地下通道矩形顶管工程施工组织设计方案.docx
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地下通道矩形顶管工程施工组织设计方案
编制单位：
上海市第一市政工程有限公司
编制日期：
二○一二年七月二十一日
附图目录
附图-01顶管工程总平面图
附图-02顶管工程剖面图
附图-03施工进度计划图
附图-04施工现场平面布置图
附图-05顶管工程顶进工艺图
附图-06顶管工程始发井内平、剖面布置图
附图-07预制管节断面图
一、工程概况
1.1.概述
轨道交通12号线顾戴路站位于顾戴路与合川路交口，车站主体结构位于顾戴路北侧，2b号出入口位于顾戴路南侧，因此与车站主体连接需建造穿越顾戴路的地下通道。
由于顾戴路交通繁忙且地下管线众多，不具备开挖施工的条件，综合考虑环境及人流疏散的需要以及管线搬迁难度、工期等因素，地下通道采用4.2m×6.9m矩形顶管法施工。
顶管通道净尺寸为3.3m×6m，采用4.2m×6.9m多刀盘土压平衡式矩形顶管机进行掘进施工。
顶管总长约37.22m，覆土深度约为5.4m，始发井位于顾戴路南侧，接收井位于顾戴路北侧，利用万源房产通道空间，与2a出入口合建。
顶管由南向北推进，顶进坡度为0.5%。
始发井结构净尺寸为10m×7m（进深），接收井净尺寸为9m×5.9m（进深），始发井、接收井基坑开挖深度分别为11.582m和11.868m，均设置3道支撑进行开挖。
始发井基坑围护为Ø800@900钻孔灌注桩，其中Ⅰ型桩长21m，Ⅱ型桩长25m。
基坑采用Ø850＠600三轴搅拌桩做止水帷幕，桩长19米，出洞口及后靠加固采用4排Ø800@500高压旋喷桩加固，桩长19米；接收井采用Ø800＠900钻孔灌注桩，其中Ⅰ型桩长21m，Ⅱ型桩长25m；顶管进洞部位采用4排Ø800@500高压旋喷桩做止水帷幕兼做进洞加固，桩长19米，洞口西侧采用3排Ø800@500高压旋喷桩做止水帷幕，其他部位采用一排Ø850＠600三轴搅拌桩做止水帷幕，桩长为19米。
顶管结构全部采用预制矩形钢筋混凝土管节，管节混凝土强度为C50，抗渗等级为S8，外形尺寸为6.9m×4.2m，管壁厚为0.45m，长度为1.5m，单节重约35t，本工程共需管节23节。
管节两端分别预埋钢套环和钢环，管节内还预留对称压浆孔、起吊孔及翻身孔。
管节接口采用“F”型承插式，接缝防水装置采用密封橡胶圈和聚氨酯密封胶，充分防止管节结合部的渗漏水。
附图-01工程总平面图。
1.2.土质情况
根据《上海轨道交通12号线工程详勘1标顾戴路站详细勘察阶段岩土工程勘察告》，
本工程地质资料如下：
本场地属滨海平原地貌，场地较为平坦，地面标高在4.65～5.21m左右，根据本工程岩土工程勘察报告，本场地自地表至80m深度范围内所揭露的土层特性如表1.2-1所示。
《地层特性表》
表1.2-1
层号
土层名称
层厚
（m）
层底标高
（m）
湿度
状态
密实度
压缩性
土层描述
①1
杂填土
0.7～3.9
4.15～1.22
地坪、杂物、建筑垃圾等。
①2
素填土
0.3～1.0
3.72～3.15
以粘性土为主，土质不均匀。
②
褐黄～灰黄色粉质粘土
1.1～2.9
2.0～0.25
湿
可塑
中等
含铁猛氧化物锈斑，随深度增加土质变软，颜色渐变成灰黄色。
无摇振反应，土面稍有光滑，干强度中等，韧性中等。
③
灰色淤泥质粉质粘土
3.0～4.2
