北京市南水北调东干渠第五标段盾构井及二衬井工程.docx

1、北京市南水北调东干渠第五标段盾构井及二衬井工程北京市南水北调东干渠第五标段盾构井及二衬井工程施工组织设计第一章 编制说明1. 编制说明第1章 编制依据 北京南水北调配套工程东干渠输水工程施工第五标段招标文件（商务部分）； 北京南水北调配套工程东干渠输水工程施工第五标段招标文件（技术部分）； 北京南水北调配套工程东干渠输水工程施工第五标段投标文件； 招标文件提供的地形图、地质报告、现场实际踏勘和调查获得的资料； 招标文件中指定的适用于本工程的国家、行业及地方规范、规程、标准以及有关施工、安全、质量、城市管理等方面的有关政策法规； 我公司现有的施工技术能力、管理水平和机械设备配备能力； 目前施工图

2、纸及相关设计要求；第2章 编制范围 五标范围内输水管线盾构隧道施工； 五标范围内输水管线二衬管道施工； 五标范围内盾构始发兼接收井、排气阀井（排空井、调压井和二衬竖井）、接收井施工； 五标范围内排空井房屋建筑工程、水机设备安装工程、电气设备采购及安装工程、自动化系统土建工程、防护工程、施工现场远程监控系统、永久安全监测工程、水土保持工程、环境保护工程。第3章 编制原则 技术先进原则本施组采用适合本工程地质水文条件的盾构机和配套设备，盾构施工按每环一次出土考虑。二衬采用全圆模板台车，全圆一次浇筑。 使用自有盾构机原则使用本公司自有的盾构机,且在工程具备掘进条件之前全部到位。 工期优先原则本施组充

3、分考虑工期的紧迫性及影响因素的不确定性，工、料、机、资金配置充分，进度计划合理且留有余量。 安全第一原则施组充分考虑安全方面的投入，包括生产安全、环境安全、消防安全、治安安全等。 质量优先原则百年大计，质量为本，充分了解到内水压管道与其它管道（隧道）的不同，重视混凝土的抗渗、防水质量的控制。 服务业主原则本标为东干渠输水工程第5标段，盾构始发井场地面积大，交通方便，因此，本着服务业主的原则，我公司在布置场地时，提高会议室、业主办公室、洗手间、工地食堂的面积和标准，使该场地具有接待输水工程全线施工单位会议和业主现场办公的能力。 涉及安全的重要计算委托专业机构原则本工程的重要措施数值模拟计算、结构

4、计算委托相应的专业人员或机构，并组织专家审核，确保理论计算正确。第4章 执行和引用标准水利水电建设工程验收规程SL223-2008水利水电工程施工质量评定规程SL176-2007地铁设计规范（GB50157-2003）地下铁道工程施工及验收规范（GB50299-1999）2003版地下工程防水技术规范GB50108-2008地铁工程监控量测技术规范（北京市地方标准DB11/490-2007）建筑基坑支护技术规程JGJ120-99水利水电工程混凝土防渗墙施工技术规范SL174-96水工混凝土结构设计规范SL191-2008高强度混凝土结构技术规程CECS104:99混凝土结构工程施工质量验收规范

5、GB50204-2002砌体结构设计规范GB50003-2001土工合成材料应用技术规范GB50290-98土工合成材料测试规程SL/T235-1999水工建筑物岩石基础开挖工程施工技术规范SL47-94水工建筑物地下开挖工程施工技术规范DL/T5099-1999爆破安全规程GB6722-2003水工混凝土外加剂技术规程DL/T5100-1999混凝土强度检验评定标准GB/T50107-2010水工混凝土施工规范DL/T5144-2001水工混凝土施工规范SDJ207-82水工建筑物止水带技术规范DL/T5215-2005钢筋焊接机验收规程（JGJ107-2003）钢筋机械连接通用技术规程（J

