地铁隧道管棚施工组织设计.docx
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地铁隧道管棚施工组织设计
丰台站～前泥洼站区间暗挖临时竖井开马头门大管棚施工方案
1、编制说明
1.1、编制依据
（1）北京地铁10号线二期工程施工设计（变更）第三篇区间土建工程第十三册丰台站～前泥洼站区间第二分册区间暗挖段结构施工图第一部分轨排井北侧暗挖段施工图第一本区间临时竖井及暗挖段结构施工图
（2）北京地铁10号线二期2段工程10合同段岩土工程勘察报告
（3）《轨道交通隧道工程施工质量验收标准（修订版）》（QGD-007-2005）
（4）《地下铁道工程施工及验收规范》（GB50299-1999）
（5）《工程测量规范》（GBJ50026-2007）
（6）《地下铁道、轻轨交通工程测量规范》（GB50308-1999）
（7）《北京市市政基础设施工程暗挖施工安全技术规程》（DBJ01-87-2005）
（8）《施工现场临时用电安全技术规范》（JGJ46-2005）
（9）《建筑施工计算手册》（第二版）
（10）其它相关规范、规程及标准
（11）工程所在地的地质、水文、气候及地理条件
1.2、适用范围
本方案适用于地铁10号线二期工程丰台站～前泥洼站区间暗挖段临时竖井马头门大管棚施工。
2、工程概况
2.1、暗挖段设计概况
丰台站～前泥洼站区间暗挖段位于前泥洼站南侧，呈南北走向，主要在规划前泥洼路下方敷设，与前泥洼路永中基本平行。
区间下穿大从大厦、丰管路及丰管路下方众多管线。
暗挖区间右线起讫里程为K42+416.743～K42+751.413，含短链0.679m；左线起讫里程为K42+486.586～K42+751.413，含长链5.176m和短链0.679m。
本暗挖段区间左、右线各设置一座施工竖井，中心里程分别为左K42+639.810、右K42+610.300。
本暗挖段隧道断面形式为单孔五心圆断面结构，采用浅埋暗挖法施工。
暗挖段主体结构采用复合式衬砌，初期支护采用喷锚+格栅钢架形式，二次衬砌为直接模筑钢筋混凝土结构。
标准断面示意图
2.2、工程地质、水文地质概况
1）地质概况与地质分层
本工程场地勘探范围内的土层划分为人工堆积层、新近沉积层和第四纪晚更新世冲洪积层、第三纪基岩四大类，并按地层岩性及其物理力学性质进一步分为6个大层及若干亚层，本场区各土层的岩性特征如下：
A人工堆积层：
①杂填土层，杂色、松散、稍湿，含砖渣、灰渣，41.77～44.22，不连续；
①1砂质粉土、粘质粉土素填土，黄褐色，松散、稍湿，以砂质粉土、粘质粉土为主，含少量砖渣，41.77～44.22，不连续；
①2卵石素填土，杂色，松散，稍湿，亚圆形，一般粒径2~4cm，细砂充填约55％，含砖块，41.77～44.22，局部分布；
B新近沉积层：
②砂质粉土、粘质粉土，褐黄色、稍密~中密，稍湿～湿、中低压缩性，含云母、氧化铁,土质不均，夹薄层粘性土，41.27～42.94，不连续；
②1粉细砂，褐黄色，稍密~中密，湿，中低压缩性，含云母，41.27～42.94，不连续；
③卵石、圆砾，杂色，中密，湿，低压缩性，亚圆形为主，一般粒径3~5cm，最大粒径约25cm，细中砂充填约25～35％，局部夹有漂石，最大粒径约25cm，漂石含量约5％～10％，32.45～35.97，连续分布；
③2细中砂，褐黄色，中密，湿，中低压缩性，含氧化铁，局部夹粘性土薄层，32.45～35.97，透镜体分布；
③3砂质粉土、粘质粉土，褐黄色，中密，湿，中低压缩性，含云母、氧化铁，32.45～35.97，透镜体分布；
C第四纪晚更新世冲洪积
④卵石、漂石，杂色，密实，湿，低压缩性，亚圆形，级配连续，磨圆度中等，一般粒径2~20cm，最大粒径约30cm，细中砂充填25％~40％；局部夹漂石，一般粒径23～30cm，含量17.4％～31.0％，其中11.5～17.5m漂石含量为37.7％～77.8％，最大粒径39cm，18.94～21.89，连续分布；