-1.69～-3.15
饱和
流塑
高
含云母，有机质，局部夹粉质黏土。
夹贝壳碎片，土质不均匀。
无摇振反应，土面稍有光滑，干强度中等，韧性中等。
④1
灰色淤泥质粘土
6.5～8.1
-9.38～-10.59
饱和
流塑
高等
含云母，有机质，夹薄层粉砂，含贝壳碎片，土质不均匀。
摇振反应无，土面光滑，干强度高，韧性高。
④2
灰色粉质粘土夹砂质粉土
1.6～4.0
-12.19～-13.45
很湿
软塑
中等
含云母，贝壳碎屑。
局部为粘质粉土。
夹粘性土层，土质不均匀。
⑤1
灰色粉质粘土
1.1～2.1
-13.89～-14.95
很湿
软塑
中等
含云母、有机质，泥钙质结核、半腐烂芦苇根茎，土质均匀。
无摇振反应，干强度高，韧性高。
⑤2
灰色砂质粉土
5.4～7.2
-20.18～-21.92
饱和
中密
中等
含云母，贝壳碎屑，局部为粉砂。
夹粘性土层，土质不均匀，摇振反应快，土面粗糙，干强低，韧性低。
⑥
暗绿-草黄色粉质粘土
2.6～4.7
-23.09～-25.18
湿
硬塑
中等
含氧化铁、有机质。
⑦1
草黄～灰黄色砂质粉土
4.7～6.9
-29.68～-31.65
饱和
中密
中等
含云母，局部以粘质粉土为主。
⑦2
草黄-灰色粉砂
33.4～33.9
-63.29～-64.54
饱和
中密
中等
含云母，颗粒成分以长石、石英为主，夹薄层粘性土局部为细砂，土质较均匀。
⑨
灰色粉砂
未钻穿
未钻穿
饱和
密实
中等
含云母，颗粒成分以长石、石英为主。
结合本工程矩形顶管的施工，本工程顶管覆土约为5.4m，从提供的地质资料来看，管顶以上土层分别为①1层杂填土、①2层素、②褐黄～灰黄色粉质粘土层，顶管主要在③灰色淤泥质粉质粘土，④1灰色淤泥质粘土中顶进，该两层土具流变触变性，扰动后强度迅速降低，顶管施工时，尽可能减少对土体的扰动，软粘性土易粘着机头，造成堵塞；同时，应预防工作面坍塌、流砂、涌水等不良现象。
1.3.管线情况
本工程顶管均须穿越顾戴路，沿线管线较多，根据地下管线资料，主要有电力电缆、信息管、雨水管、上水管、污水管、路灯线、煤气管等管线。
相对于本工程施工，管线保护工作主要有以下难点：
（1）路中Ø1400雨水管；
（2）路中Ø1000污水管；
（3）接收井口Ø300和Ø500上水管
出入口顶管穿越管线情况见下表1.3-1：
顶管穿越地下管线分布表
表1.3-1
序号
管线名称
规格、型号
埋深（m）
管材
与始发井外边距离（m）
1
24孔信息管
/
1.2
铜
7.019
2
上水管
Ø300
物探未标注
铜
物探未标注
3
煤气管
Ø300
1.7
铁
9.17
4
煤气管
Ø500
1.2
铁
11.03
5
2孔路灯电力管
/
0.4
铜
12.17
6
污水管
Ø1000
4.2
砼
14.67
7
雨水管
Ø1400
2.9
砼
17.18
8
12孔信息孔
/
1.0
铁
25.84
9
2孔路灯电力管
/
0.4
铜
28.18
10
上水管
Ø500
1.3
铜
28.38
11
上水管
Ø800
物探未标注
铜
物探未标注
12
2孔电力
/
0.9
铜
29.0
13
上水管
Ø300
物探未标注
铜
物探未标注
14
12孔信息孔
/
0.8
铁
31.22
注：
1.管线位置排列由始发井往接收井方向。
说明：
表中地下管线资料依据为《上海市轨道交通12号线工程顾戴路站2号出入口顶管线路图》。