6、GJ107-2003，J257-2003）给水排水工程混凝土构筑物变形缝设计规程CECS117：2000水工建筑物水泥灌浆施工技术规范SL62-94水利水电工程设计防火规程SDJ278-90地基与基础工程施工及验收规范GBJ202-83地下防水工程质量验收规范GB50208-2002组合钢模板技术规范GB50214-2001公路桥涵施工技术规范JTJ041-2000公路桥涵设计通用规范JTJD60-2004水利水电工程岩石试验规程（补充部分）DL/T5006-2007混凝土坝安全监测技术规范DL/T5178-2003碾压式土石坝施工规范DL/T5129-2001水电水利工程围堰设计导则DL/T

7、5087-1999液压滑动模板施工技术规范GB50113-2005钢结构设计规范GB50017-2003钢结构工程施工质量验收规范GB50205-2001水利水电基本建设工程单元工程质量等级评定标准-金属结构及启闭机械安装工程SDJ249.2-88供配电系统设计规范GB50052-1995低压配电设计规范GB50054-95通用用电设备配电设计规范GB50055-1993施工现场临时用电安全技术规程JGJ46-2005全国供用电规则预防混凝土工程碱集料反应技术管理规定（试行）（京TY5-99）建筑结构荷载规范（GB50009-2001）地铁杂散电流腐蚀防护技术规程（CJJ49-92）水工建筑物

8、载荷设计规范DL5077-1997锚杆喷射混凝土支护技术规范GB50086-2001建筑地基基础设计规范GB50007-2002水电站压力钢管设计规范SL281-2003提防工程设计规范GB50286-98水利水电工程启闭机设计规范SL41-93土工合成材料应用技术规范GB50290-98室外给水设计规范GB50013-2006生活饮用水水质卫生规范（卫生部2001.6）生活饮用水水源水质标准CJ3020-93地面水环境质量标准GB3838-2002水利水电工程施工通用安全技术规程SL398-2007水利水电工程土建施工安全技术规程SL399-2007水利水电工程金属结构与机电设备安装安全技术

9、规程SL400-2007城市工程管线综合规划规范GB50289-98 国家现行的相关法律、法规、规范、规程及文件第二章 工程概况2. 工程概况2.1工程简述东干渠工程的实施，使得北京城市供水格局中的“一条环路”得以实现，从而实现南水北调，密云水库、官厅水库等地表水以及地下水的联合调度；保证主要水厂具备双水源；与调储库联合调度，合理调配来水与用水过程；及时应对南水北调总干渠断水事件，减小供水风险，提高供水保证率。东干渠五标工程位于北京市东部地区，工程始于京包铁路西北500m处7#盾构始发井，沿五环路外侧穿越环铁桥，至八间房村南的8#盾构始发井，由8#盾构井始发沿五环路外侧穿越坝河，至东坝路9#盾

10、构始发井。线路全长约4079.45m。本标段工程初衬采用盾构法施工，二衬采用全圆模板台车。工程规模：东干渠建成后将实现：关西庄第十水厂分水口段设计流量为20.9m/s；第十水厂分水口通州水厂分水口段设计流量为14.8m/s；通州水厂分水口亦庄调节池段设计流量为12.5m/s。工程布置：平面布置：本标段工程始于京包铁路西北500m处7#盾构始发井，沿五环路外侧穿越环铁桥，至八间房村南的8#盾构始发井。由8#盾构井始发沿五环路外侧穿越坝河，至东坝路9#盾构始发井。纵断面布置：隧洞埋深17.9621.49m，共设纵向折弯8处。隧洞最大纵坡0.19%。洞顶以上压力水头在12.7528.00m。横断面布

11、置：本标段工程隧洞横断面采用圆形断面。受施工设备控制，经水力计算结合结构计算分析，确定隧洞结构净空尺寸为4.6m。采用复合衬砌为C35，W10（局部水力梯度大于100段采用W12），F150模筑钢筋混凝土，厚400mm。另外为方便今后检修，同时作为铺设通信光缆及电缆的通道，在洞底铺筑宽2.0m混凝土平台。隧洞二衬除在轴线和地基变化处设置变形缝外，直线段、曲线段隧洞二衬采用全圆模板台车一次浇筑成型，不设纵向施工缝；隧洞在直线段10m设一道分缝，在曲线段7.5m设一道施工缝。盾构管片采用三元乙丙弹性密封橡胶条止水。二衬变形缝止水采用紫铜片止水带，高压低发泡聚乙烯闭孔板嵌缝，迎水面设双组分聚硫密封胶

