盾构施工组织设计.docx
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盾构施工组织设计
一、编制依据及原则
1.1编制依据
（1）北京地铁7号线广安门内站~菜市口站区间盾构隧道工程招、投标文件。
（2）北京地铁7号线广安门内站~菜市口站区间盾构隧道工程施工合同文件。
（3）北京地铁7号线广安门内站~菜市口站区间盾构隧道工程设计文件。
（4）国家现行有关施工及验收规范、规程、质量技术标准，以及北京市政府在地铁工程建设方面的相关规定。
（5）本行业工法及先进成熟的施工技术。
（6）现场调查所获得的资料。
（7）我公司现有的施工技术、管理水平、人员设备配套能力及资金投入能力。
1.2编制原则
（1）高标准原则
以先进的技术、科学的管理、良好的信誉、一流的质量，高起点开局、高标准掘进、高质量完成承建工程，实现科技创新、管理创新。
（2）坚持科学性、先进性、经济性、合理性及实用性相结合的原则
采用先进的施工技术、科学的组织方法，合理的安排顺序，推动企业技术进步，实现经济效益与社会效益的双丰收。
（3）坚持高起点规划、高标准要求、高质量落实，全面实现质量目标的原则，积极推广应用新技术、新工艺、新设备、新材料、新测试方法，采用国内外先进成熟、可靠的方法和工艺，依靠施工作业专业化、过程控制系统化、施工管理信息化，优化施工方案，实现质量目标。
（4）保证工期的原则
施工中保证足够的技术装备及人员投入，科学编制施工组织设计，合理安排施工工序，充分考虑气候、季节、交叉施工对工期的影响，确保合同工期。
（5）资源优化配置的原则
以我公司地铁施工技术的积累，经验的总结，锻炼的人才，统筹优化资源配置，确保在资源上满足质量、安全、进度要求。
（6）坚持以人为本，安全生产的原则
施工生产活动始终把人的健康安全放在首位，严格执行GB/T28001-2001职业健康安全管理体系，认真编制施工安全技术方案，加强过程控制，落实保证措施，保证安全生产投入，实现安全生产。
（7）坚持文明施工，保护环境的原则
实现文明施工，重视环境保护，合理规划临时用地，力行节约原材料消耗，按照北京市政府、发包人对本工程的环境保护要求，精心组织，严格管理。
把施工对环境的影响降低到最低程度，使北京地铁建设达到一流的资源节约型、环境友好型要求，创建文明施工标准化工地。
（8）制定技术、组织、质量、安全、节约等保证措施，避免质量和安全事故，控制工程成本，提高工程经济效益。
1.3编制范围
北京地铁7号线广安门内站~菜市口站区间盾构隧道工程：
左线设计起讫点里程为K4+136.200～K5+119.700，全长983.5m；右线设计起讫程为K4+136.200～K5+191.685，全长1055.485m；中心里程为右K4+600.000处设联络通道一座。
二、工程概况
2.1工程地质及水文地质情况
2.1.1地层岩性
本次勘察揭露地层最大深度为45m，根据钻探资料及室内土工试验结果，按地层沉积年代、成因类型，将本工程场地勘探深度范围内的土层划分为人工堆积层（Qml）、新近沉积层（Q4al）、第四纪全新世冲洪积层（Q4al+pl）、第四纪晚更新世冲洪积层（Q3al+pl）四大层。
本场区按地层岩性及其物理力学性质进一步分为11个大层。
2.1.2岩土物理力学参数
岩土物理力学性质综合统计表
地质
年代
与
成因
岩土名称
天然
密度
ρ
压缩模量Es
（MPa）
天然快剪
静侧
压力
系数
K0
垂直
基床
系数
Kc
水平
基床
系数
Ks
地基土基本承载力
σ0
粘聚力
c
内摩
擦角
PZ+100
PZ+200
（g/cm3）
（kPa）
（kPa）
（kPa）
（）
（MPa/m）
（MPa/m）
（kPa）
人工
堆积
层Qml
粉土填土①
（1.65）
（8）