现场管线情况以顶进前甲方的《管线交底》内容为准，并作相应调整。
详见下表工程管线分布图及附图-02工程剖面图。
二、管理目标
2.1.进度目标
设备进场：
计划工期约为3天（日历天）。
顶进装置安装：
计划工期约为7天（日历天）。
机头出洞：
计划工期约为3天（日历天）。
顶进施工：
计划工期约为10天（日历天）。
机头进洞：
计划工期约为7天（日历天）。
顶管贯通后续工作施工：
计划工期约为15天（日历天）。
总工期约45日历天。
详见顶管施工进度计划表。
2.2.质量目标
确保本分部分项工程质量100%一次性通过合格验收。
2.3.安全及管理目标
（1）无人身伤亡事故；
（2）无重大设备、火灾和中毒事故；
（3）无环境污染和严重扰民事件；
（4）无道路、管线严重受损以及破坏事故；
（5）及时消除重大事故隐患，一般隐患整改率达到目标的不低于95%；施工现场安全检查达到JGJ59-2011《建筑施工安全检查标准》合格以上标准；
（6）扬尘、噪声、职业危害作业点合格率应为100%。
2.4.施工现场文明施工管理目标
施工现场符合上海市文明施工统一标准，认真贯彻市政工程“二通”、“三无”、“五必须”要求。
★“二通”即施工现场人行道畅通；施工工地沿线单位和居民出入通道畅通。
★“三无”即施工中无管线事故；施工中无重大工伤事故；施工现场和周围道路平整无积水。
★“五必须”即施工区域与非施工区域必须严格分开；施工现场必须设置施工铭牌、管理人员配卡上岗、各类语言文字使用规范；施工现场施工材料必须堆放整齐、生活设施清洁文明、环境美化；施工现场必须严格按规定控制噪音、扬尘和泥浆处理；施工现场必须开展以创建文明施工为主要内容的思想政治工作。
2.5.环境目标
净化环境、文明施工、预防和减少环境因素的影响，满足环境规定要求。
生活和施工排水符合环境要求，减少各种施工噪音，做好安民措施，无重大管线和构筑物受损事故。
（1）噪声控制
围护结构阶段的施工：
昼间＜75dB,夜间＜55dB。
（2）现场扬尘排放控制
施工现场扬尘排放达到目测无尘的要求，现场主要运输道路硬化率达到100%，施工场地硬化率达到95%。
施工区域采用卫生包干负责制，对场地施工道路、场容场貌落实专人清扫整理，每天做好洒水降尘措施。
（3）运输遗洒控制
确保运输无遗洒。
（4）生产及生活污水排放
现场设置系统排水沟进行有组织的明水排放，定期清理沟池中的泥浆、污垢杂物，禁止泥浆污水未经沉淀的乱排、乱放的违法行为。
保证清水排放至市政下水道内。
（5）施工现场夜间照明无光污染
施工现场夜间照明不影响周围社区，夜间施工照明灯罩的使用率达到100%。
三、施工筹划
3.1.施工进度计划
本工程顶管工程施工计划需根据始发井、接收井的土建施工进度进行安排。
当两井的混凝土结构浇筑完成，并经养护达到设计规定的强度指标后，即认为具备顶管进场施工条件。
我方将根据总包要求的时间组织人员进场进行场地布置，并随即进行设备的安装和调试工作。
总工期45日历天。
附图-03施工进度计划图。
（以10月20日进场）
3.2.机械设备计划
根据工程量及施工需要，顶管顶进主要施工机械设备配备情况见表3.2-1。
主要施工机械设备配备表
表3.2-1
序号
机械或设备名称
型号规格
数量
国别
产地
制造
年份
额定功率kW
1
矩形顶管机
及配套设施
4.2m×6.9m（外尺寸）
1套
中国
2010
500
2
主顶装置
自制
1套
中国
2010
3
注浆泵