12、封口；施工缝止水采用紫铜片止水带并在迎水面设双组分聚硫密封胶封口。一衬和二衬之间铺设防水板。防水板与二衬之间做灌浆处理。主要建筑物：本标段沿线建设排气阀井5座（包括合建的排空井、调压井及二衬施工竖井）。 排气阀井供排气和进人检修使用。共设人孔排气阀井5座。 排空井供检修之前利用潜水泵强排放空隧洞内余水以便进人检修隧洞使用。共设排空井1座。 调压井为了减低工程输水时可能产生的水锤压力，根据水力过渡过程分析，本标段在桩号16+730处设置一座调压井。本合同所在标段为第5标段，13+901.0917+980.54，中心导线全长4079.45米。工程区段内包括，包括东干渠输水隧洞、89#盾构始发兼接收

13、井、1215#二衬竖井、2125#排气阀井、3#排空井、排空井房屋建筑工程、水机设备安装工程、电气设备采购及安装工程、自动化系统土建工程、防护工程、施工现场远程监控系统、永久安全监测工程、水土保持工程、环境保护工程。图2-1 五标工程位置2.2工程周边环境本标段工程路由位于五环路外侧，线路总体走向由北向南。地貌单元主要为永定河冲积扇东北边缘，地面高程为28.8034.65m，由西北向东南渐变倾斜。2.3工程地质与水文地质 工程地质概况本标段施工地层结构主要为（从上至下）：填土、1粉土、粉质粘土、1层与层交互沉积、细中砂、粉质粘土、中砂、粉质粘土、细砂等。详见后附地质剖面图。 水文地质概况本标段

14、地下水分两层，第1层地下水埋深为2.474.61m，水位高程25.0427.78m，含水岩组为细中砂；粉质粘土层赋含层间水的砂土及粉土透镜体。第2层地下水埋深为23.8028.30m，水位高程2.515.60m，含水岩组为细中砂。2.4主要工程数量 主要工程量见标2.1 工程量表 表2.1 序号项目规格单位数量备注1盾构隧道内径5.4mm4079.452二衬隧道内径4.6mm4079.453排气阀井6.68.0m座54二衬施工竖井5.67.0m座45排空井21.424.0m座1与调压井合建6盾构始发井59.6m14m座2兼盾构接收井第三章 工程特点、重点、难点导读及分析3.工程特点、重点、难点

15、导读及分析3.1工程特点本工程作为南水北调东干渠输水管线，综合施工方法、施工规模、结构形式、工程周边环境等因素，其有以下特点： 工程重要穿越多，建设单位协调任务重本标段工程线路总体走向由北向南。场地始于京包铁路西北500m处7#盾构始发井，沿五环路外侧穿越环铁桥，至八间房村南的8#盾构始发井，由8#盾构井始发沿五环路外侧穿越坝河，至东坝路9#盾构始发井。全长约4079.45m。本标段穿越环铁桥处铁路、坝河、亮马河等为重要的穿越点，难度大、风险高。穿越涉及北京交通局、河道等管理部门的许可，这些部门都有严格的办事程序和内部管理制度，穿越是涉及安全大事，穿越方案一般需多次论证，因此办理穿越许可手续是

16、件费时费力的事，建设单位协调工作量大。 二衬混凝土质量要求高本工程为内压输水管道，二衬为现浇混凝土圆管，二衬混凝土要求不渗不漏，抗渗、防水、断面椭圆度、表面粗糙度、变形缝处理、混凝土裂缝、混凝土耐久性等方面的质量要求也较高。 输水管道采用盾构法施工输水管道隧洞采用盾构法施工，并且采用盾构衬砌加混凝土二衬结构形式，比较独特。 盾构掘进五标工程长度4079.45m，投入两台盾构设备，单向盾构掘进，施工单位具有投入盾构机的能力。（由8#盾构井始发一台，由9#盾构井始发一台同方向掘进，单向双始发。）工期要求紧根据施工场地交付时间，本工程开工时间2012年9月6日，具备通水条件完工日期2014年6日30