（8）
房渣土①1
（1.60）
（0）
（10）
碎石填土①2
（0）
（12）
新近沉积层Q4al
粉土②
（1.9）
（7～10）
（5）
（26）
（0.35）
（25）
（30）
150
第四纪全新世冲洪积层Q4al+pl
粉土③
2.02
13.97
16.58
5
25
（0.35）
（25）
（30）
180
粉质粘土③1
1.9
6.47
7.23
（35）
（10）
（0.45）
（22）
（30）
140
粉细砂④3
（2.01）
（22-25）
（0）
（32）
（0.33）
（25）
（30）
220
第四纪晚更新世冲洪积层Q3al+pl
圆砾⑤
（2.10）
（55-65）
（0）
（43）
（0.25）
（70）
（80）
330
粉细砂⑤2
（2.01）
（22-25）
（0）
（32）
（0.35）
（25）
（30）
240
粉质粘土⑥
（1.95）
（7-10）
（40）
（10）
（0.4）
（30）
（35）
180
粉土⑥2
2.08
38.2
50.8
（0）
（30）
（40）
230
卵石⑦
（2.15）
（70～80）
（0）
（45）
（0.27）
（75）
（85）
350
粉细砂⑦2
（2.03）
（32～35）
（0）
（40）
（0.35）
（32）
（40）
260
粉土⑦3
2.02
12.7
15.1
（7）
（25）
（0.43）
（40）
（45）
240
卵石⑨
（2.17）
（80-90）
（7）
（25）
（0.25）
（85）
（95）
400
卵石⑾
（2.15）
（100-110）
（0.25）
（90）
（100）
500
注：
括号内数值为经验值。
区间盾构穿越土层主要为粉细砂⑤2、卵石⑦，局部夹有圆砾⑤、粉质粘土⑥、粉土⑥2及粉细砂④3。
2.2水文地质条件
2.2.1场区水文地质条件
根据勘察单位提供的成果资料，于钻孔中实测到1层地下水，按赋存条件，为潜水
（二）。
主要含水层为卵石
层，透水性好，静止水位标高22.92～21.32m（水位埋深24.90～27.00m）。
本层地下水分布连续，含水层渗透系数大，为强透水层。
其补给来源主要为大气降水和侧向迳流补给，以侧向迳流、人工开采为主要排泄方式。
潜水
（二）天然动态类型属渗入～迳流型。
主要接受地下侧向迳流补给，并以地下迳流为主要排泄方式。
该层水的年内动态与大气降水关系密切。
每年7～9月份为大气降水的丰水期，地下水位7月份开始上升，9～10月份达到当年最高水位，随后逐渐下降，至次年6月份达到当年的最低水位，平均年变幅约为3～4m。
。
2.2.2历年最高水位及设防水位
1959年水位标高约为42.00m，埋深约6.50m；1971-1973年水位标高约为35.50m，埋深约13.00m；近3～5年潜水水位标高为24.00m，埋深约24.50m。
地勘报告建议抗浮设防水位按40.00m考虑。
2.2.3地下水（土）的腐蚀性评价
根据地勘报告综合评价：
区间层间潜水
（二）对混凝土结构微腐蚀性，对钢筋混凝土中的钢筋在长期浸水条件下微腐蚀性，在干湿交替条件下具有弱腐蚀性。
2.3周边环境
本区间线路西起白广路与广安门内大街交叉路口东侧，向东沿广安门内大街敷设，在K4+970处穿过广内西砖人行天桥（二级风险源）后，到达菜市口大街与广安门内大街交叉路口西侧的菜市口站。
线路位于双向8车道、交通流量较大的广安门内大街正下方，沿线管线密集，共涉及一级风险的污水管（沟）8条和二级风险的雨水管1条、污水沟2条、热力方沟1条。
2.4区间隧道
区间盾构隧道左线设计起讫点里程为K4+136.200～K5+191.685，其中在左线K5+049.702～K5+050.000处设有长0.298m的短链；在左线K5+119.700～K5+134.300处设盾构始发井，全长1055.485m，盾构隧道长983.5m。