④1粘质粉土、粉质粘土，褐黄色，可塑，中密，湿，中低压缩性，含云母、氧化铁，土质不均，局部夹粘土，18.94～21.89，不连续；
④2细中砂，褐黄色，密实，湿，低压缩性，含云母及少量卵石，18.94～21.89，透镜体分布；
⑤卵石，杂色，密实，湿～饱和，低压缩性，亚圆形，级配连续，磨圆度中等，一般粒径4~8cm，最大粒径约15cm，细中砂充填约30％，局部夹有漂石，最大粒径大于20cm，漂石含量约20％以上，8.20～10.74，连续分布。
D第三纪
⑦粘土质砂岩，土黄色，泥状、砂状结构，强风化，由砂屑50％～55％和胶结物45％～50％组成。
未钻穿，未全揭露。
2）水文地质条件
本次勘察钻孔最大深度42.0m，勘察深度范围内揭露一层地下水。
地下水类型为潜水，该层水补给来源主要为大气降水和侧向径流补给，以侧向径流和向下越流方式排泄。
本次勘察未发现上层滞水。
地下水特征如下：
地下水性质：
潜水
（二）水文埋深（m）：
25.0～28.0水位标高（m）：
17.89～19.94
含水层岩性特征：
④、⑤层渗透系数（m/d）：
130～150扩散半径（m）：
92.02（10t/h）。
3、施工部署
3.1、工期计划
丰～前区间暗挖段马头门大管棚施工计划开工日期为2011年5月24日，计划完成日期为2011年31
3.2、劳动力计划
根据本工程施工内容，现场需要的施工工种主要：
有电焊工、信号工、电工、机械设备司机及普工。
根据施工进度计划安排，施工劳动力需求计划见下表。
表3-1管棚施工劳动力需求计划表
序号
工种
人数
备注
1
操作人员
9
机械操作
2
电焊工
1
管棚加工
3
电工
1
现场临时用电管理
4
信号工
2
电动葫芦操作及运输指挥
5
起重机司机
2
电葫芦、龙门吊、汽车吊操作
6
普工
15
协助钻孔、下管、注浆
8
合计
30
3.3、设备计划
本工程施工所需的施工机械设备见下表。
表3-3管棚施工机械设备需求计划表
序号
机械名称
单位
数量
备注
1
空压机ks-12/8
台
1
浙江衢州
2
注浆机KBY70-16
台
2
河北邢台
3
MK-5地质钻机
台
2
陕西西安
4
电焊机
台
1
上海
3.4、材料计划
主要材料计划表
序号
施工部位
材料名称
规格
数量
单位
计划使用时间
1
开马头门管棚施工
Φ108管棚钢管
5mm
600
米
2011年5月24日至2011年5月31日
2
脚手架
50
100
米
3
水泥
P.O42.5
20
吨
4
方木
100*100
2
方
4、施工准备
4.1、劳动力准备
根据劳动力计划逐步组织施工人员进场，施工人员进场后及时组织施工安全与文明施工教育，并根据有关要求履行劳务手续。
4.2、机械设备准备
根据拟投入的机械设备计划，逐步安排机械设备进场。
设备进场后按照有关要求向监理单位进行相关报验，批准后时进行试运转并做好记录，确保设备在工程施工中的正常运转。
4.3、施工材料准备
根据施工进度计划安排，逐步安排施工材料进场。
材料进场后，依据相关要求进行取样复试，同时对复试合格的材料及时向监理单位进行报验。
对不合格的材料严禁投入使用。
5、施工方法
5.1施工方法选择
A、根据该地段地质情况，由于属于粗砂砾石地层，现场Φ108管棚打设采用潜孔锤内外锤头拖管跟管钻进，钻进时采用有线导向仪分段测量，偏斜超线可采用定向纠偏钻进，控制打设精度，终孔后注浆，注浆压力控制在0.3～0.8mpa。
B、潜孔锤拖管钻进工法：
（如图示）