SYB50-50-1
1台
中国
2005
4
4
汽车吊
200T
1台
中国
2005
\
5
履带吊
150T
1台
中国
2006
\
6
潜水泵
2.2KW
3台
中国
2005
2.2
7
污泥泵
NL100-16
2台
中国
2005
9
8
电焊机
ZXG-300
2台
中国
2006
21
9
空压机
3m3
1台
中国
2006
\
10
全站仪
GTS-6
1台
日本
2006
\
11
经纬仪
J2
1台
中国
2006
\
12
水准仪
S3
1台
中国
2006
\
3.3.材料供应计划
根据工程量和施工需要，顶管顶进主要材料供应见表3.3-1。
顶管主要材料供应表
表3.3-1
序号
主要设备
用量
1
矩形管节（1.5m/节）
23节
2
特殊管节（长度待定）
1节
3
袜套（橡胶帘布）
1根
4
止水带
24根
5
聚硫密封膏
150kg
6
水泥
10吨
7
膨润土
10吨
8
20mm厚胶合板
200m2
9
2寸白铁管
100m
10
1寸白铁管
30m
3.4.项目管理组织架构及管理人员情况表
3.4.1.项目管理组织架构
3.4.2.项目管理人员一览表
序号
姓名
职务
持证情况
1
李淑海
项目经理
一级建造师证（建筑工程）、高工、安全B证
2
王中兵
常务副经理
施工员证
3
陈龙
项目工程师
助理工程师证
4
陈滔
施工员
施工员证
5
浦建国
施工员
施工员证
6
王伟
质量员
质量员证
7
李文涛
安全员
安全员证
8
李杰
测量员
测量员证
9
浦建国
材料员
兼职
10
王伟
资料员
资料员证
3.4.3.项目主要管理岗位职责
★项目经理职责
（1）贯彻执行国家法律、法规、方针、政策和强制性标准，遵守公司规章制度，根据公司或工程部授权对工程项目实施全面管理。
（2）负责各项工作及方案的决策与监控。
（3）负责与内、外部相关单位的协调，解决项目中出现的问题。
（4）建立项目安全管理体系并组织实施。
（5）负责项目工程竣工验收及结算工作。
（6）行使项目质量、安全否决权，配合企业进行项目的检查和评估，并对工程的管理进行总结。
（7）负责项目体的责任分工，对进入现场的生产经营进行优化配置和动态管理。
（8）负责项目总体管理方案、方针、体系与目标制定与落实。
（9）负责项目人员的工作业绩考核与分配。
（10）负责项目工作计划编报工作及工作情况总结和汇报工作。
（11）负责施工项目的开工准备至竣工验收的安全、质量、成本、工期、文明施工、综合治理的日常管理工作。
（12）负责工程项目的回访工作。
（13）完成主管交办的其它工作。
（14）实现公司下达的各项技术经济的考核指标。
★项目工程师职责
（1）带头执行国家、公司有关施工技术政策和上级颁发的有关技术规程、规范和各项技术管理制度。
（2）认真贯彻公司质量、环境和职业健康安全管理体系标准和程序文件，以及国家、政府有关工程法律法规和制度，协助项目经理做好技术质量分管工作，对项目经理负责。
（3）负责完成施工组织设计的编制及报审工作，负责、组织施工人员的施工组织设计技术质量交底与安全、文明施工的技术措施交底。
（4）组织技术、质量人员严格执行各项施工技术规范、规程，制定工艺改进和技术优化措施，负责施工分项工程质量的检查与验收，及时解决施工中出现的重大技术问题。
（5）及时处理工程项目质量问题或重大质量事故，按管理归口负责向上通报相关信息。
（6）负责开工申请书、开工令的办理及开、竣工通知的签发。