右线设计起讫程为K4+136.200～K5+191.685，全长1055.485m。
在左K5+134.300～左5+191.685范围内采用明挖法施工，其余左线及全部右线隧道采用盾构法施工。
左线线路平面最小平曲线半径R-2000m，最大设计纵坡17.268‰，最小纵坡2‰。
右线线路平面最小平曲线半径R-2000m，最大设计纵坡17.256‰，最小纵坡2‰。
结构顶覆土厚度8.874~18.816m。
区间隧道衬砌采用外径6.0m、内径5.4m、厚度0.3m、环宽1.2m的平板式单层预制钢筋混凝土管片衬砌，混凝土强度等级C50、抗渗等级P10。
6块/环分块形式，错缝拼装，通过左、右转弯楔形环与标准环的各种组合来拟合不同的曲线，环纵缝均采用弯螺栓连接。
本区间在中心里程为右K4+600.000处设联络通道。
该处联络通道穿越的地层主要为粉细砂⑤2层、卵石⑦层；地下水为潜水
（二），位于结构底板以下。
联络通道采用矿山法施工。
三、工程重难点与对策
经过对合同文件及图纸资料的全面分析，结合现场调查情况，确定盾构区间隧道下穿广内西砖人行天桥及主要管沟期间对天桥和管沟的防护是本工程的施工重、难点。
3.1盾构下穿广内西砖人行天桥
3.1.1基本情况
隧道线路在右K4+969.610里程处下穿广内西砖人行天桥。
该桥主梁采用四跨连续钢箱梁，主桥墩基础为摩擦桩，桩径1.1m，桩底标高28.53m，桩长17.5m；区间结构与桩水平间距3.942m，结构底与桩底基本平齐。
3.1.2防护措施
针对天桥结构特点，采取积极的保护方法进行有效施工防护。
在施工前对地质和环境做更深入地调查，根据经验和理论预测沉降量。
盾构掘进期间，通过施工监测取得对地质更确切的认识和对施工工艺的检验和改进，优化施工参数，指导掘进，提出减少沉降的施工技术措施，可靠地把影响范围减少到最低程度。
（1）对盾构下穿天桥地段进行详细补充调查
对盾构下穿天桥地段进行详细补充调查，确切了解土质特性、地下水情况和天桥结构及桩基特点，明确天桥沉降和倾斜控制要求。
（2）施工过程中，在盾构下穿天桥前调整好设备状态，匀速、连续掘进，确保盾构机在桥区范围内不异常停机。
（3）在里程左K4+950.255~左K4+988.255、右K4+950.610~右K4+988.610盾构下穿天桥段38m保护范围内采用加强环管片衬砌。
（4）优化盾构掘进施工参数
1）合理设置土仓平衡压力值，防止超挖和欠挖
在盾构机进入基础前30m，利用布设的沉降点，精确测定地层的变形与盾构机密封仓土压力设定值、盾构掘进速度、刀盘转速的实际值，并采用数理统计的原理，找出上述参数之间的关联，科学合理地设置土压力值及相宜的掘进速度等参数，减少土压力的波动，防止超挖和欠挖，保证开挖面稳定。
2）少纠偏，特别是大量值的纠偏
在下穿基础的掘进过程中，及时掌握盾构姿态偏差，根据偏差情况及时调整盾构掘进方向，杜绝大量值纠偏，保证盾构机平稳地穿越。
3）合理设置同步注浆量及注浆压力等参数，及时跟进二次补充注浆。
在穿越基础期间，加强对盾构尾部地面的测量，及时调整同步注浆量，确保地面不下沉，也不出现过大的隆起。
及时、足量地进行同步压浆是减少后期变形的重要环节。
同步注浆理论注浆浆量为2.014m3/环，但由于浆液的失水收缩固结，部分浆液劈裂到周围土体中，或者曲线掘进、纠偏，开挖面为椭圆形等原因，实际压浆量要大于理论压浆量，一般要大于140～200%理论压浆量。
如发现地面沉降较大，及时补浆。
（5）盾构穿越后的补压浆及必要的跟踪注浆
在盾构穿越后，对基础的沉降点进行持续地观察，尤其是穿越后的一个月内。
将根据土体重新固结引起的沉降量，在隧道内进行后期补压浆，注浆按“少量多次”的原则，必要时从地面钻孔或预埋花管进行跟踪注浆，以确保基础的安全稳固。