潜孔锤拖管钻进工法是专为穿越沙卵石地层管棚施工设计的一种工艺，因为在该地层条件下，除石质坚硬外，更是砂石松散，采用普通潜孔锤钻进，然后送管终孔，由于不能成孔，此工法已不能使用.拖管跟进工艺，就是在Φ108管内部安装气动冲击器，冲击器后部Φ73钻杆和钻机相连，头部锤头是可以和外锤头沟槽连接的数种锤头，在Φ108管最前一根头部装有通过丝扣，然后焊接加固的外锤头，该外锤头通过内锤头相连在冲击器上，然后在高压风力作用下，气动冲击器（频率在70～80次/分钟）带头锤头破碎砂石带动管棚管直接跟进，该工法优点是由于动力作用在管内，出屑在管内完成，因此施工中不会造成局部空穴，使地面沉降，同时，由于管棚管及潜孔锤配合跟进，由于自重使得其自身稳定性较高，因此在钻进开始前，钻机水平精度必须反复测量，机长必须根据地质情况控制进度，管棚管根据现场情况以及钻杆的长度，应设计长度在3m以内，管棚管之间除丝扣连接外，还用焊接加固，防止断管现象的发生。
终孔后退出内锤头、冲击器及钻杆，准备注浆，该工艺的缺点是操作复杂，施工进度较慢，对钻机机长等工人的业务水平要求较高，打设时可以顺序打设，终孔注浆时要计算管内容积，在Φ108管内注满即可，注浆压力控制在0.3～0.8mpa之间，注满钢管后，关闭注浆阀，注浆结束。
5.2钻进成孔施工方法
A、工艺流程
三通一平→人员设备进场→测量放线→铺设“工”字钢轨道→设备组装调试→埋设孔口管→调试钻机（方位、倾角）→钻具组装进孔孔斜测量→直至设计深度终孔→管内及环状间隙注浆→移至下一孔位
B、设备组装前的准备工作
施工现场必须保证水通、电通、路通，水电距施工现场不超过30M，施工工作面必须要平，误差不超过±200mm。
设备检查。
检查中有否缺件及好坏程度：
电机、钻机、泵等测试，运转是否正常，所有部件是否完好；液压系统是否通畅，密封完好度，液压油泄露状况。
检查所有焊接部位是否有开焊，有则补焊。
各种部件是否有变形，有则进行校正。
C、测量放线
测量人员按设计图随竖井施工在竖井南、北墙上测放出钻孔位置，孔口处采用十字线确定孔口中心，确保位置准确，孔位测放完成后，经项目部施工员、质量员及驻地监理验收合格后方可进行下步施工。
D、管棚钢管加工
管棚采用接管顶入方法插入钻孔。
单节钢管长2米，管身用电钻机出φ14溢浆孔，孔间距为300mm，呈梅花型布置。
E、钻机组装、调试（方位、倾角）
钻机入孔的方位角及倾角，必须在测量队提供的可靠的测量数据上进行；
孔位确需移动时，须设计与监理同意，并且计算回归角度；
根据试验检验导向钻头的纠偏能力，在施工经验积累的基础上，确定开孔方位和倾角是否增回纠偏角，并以书面形式通知机台；
计算倾角时应将隧道坡度考虑在内，钢管打设时原则上不允许向内偏斜。
F、钻孔到设计深度后下入管棚管通过管内压注水泥浆，对管内及管外环状间隙进行充填；单孔验收合格后，在现场立即办理验收合格签证，再转入下一孔位施工。
5.3管棚注浆
为使注浆后管棚周围土体得到很好的加固，使该段土体形成一个具有一定厚度，连续而坚硬的壳体，决定采用插入小导管，后退分段注浆法注浆。
A、注浆工艺流程
大管棚注浆工艺流程图
B、注浆浆液配制
注浆原材料
水泥：
普通硅酸盐水泥，强度等级不低于32.5
浆液配合比
水泥浆：
水灰比（0.8～1.5）：
1（重量比），缓凝剂掺量（1～3）%
水玻璃浆35Be’
双液浆配合比：
水泥浆：
水玻璃浆=1：
1～1：
0.6
C、注浆
注浆参数的选择
a.注浆初压：
0.3～0.5MPa
b.注浆终压：
0.8MPa
c.浆液扩散半径：
0.3m
d.注浆速度：
≤30L/min
e.浆液注入量：
按公式Q＝πR2Lnαβ计算
式中：
R-浆液扩散半径（m），取0.3
L－注浆管长度（5m）
n－地层孔隙率，取0.4
α－地层填充系数，取0.85
β－浆液消耗系数，取1.1
f.土壤孔隙率参数表
土壤名称
孔隙率（％）
冲积中、粗砂砾
33～46
粉砂
33～49
亚粘土
28.6～50
单根大管棚注浆量：
Q=3.14×0.32×5×0.4×0.85×1.1+3.14×0.0482×5≈0.565m3
注浆设备：
管棚注浆配备与工艺相适应的成孔设备、注浆设备、搅拌设备和其他设备，不可临时拼凑，以保证注浆质量。
根据注浆工艺，配有双液注浆泵，其注浆压力不小于5MPa，排浆量大于50L/min并可连续注浆。
搅拌水泥浆的设备选用低速机械式搅拌机，其搅拌有效容积不小于400L。