17、日，工期663天。工程长度4079.45m，采用盾构加二衬的施工方法，工序多，工作面少，穿越多，工期制约因素多，所以工期要求较紧。3.2工程重点、难点在对本工程特点分析的基础上，我们结合设计、地质、环境、结构等各方面的情况，深入理解本工程的要点，总结出如下工程重点，并提出对策。 二衬水工混凝土的综合质量控制输水管线为压力管道，输水压为200 kPa300kPa，且其断面为现浇圆形二衬，二衬混凝土不同于其它工程，必须保证其以下方面的质量指标： 圆形二衬混凝土表面的平整、粗糙率控制二衬为输水压力管线，管壁的光洁与粗糙直接影响压力损失，输水是永久性工程，久而久之，浪费电能相当可观。 二衬混凝土的防水

18、抗渗性能保证作为输水管道的混凝土，防水抗渗性能直接影响工程的寿命。重点是提高混凝土自防水性能，较少施工缝，减少混凝土浇筑的间歇“冷缝”。 变形缝止水环节的处理根据设计二衬直线段每10m设置一条变形缝，曲线段每7.5m设一道变形缝。全标段共423道变形缝，数量多。通常出现的通病是止水带处混凝土不密实，有空洞，止水带未全部嵌入混凝土，输水管线运行升压后，止水带被压出，不能起到止水作用。 混凝土裂缝防治采用模板台车浇筑的圆形断面混凝土，在浇筑过程中模板体系有一个从承受浮力到承受压力的转变过程，同样混凝土也在有着不同的受力过程，尤其是初凝不久的混凝土，如果受力过大可能产生初期裂缝，降低混凝土的抗渗性能

19、。 采用自密实混凝土根据本隧洞二衬施工的特点，采用自密实混凝土。全圆一次浇筑，隧洞二衬底部面层气泡较多。对策： 采用全钢弧形大模板针梁式台车浇筑二衬混凝土，端头设置定型止水带固定模板，二衬混凝土全断面一次浇筑，一方面减少两道水平施工缝，提高混凝土自防水能力，另一方面使隧道的轴线和椭圆度能有可靠的保证。 由于本工程仅一种周长的止水带，故采用厂家定制的环形止水带，现场不再进行焊接。 优化二衬浇筑施工工艺，注灰口设置、排气措施、脱模隔离剂、模板压缝等，注重细节，保证质量。重视靠近已浇混凝土一侧的震捣工艺，尤其是注意该处顶部排气问题。二衬预留注浆孔，完成后进行衬砌壁后注浆充填。 加强工艺控制，对浇筑过

20、程中的配料、拌和、送料、导料等环节进行统一设计，编制操作规程，对各工序进行详细的规定，消除操作不规范引起的浇灌缺陷。 优化抗渗混凝土配比设计，满足混凝土强度及抗渗性能的前提下，减少水灰比，提高和易性，减小水泥的水化热。 注意养护和保温、散热，减小混凝土内外温差，减少温度裂缝。针梁式台车在行走时注意新浇混凝土的强度和承载能力，避免混凝土过早受力产生裂缝。针梁式台车整圆一次浇筑是一种使用不广泛的工艺，施工前从管理人员到操作人员进行技术培训，使操作人员弄清原理，掌握控制要点。对混凝土运输车发车间隔、混凝土泵选型、泵管布置（特别是弯头处）、泵管接头密封、浇筑方案等细节问题进行把握，严格执行方案，避免混