（6）必要时对天桥进行预先保护措施
预保护措施是在盾构通过前，预先在地面向既有天桥基础位置打注浆管，盾构通过时，根据地面沉降、地层变化的监测情况，通过双浆液压注，保证盾构通过时的施工安全。
（7）加强监测，信息化施工
根据评估结果：
人行天桥主桥和梯道上部结构连续梁墩柱基础竖向（纵向）不均匀沉降控制值为8mm（南侧隧道控制值4mm，北侧隧道控制值4mm）；主桥中、边墩、及梯道墩柱倾斜度不大于1/1000（与原有倾斜状态比对）；桥区相关道路路面沉降控制值为15mm（1/1000坡度），并与桥梁结构沉降监测值对比，结果不应出现异常。
施工期间应采用信息化管理，做好地表沉降和对天桥结构的监测工作，盾构通过期间增加监测频率，利用监测数据及时反馈指导施工。
（8）区间隧道施工过程中，左、右线隧道要错开施工，两隧道掘进面纵向最小净距不小于10洞径。
（9）天桥变形达到黄色预警后，应封闭天桥，直到下穿完成且桥梁变形稳定。
桥梁倾斜或差异沉降超出报警时，及时组织专家召开会议并启动应急预案，确保天桥及盾构施工安全。
3.2沿线管线防护
3.2.1基本情况
区间位于双向八车道、交通流量较大的广安门内大街正下方，沿线多处下穿污水沟、污水管、雨水管、热力方沟等施工安全风险较高的管线，详见下表：
沿线重要管线统计表
序号
风险工程名称
位置、范围
风险基本状况描述
风险工程等级
1
盾构区间平行下穿Φ1950（Φ1550、Φ1350）雨水管
右K4+136～右K4+859
Φ1950（Φ1550、Φ1350）雨水管为混凝土管，自东向西流，管内底标高为40.78m，右线区间隧道平行下穿，竖向净距8.092m～11.552m
二级
2
盾构区间平行旁穿730×1160（750×1250、740×1220）污水沟
右K4+136～右K4+300
730×1160（750×1250、740×1220）污水沟沟内底标高为45.94，自西向东流，右线区间隧道平行旁穿，竖向净距16.064m～16.821
二级
3
盾构区间平行下穿780×1300（810×1220、740×1720）污水沟
右K4+300～右K4+750
780×1300（810×1220、740×1720）污水沟内底标高45.06，右线区间隧道平行下穿，竖向净距11.372m～16.064m
一级
4
盾构区间垂直下穿950×1500污水沟
右K4+440
950×1500污水沟沟内底标高45.37m，自北向南流，区间垂直下穿，竖向净距14.95m
二级
5
盾构区间垂直下穿Φ1050污水管
右K4+446
Φ1050污水管为混凝土管，撞口，自南向北流，管内底标高42.84m，区间垂直下穿，竖向净距11.556m
一级
6
盾构区间垂直下穿870×1190污水沟
右K4+725
870×1190污水沟沟内底标高44.87，自北向南流，区间垂直下穿，竖向净距13.264m
一级
7
盾构区间垂直下穿2300×2100热力方沟
右K4+807
沟内底标高43.11m；区间隧道垂直下穿，竖向净距13.75m
二级
8
盾构区间垂直下穿Φ1050污水管
右K4+816
Φ1050污水管为混凝土管，撞口，壁厚90mm，自北向南流，管内底标高40.29m；区间隧道垂直下穿，竖向净距7.27m
一级
9
盾构区间垂直下穿Φ400污水管
右K4+898
Φ400污水管为混凝土管，自南向北流，管内底标高42.54；区间隧道垂直下穿，竖向净距8.246m
一级
10
盾构区间垂直下穿Φ400污水管
右K4+980
Φ400污水管为混凝土管，，自南向北流，管底标高43.30；区间隧道垂直下穿，竖向净距7.732m
一级
11
盾构区间垂直下穿Φ400污水管
右K5+080