注浆时，根据需要配有混合器、抗震压力表、高压胶管、高压球阀、水箱及储浆桶等辅助设备。
还配备必要的检验测试设备，如：
秒表，PH计等。
所有计量仪器、仪表均有产品合格证及检定单位检定合格证。
注浆工艺：
a.注浆开始前，根据注浆方式（单、双液）正确连接管路。
b.注浆开始前，进行压水试验，检验管路的密封性和地层的吸浆情况，压水试验的压力不小于终压0.8MPa，时间不小于5min。
c.管路畅通后，将配好的水泥浆倒入泵贮浆桶中，开动注浆泵，再通过管棚压入地层。
d.第二天进行补充注浆，程序与上相同。
5.5、质量控制标准
5.5.2、大管棚
（1）管棚所用材料应符合设计要求；
（2）管棚的外插角、孔位、孔深、孔径施工允许偏差如下表所示
管棚施工允许偏差控制表
项目
外插角
孔位
孔深
孔径
检验数量
管棚
1°
±50mm
±30mm
比钢管直径大30～40mm
施工单位全数检查
（3）注浆应采用无污染材料，浆液配合比和浆液结石体强度应符合设计要求，且浆液应充满钢管及周围的空隙。
6、大管棚施工控制措施
（1）导向孔精度控制措施
①安装钻机要求孔位对正、基础牢固
依照设计,钻孔轴线对正钻机动力轴中心，钻机底部铺设二层15X15㎝方木作为基础，采用测量仪器测量其轴线及中心高程，确保无误后，分别在钻机两侧及前后钉入地锚固定钻机。
②在实际环境条件下，进行深度校核
假设实际钻孔距地表探测接收仪深度为A，而仪器实际测量值为A+T，则T为该工区深度探测标定值。
依次标定值为依据，对每点探测值进行校订。
③深度纠正
如果探测校订值大于设计深度值，则通知司钻调整方位角为12点进行顶进；如果探测标定值小于设计深度值，则通知司钻调整方位角为6点进行顶进；每次顶进长度依据测得的偏差值而定，直到深度值符合设计值再进行正常钻进。
④采用倾角控制深度
对于每个探测点必须测量其倾角，如果其倾角均保持零度，则钻孔保持水平，满足设计要求；如果不为零度，可以此值计算深度偏差值进行纠正。
⑤方向纠正
如果探测点位于地表投影线的右侧，则通知司钻调整方角为9点进行顶进；如果探测点位于地表投影线的左侧，则通知司钻调整方位角为3点进行顶进；每次顶进长度依据测得的偏差值而定，直到测量点方向符合设计值再进行。
（2）物质采购：
采购钢管、水泥时，须在确定合格的分供厂家中采购，所采购的材料或设备必须有出厂合格证、材质证明和使用说明书，材料或设备有有问题的严禁入场
（3）计量检测
加强计量检测，项目设专职计量员及试验员。
物资采购（包括分供方采购的物资）后，根据相关规定及标准、规范、合同要求抽样检验和试验，并做好标记。
当对其质量有怀疑时，加倍抽样或全数检验。
（4）施工措施
①强化施工技术管理及其各方面的规章制度和措施。
②对开孔、导向孔钻进、管头联结及注浆各种工艺进行施工技术及安全交底，并做好施工记录。
③对导向孔轴线，标高等实行专人测量，专人复测，并经监理复测认可。
④施工资料尤其是质量验收资料与实际施工同步进行，由专职资料员保管。
7、质量保证措施
7.1、质量目标
严格按照项目管理办法施工，以“高标准、严要求、保质量、保进度”为指导方针，精心施工，细心做好材料选择，做好过程控制，精心做好成品保护，实现以下质量目标：
分项工程一次验收合格率100％。
7.2、质量保证体系
为了贯彻质量方针，确保工程质量目标在本工程项目的实现，我单位建立质量管理体系，设置现场工程质量控制机构，配备足够的有经验的技术人员、质检人员、管理人员和操作人员，按照由上到下的顺序进行工程质量管理，明确施工过程中的质量控制程序。
成立以项目经理为第一负责人的工程质量管理小组，组员为项目部各部室和各施工工区员，全面负责项目工程质量保证和控制。
8、安全保证措施
8.1、安全保证方针
安全保证方针是：
遵守法规、强化管理、落实责任、确保安全、预防为主、加强保护。
安全保证目标是：
工伤死亡为0，重伤频率控制在0.5‰以内，轻伤频率控制在3‰以内，无重大责任事故。
8.2、安全保证机构设置