21、凝土浇筑间隔过长产生“冷缝”。隧道内泵送距离超过150m时，二衬混凝土采用自制小罐车转运，避免泵管过长堵管形成浇筑间歇。 工期保证本工程采用盾构隧道内加二次衬砌的结构形式，施工工序多。主要工序有进场、“三通一平”、工作井及接收井土建、盾构掘进、二衬浇筑、竖井后处理、闭水试验等，有些工序不能平行作业、不能采取“多点开花”“人海战术”的策略，工期主线压缩弹性很小。五标穿越多、前期投入大、采用盾构法施工，制约工期因素有很多，主要有： 拆迁占地因素； 盾构施工用电量大，10kV高压送电时间问题； 穿越桥梁、铁路、水利设施、地下管线等，与产权管理单位办理穿越手续、方案论证需要的时间很难把握； 二衬台车、

22、洞内混凝土输送车投入是否能按时交货等； 冬雨季施工、政治活动等因素引起的工期延误。对策： 积极协助业主场地调查、占地测量、伐移树木清点，办理施工占地尤其是始发井占地的拆迁工作，促进尽早进场。 积极协助业主办理10kV高压供电手续，五标盾构始发井，用电量将达到2000kVA，办理高压供电是保证工期的重要环节； 立即进行有关穿越物的调查，查阅有关档案，编制穿越方案，组织专家论证，协助业主与各产权单位的协调。 高度重视工期的重要性，发挥集团优势，保证管理人员、设备的投入，保证前期资金的投入，为工程提供有力的支持。 施工总体筹划时，严密制定技术方案，统筹进行施工部署，合理编排进度计划，工期适当留有余量

23、，全面保证总工期。 横穿和顺行地下管线的保护五标长度4079.45m，横穿的地下管线种类及数量繁多，地下管线保护方式有所不同，如何全面地保护是工程的重点。明挖竖井附近重要地下管线情况见表3-1。明挖竖井附近重要地下管线情况表 表3-1 序号管线名称及编号规格里程埋深（m）备注1电力管线不明14+78114+9420.81.421#排气阀井西侧，南北走向2燃气管线管径500mm14+961321#排气阀井南侧，东西走向3不明不明15+66415+67023.5横穿22#排气阀井，东西走向4给水管线管径100mm12+6751.222#排气阀井西侧，南北走向5电力管线不明16+18216+3310

24、.81.48#盾构始发井西侧，南北走向6电信管线348018+0721.29#盾构始发井西侧，南北走向对策： 现场管线调查：施工前对地下现况管线进行现场详细调查，核实现况管线种类、位置、高程、管径、材质及完好度，绘制地下管线分布图并编制现况管线调查报告。 物探调查：施工前建议业主委托施工场地物探调查，探明可疑物，做到心理有数。 制定详细的保护方案：根据管线位置、埋深及与隧道的相对关系，制定地下管线与隧道位置管线对应图，使盾构掘进每一环，管理人员都能够把握将要穿越的管线的情况。 制定监测方案：施工过程中制定详细的监测方案，设专人对各种现况管线进行等监测，绘制监测图表，按期上报各有关单位，及时反馈

25、信息，指导施工。 与管线管理单位协调配合：本工程管线涉及市政、电信、电力等多家单位。施工中设专人与各单位协调，根据现场调查及管线单位提供的地下管线资料，进行详细汇总，听取各单位意见，满足各单位要求。 3.3冬雨期施工措施3.3.1冬期施工措施根据冬期施工部位和进度安排，提前20天制定具体的冬期施工方案，并严格执行，混凝土部位施工严格执行冬期施工方案中相应的技术保证措施和有关规定，做到组织保证，措施得力。 冬期施工明挖基坑，要进行周密计划，充分做好准备工作，做到连续施工。通道口开挖时，采取翻松表土或覆盖保温材料的方法防止土壤冻结。已冻结的土壤在冬期开挖，可根据土壤的冻结深度和实际条件采用融化冻土