（7）负责编写竣工报告，参与工程的竣工验收。
（8）负责组织施工记录和检验批的收集、整理工作，并按要求及时归档。
（9）协助项目经理负责工程项目贯标的日常管理工作。
（10）完成主管交办的其他工作。
★项目副经理
项目副经理是本项目的生产负责人，对项目经理负责，主管本工程的施工进度、安全生产、文明施工。
（1）认真贯彻国家和上级的有关方针、政策、法规及各项规章制度。
（2）项目施工生产全过程的组织者、指挥者和全权责任者。
接受并贯彻招标人、监理工程师有关工程质量、安全、施工进度等方面的指令。
是本工程安全的主要责任人。
（3）协调各部门之间的关系，科学地组织和调配参加工程施工的人、财、物资源，确保完成项目管理目标的实现，定期向项目经理汇报工作。
（4）对本工程的安全生产负责，贯彻上级有关的安全法规和条例，组织制定和执行保障施工安全措施的落实。
★项目施工员职责
（1）负责现场施工管理，做好现场的安全、文明施工。
（2）负责认真填写施工日记，对施工日记要求清晰、准确、全面。
（3）参与施工组织设计的编写及开工前对作业人员的各项交底工作。
（4）负责当班期间的施工安排工作，监督施工的执行情况。
（5）合理组织施工生产，确保合同工期实现。
（6）负责工程项目物资、设备进出场组织及设备的使用、保养、维修工作。
（7）对当班期发生的问题及时汇报并协助有关人员作出处理。
（8）完成主管交办的其他工作。
★项目质量员职责
（1）负责按各项质量验收规范及施工组织设计对施工质量进行监控与验收。
（2）负责向作业人员进行质量措施和技术措施的交底。
（3）负责施工中质量事宜与外部的联系工作。
（4）负责施工中的质量文件、措施、资料的编写、收集、和整理。
（5）参与施工组织设计的编制及竣工报告的编写。
（6）完成主管交办的其他工作。
★项目安全员职责
（1）负责国家、地方、行业及企业安全生产规章制度的贯彻实施，做好工程项目的安全管理和安全台帐工作。
（2）负责工程项目安全、文明施工的定期与不定期的检查，并作出相应的奖罚。
（3）负责施工现场机械设备、电器设备的验收，对危险施工场所做好警戒标志，并落实监护人员。
（4）负责工程项目安全生产的宣传教育工作和施工人员的三级安全教育及进场开工前的安全交底工作。
（5）负责施工人员证件的办理、登记并负责提交给甲方。
（6）参与项目施工安全技术措施的编制并监督实施。
（7）负责工程项目安全事故的处理或汇报后协助有关人员予以处理。
（8）完成主管交办的其他工作。
★项目材料员职责
（1）根据项目限额成本预算及施工进度负责编制材料总量计划及阶段采购计划并负责落实。
（2）负责施工项目所有进出的材料进行数量、质量验收及记录标识。
（3）负责项目施工过程中对材料消耗、库存作出统计，并记录相应台帐。
根据动态的需求及时采购，保证正常施工。
（4）负责妥善保管各种材料的采购、消耗、库存的记录台帐及各种票据配合核算员做做好材料核算及帐务处理工作。
（5）负责按施工现场平面布置进行材料堆放、标识管理，保证现场整洁。
（6）负责设备物资租赁、维修保养的管理及台帐的建立。
（7）负责各类材料的取样、送检工作并记录整理。
（8）完成主管交办的其他工作。
★项目资料员职责
（1）负责工程施工中各类技术质量文件、质量记录资料的登记、保管工作。
（2）按有关规定要求，负责对资料的格式、内容及完整性进行监督检查。
负责及时对各类资料进行汇总整理工作。