Φ400污水管为混凝土管，，自南向北流，管底标高42.60；区间隧道垂直下穿，竖向净距5.836m
一级
12
盾构区间平行下穿780×1200（720×1200、890×1220）污水沟
左K4+136～左K4+457
780×1200（720×1200、890×1220）污水沟沟内底标高45.58m，自西向东流，左线区间隧道平行下穿，竖向净距15.094m～16.932m
一级
3.2.2防护措施
（1）严格控制盾构姿势，确保盾构平稳掘进，要勤纠少纠以减少对周围土体的扰动，盾构掘进误差控制在50mm以内。
（2）降低盾构掘进速度并增加刀盘转速，减小盾构掘进过程中对侧边土体的剪切挤压作用。
在盾构机掘进时降低掘进速度，控制盾构机的掘进速度保持在2cm/min。
（3）严格控制正面土压力。
调整盾构机正面土压力，使土压力监测值波动不能太大，根据监测信息对土压力作及时调整，把土压力波动控制在要求范围内。
（4）加强同步注浆控制。
盾构机穿越重要管线时，根据监测到的土体压力变化、地面沉降的稳定等情况，选择合适的注浆量和注浆压力。
（5）必要时对重要管线进行预先保护措施。
预保护措施是在盾构通过前，预先在地面向管线位置打注浆管，盾构通过时，根据地面沉降、地层变化的监测情况。
（6）必要时进行二次补压浆。
（7）对于穿越重要或敏感管线时，应在穿越段管片结构内预埋一定数量的注浆管，防止施工过程中过量沉降及后期沉降，确保周边环境安全。
（8）通过现场试验估算土体松散系数确定理论出土量，并据此严格控制出土量。
（9）为防止管线可能破坏造成的重大损失,在盾构施工前对沿线管线进行详细调查，盾构掘进过程中按照“合理施工、加强监测、信息及时、正确指导”的原则，采取如下保护措施：
a、盾构从出洞到穿越管道过程中，不同地段土仓压力分别设定。
b、根据监测结果分析掘进速度、土仓压力、出土量对土体变形的影响，及时协调土仓压力、掘进速度和出土量的关系。
c、掘进过程中对盾构轴线的精确控制，尽量减小纠偏量。
d、控制同步注浆的数量和压力，掌控二次注浆。
e、针对重要管线可在管节接头处布置监测点，以观测管节的沉降和收敛变形。
四、施工管理目标
4.1工程质量目标
符合国家现行工程施工质量验收规范合格标准，争创优质样板工程。
4.2安全生产目标
无事故，把轻伤事故控制在3‰以内。
在整个施工监测项目中，各种变形均控制在允许范围内，确保施工和周边建筑物的安全。
4.3工程进度目标
计划左线盾构进场组装日期：
2012年9月25日，盾构始发日期：
2012年10月30日，盾构接收日期：
2013年2月10日；右线盾构进场组装日期：
2012年9月15日，盾构始发日期：
2012年10月15日，盾构接收日期：
2013年1月15日。
总工期：
185日历天。
4.4文明施工目标
创北京市“市级文明工地”。
4.5环境保护目标
预防和消除施工造成的环境污染，做到控制排污、控制扬尘、降低噪音、减少大气污染，保护植被、保护水源、保护文物，创环境保护达标工地。
五、施工组织机构及项目管理职责
5.1组织机构
项目部设八个职能管理部门，按项目法原则组织本工程建设，确保高效、优质地完成本合同工程的施工任务。
组织机构详见下图：
5.2主要管理人员及部门职责
本标段工程按项目法管理，实行项目经理负责制，实行独立核算，以工程质量、安全、工期为主要内容，实行经济承包。
经理部在施工组织中，严格控制“工、料、机、运、管”的支出，运用“包、保、核”方式把责任落实到人，确保工程施工效益。
主要管理人员及部门职责如下：
项目经理：
工程项目实施项目经理负责制；受公司委托，负责合同履约，是项目管理体系运行的第一负责人；负责制定项目目标并组织分解；负责组织制定各部室、关键岗位、工程队职责权限，并进行考核；负责管理体系建立、运行和持续保持的资源配置；主持管理评审，确定管理体系运行需改进的措施；负责建立适当的沟通渠道，确保内外部相关信息沟通顺畅；负责组织顾客投诉、重大事故、事件的处置。
