧建筑范围内的土方开挖至设计底标高，及时进行底板流水施工，同理组织进行结构施工，尽可能地为设备提前安装创造工作面。
⑵随着结构外墙的陆续完成，进行外墙防水施工和防水保护，验收后及时进行外墙土方回填。
6）第六步施工<北侧建筑（201区）钢筋混凝土结构施工>
⑴在钢结构工程安装完成后，进行北侧建筑范围内的土方开挖，随着土方开挖至设计标高，及时进行底板与
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