成立由项目经理、项目副经理、项目总工程师组成的健康安全领导小组，其中项目经理为第一责任人，项目副经理为安全生产的直接负责人，项目总工程师为安全技术负责人。
安全保卫部负责日常安全工作的落实，督促各部室按有关规定进行生产并监督项目经理。
认真贯彻“安全第一，预防为主”的方针，坚持管生产必须管安全的原则，执行安全生产责任制，明确各级人员的职责，抓好工程的安全生产工作。
本工程位于北京城区繁华地段，为了维护公司良好形象，必须确保达到北京市绿色文明安全样板工地，工程施工必须认真贯彻国家有关安全生产法规，劳动保护条例，切实做到安全生产，文明施工，杜绝各类事故的发生。
项目部建立以项目经理为首，由项目主管副经理、有关部门经理及安全员、工长、班组长等各方面管理人员组成安全保证体系。
8.3、安全管理措施
（1）制定安全生产责任制：
认真贯彻安全第一、预防为主的方针。
项目经理是项目安全生产第一责任者，安全员是安全工作直接责任者，建立、健全各级各部门的安全生产责任制，责任落实到人。
各项承包有明确的安全指标、奖惩办法，做到谁施工谁对安全负责。
坚持经常和定期安全检查，及时发现事故隐患，堵塞事故漏洞，奖罚当场兑现。
坚持以自查为主、互查为辅、边查边改的原则，主要查思想、查制度、查纪律、查领导、查隐患，结合季节特点，重点查防触电、防坠落、防机械车辆事故、防火等措施的落实。
（2）工地实行安全值班制度。
加强领导安全值班检查制度，每项施工工序必须有详细的技术、安全交底，签字齐全，方可施工。
（3）各作业队必须设一名专职安全检查员，协助项目部安全员的工作，严格贯彻各项生产管理制度和操作规程，做到只要有人施工就要有安全员在现场。
随时发现安全隐患，及时纠正改进。
加强全员安全教育，使广大职工牢固树立“安全第一，预防为主”的意识，克服麻痹思想，组织职工有针对性的学习安全生产知识和规章制度，做到思想上重视，生产上严格执行。
新工人入场必须进行三级安全教育，签订安全协议；换季时应对外施人员进行换季教育；坚持每周不少于一次的安全教育，坚决制止违章指挥和违章作业；对各分包单位人员及时进行教育，加强管理，签订安全协议。
落实安全生产责任制和贯彻执行各种规章制度。
（4）所有参施人员都必须进行进场前的安全教育，考试合格后方可施工。
一线工人应掌握本工种操作技能，熟悉本工种安全技术操作规程。
各类机械设备的操作工、电工、焊工等工种，必须经过专门安全操作技术训练，考试合格后方可持证上岗。
（5）要严格按照安全生产的要求编制工程项目的施工组织设计，同时编制安全技术措施，对采用的新技术、新材料、新工艺、新设备，要认真编制安全技术操作规程。
分部分项工程要进行全面的、有针对性的安全技术交底，履行签字手续。
生产、生活设施的现场布置要做好防盗、放火、防破坏工作。
施工现场重点部位及危险作业部位设安全生产标志，随时提醒职工注意安全生产。
场内各种安全设备、设施等，任何人不准擅自拆动。
（6）特种作业人员必须持证上岗，该复审的必须复审，佩带相应的劳动保护用品。
（7）所有进入工地人员必须戴安全帽，高空作业人员系安全带，遵章守纪，佩戴标记。
（8）严禁违章指挥，违章作业。
工人对领导的违章指挥有权拒绝，建立安全否绝制度。
（9）坚持班组施工的班前上岗交底，班后讲评和每周一次安全活动，有检查和验桩措施。
（10）施工现场按施组规划，必须有安全生产宣传牌，主要部位作业面、通道口都必须挂有安全宣传标语或安全警示牌。
（11）对工伤事故处理要求建立工伤事故档案，按规定编制处理报告，严格做到“三不放过”。
（12）建立安全检查制度：
安全员每天检查，发现问题及时纠正，总承包项目部每周组织一次检查，对查出的问题限时整改，做到定人、定措施，检查有记录。
（13）进场人员进行经常性的法律、法规教育，防止施工扰民及治安、刑事案件发生。
（14）强对设备的检查、保养、维修，保证安全装置完备、灵敏、可靠，确保设备的正常安全运行。
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