项目副经理：
按照项目经理授权，履行生产管理、质量、安全、环境保护、内、外部沟通等相关职责；按照法律法规、顾客、相关方的特定要求，履行相关职责权限。
项目总工程师：
在项目经理的领导下，对技术管理负全面责任。
建立项目经理部质量管理保证体系并监督运行效果；指导技术人员做好技术工作；组织编制实施性施工组织设计；制定重大施工技术方案；组织技术人员对工程质量薄弱环节和技术难点开展技术攻关工作；负责新技术、新工艺、新设备、新材料的应用和先进技术的推广；负责设计变更的审定和呈报工作；与设计、监理、甲方经常沟通，保证设计、监理及甲方的要求与指令得到及时执行。
工程部：
负责建立和维护信息管理系统，负责内、外部信息沟通及顾客满意测评的管理工作；负责基础设施和工作环境的策划及相关管理工作；负责生产和服务实施过程的技术保证工作；协助相关部室，做好生产和服务过程中的监控和测量；负责测量装置的配备、使用和管理；负责组织设计文件变更的评审工作；制定与生产和服务实施过程相关的纠正和预防措施；参与顾客投诉、重大事故、事件调查处理；负责工程队劳务用工合同的管理和控制。
安质部：
负责安全、生产管理体系建立、运行、保持的日常管理工作；负责与安全、生产有关的法律法规获取、识别、传递和培训；负责生产和服务实现过程中安全管理工作的监察；参与顾客投诉、重大事故、事件调查处理；负责与产品安全和安全、生产管理体系运行相关的纠正和预防措施的制定，组织对相关部室、工程队纠正、预防措施实施情况的检查、验证。
负责项目工程文明环保管理，项目文明施工、环境保护制度等资料的编制和上报，负责对项目的重要环境因素和重大职业健康安全风险因素进行监视和测量，并对各施工队环境控制情况进行监测，负责做好从业人员环境保护知识普及教育。
机电部：
负责机械设备、现场用电等管理工作；负责与基础设施相关的设备、设施的配置和监控；参与顾客投诉、重大事故、事件调查处理。
物资部：
负责项目物资、设备的管理工作；负责组织与物资、设备相关的供方评价选择，并实施监控；负责与基础设施相关的设备、设施的配置和监控；参与顾客投诉、重大事故、事件的调查处理；负责组织物资、设备、不合格品的处置及相关的纠正和预防措施的制定、实施、验证。
预算部：
参加施工图纸的会审和施工调查，负责施工图预算的编制、审核，负责内部预算的编制，负责施工计划的编制、统计及验工计价工作，负责组织合同变更的评审工作。
财务会计部：
负责资金使用计划的实施。
负责财务核算与管理工作，编制项目财务预算，实施成本管理责任制。
负责与业主的财务结算以及清算工作，按季度与业主进行财务对帐，及时办理与业主的资金往来结算工作，做好生产流动资金的调剂、分配工作。
协调与工商、税务、银行等地方职能部门的关系，做好纳税、缴费、筹措资金等工作。
后勤部：
负责后勤保障工作，配合卫生部门做好本项目的食堂卫生安全检查等工作。
办公室：
在项目经理组织下，制定相关岗位职责，负责岗位能力确认、考核、评价的日常工作；负责制定员工培训计划，并督促落实；负责文件管理及相关的内外部信息沟通工作；参与顾客投诉、重大事故、事件的调查处理；负责与职责范围相关的不合格处置及纠正、预防措施的制定、实施；负责编制外部劳务用工管理的有关办法；负责职工健康检查及健康档案管理工作；负责施工区域安全保卫工作。
5.3作业队及班组职责
盾构作业一队：
负责上行线区间的隧道施工以及沿线建筑物、管线防护、加固工作，并积极配合指定项目部做好相关工作。
每队两个作业班组。
盾构作业二队：
负责下行线区间的隧道施工以及沿线建筑物、管线防护、加固工作，并积极配合指定
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