26、法进行开挖。 冬期施工所用的材料及施工技术措施： 混凝土或钢筋混凝土施工时，保证入模温度，在受冻前保证强度达到规范规定的强度值。 混凝土冬期施工对原材料加热，搅拌、运输、浇灌和养护进行热工计算，并按时施工。 冬期施工的混凝土，优先选用硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥，对于钢筋混凝土水泥标号不低于Po42.5，水灰比不大于0.45。 冬期浇注的混凝土结合设计要求使用抗冻融砼或采用普通砼的冬期施工配合比，以提高混凝土的抗冻性。 养护根据具体温度条件采用综合蓄热法和加热方法。做好随时测温工作，保证混凝土在受冻前达到预定强度值。混凝土结构冬施可在基坑上部搭设保温棚蓄热。 钢筋工程的焊接在室内进行，确需在室外

27、施工时，设置挡风防雪措施，焊后的接头严禁立即碰到雪。 盾构冬期施工措施在注浆输送管路及给水、排水管路的露天部分保温并作隔水处理，防止这些管路冻烈或冻结浆液，防止温度过低影响浆液的拌制质量。进行粘贴管片密封垫及传力衬垫作业时，在需粘贴的管片外设置可移动的临时塑料棚，内设临时取暖炉，保证粘贴作业环境温度在5以上。遇雨、雪天气，用喷灯对管片需粘接管片密封垫的部位进行除湿加热，除去霜、冰及水气，保证粘贴的牢固性。 冬期施工组织管理 编制冬施部位施工技术措施，报送监理工程师批准。 成立冬期施工组织机构，确定人员组成和各级负责人。 做好冬期施工的现场准备，编制冬期施工计划，有序组织施工。 施工技术人员经常

28、深入现场对冬施过程中的材料和技术保证措施进行检查、确保施工质量。 冬期施工安全技术措施 冬期进行作业，主要做好防风、防火、防滑、防煤气中毒的工作。 烧蒸汽锅炉的人员经过专门培训取得司炉证后才能独立作业。烧热水锅炉的人员经过培训合格后方能上岗。 安装的取暖炉必须符合要求，验收合格后方能使用。 五级（含）以上大风或大雪、大雨、大雾，基坑和竖井吊装作业停止施工。 搞好防滑措施，通道防滑条损坏的及时补修。 加强用火申请和管理，遵守消防规定，防止火灾发生。 现场脚手架安全网、暂设电气工程、土方、机械设备等安全防护，必须按有关规定执行。 正确使用个人防护用品。工程技术人员负责编制的安全技术措施，必须报经上

29、一级技术负责人和监理工程师审查批准后执行。3.3.2雨期施工措施为保证盾构施工竖井能在雨期正常使用，雨期施工期间做好“排水、挡水、防水”工作，雨期施工制定具体的雨期施工方案，做到组织保证，措施得当。 雨期施工技术措施 在雨期施工，做好场内周边的排水工作，在四周设排水沟，并保持通畅。 现场配备抽水设备和覆盖材料，明挖基坑和竖井四周设置挡水墙，防止水流入基坑。 按照小雨不间断施工，大雨过后继续施工，暴雨过后不影响施工的原则来布置工作。 路边设置排水沟，使雨水有组织排入市政雨水管网。 雨期中做好预留洞，地下入口等防雨、防水工作，防止地面水流入基坑内，并根据需要配备水泵，及时抽出流入基坑的积水。 雷雨

30、天禁止露天高空作业，以防雷击。 室外使用的中小型机械，按要求加设防雨罩或防雨棚。 经常对使用的施工机械、机电设备、电路等进行检查，保证机械正常运转。 雨期施工组织管理 成立防汛抗洪领导小组，项目经理任组长，副经理任副组长，工程部、设物部等负责人组成。施工作业队成立抗洪抢险小分队，作业队长任小分队长。 制定切实有效的抗洪防汛措施，保证雨期工程施工质量。 做好机械物资准备、抗洪抢险物资严禁随意挪用。 合理安排雨期施工，合理制定计划，保证正常有序施工。 雨期施工安全技术措施 雨期进行作业，主要做好防触电、防雷击和防台风的工作。电源线不使用裸导线和塑料线，也不沿地面敷设，进入洞内电线通过钢管引入作业区段。 配电箱必须防雨、防水，电器布置符合规定，电器元件完好，严禁带电明露。机电设备的金属外壳，采取可靠