（3）负责施工中同甲方、监理的各类文件及签证的收发登计工作。
（4）负责工程施工过程中各类数据、表格、图纸、文字资料、信息的收集，并及时存入计算机。
（5）负责工程项目竣工验收后，与建设单位或施工总承包单位办理竣工资料移交工作。
（6）负责工程项目竣工验收后，向公司综合办办理竣工资料归档移交工作。
（7）完成主管交办的其他工作。
3.5.劳动力安排计划
根据工期及顶管施工工艺要求，现场劳动力配置见表3.4-1。
劳动力配置表
表3.5-1
序号
工种
人数
工作内容
1
工长
2
管理和指导各工种工作
2
电焊工
4
现场焊接、切割等
3
起重指挥
2
指挥各类吊车
4
吊车司机
2
现场设备吊运和管节、土箱吊放
5
挖机司机
2
出土
6
拌浆工
4
拌制各类浆液
7
电工
1
电器和电路检修
8
机修工
2
负责机械设备维修保养
9
操作司机
2
负责操作顶管机
10
辅助工
12
负责配合顶管施工
11
测量人员
2
负责工程放样及测量
合计
3.6.施工现场平面布置
根据甲方提供的现场允许使用范围，结合实际的施工需要，在始发井附近地面配置一台150T的桁架式履带吊，同时在场地内进行顶管动力站、集土坑、拌浆系统、管节堆场、料库、危险品仓库、办公区域等设施的布置。
由于涉及到顶管机头和管节的吊装，使用包括300吨汽车吊在内的大量重型机械，要求施工便道具备相应的承载力。
为此施工道路施工前首先使用压路机压实路面，先铺15cm厚的碎石基层压实，在此基础上制作钢筋混凝土道路，承重道路结构为厚20cm的C30混凝土，配筋Φ16@200双向网片。
我方同时配备一定数量的路基板和厚钢板，满足重型机械施工临时需求。
场地内各材料堆场采用10cm厚道渣基层，上设10cm厚素砼面层。
为了防止扬尘，在施工围墙内其它位置设5～7cm厚素砼。
附图-04施工场地平面布置图。
四、顶管施工方案及技术措施
4.1.顶管施工工艺流程
详见附图-05顶进工艺图。
4.2.顶进前的施工准备工作
4.2.1.地面准备工作
（1）在顶管推进前，按常规进行施工用电、用水、排水及照明等设备的安装。
（2）施工材料、设备及机具必须备齐，以满足本工程的施工要求。
（3）井上、井下建立测量控制网，并经复核、认可。
4.2.2.井下准备工作
（1）洞门密封圈安装
由于洞圈与管节间存在着约10cm的建筑空隙，在顶管出洞及正常顶进过程中极易出现外部土体涌入始发井内的严重质量安全事故。
为防止此类事故发生，施工前在洞圈上安装帘布橡胶板密封洞圈，橡胶板采用12mm厚钢压板作靠山，压板的螺栓孔采用腰子孔形式，以利于顶进过程中可随管节位置的变动而随时调节，保证帘布橡胶板的密封性能。
（2）基座安装
基座定位后必须稳固、正确，在顶进中承受各种负载不位移、不变形、不沉降。
基座上的两根轨道必须平行、等高。
后靠自身的垂直度、与轴线的垂直度对今后的顶进也至关重要。
钢后靠根据实际顶进轴线放样安装时，与始发井内衬墙预留一定的空隙，固定后在空隙内填C20素砼，使钢后靠与墙壁充分接触。
这样，顶管顶进中产生的反顶力能均匀分部在内衬墙上。
（3）顶管机吊装下井
矩形顶管机头设计总重量约100吨，可以分为前后两段：
前段重约60吨，后段重约40吨。
施工现场地处顾戴路旁，吊装时选用性能优良的200吨汽车吊来吊装机头，为了避免顶管机头吊装中工作井、路面及路面下管线的损坏，在起吊时，在四个支腿下方铺钢制路基箱（7m×2.2m×0.43m）四块，降低吊车对地面的压强。
顶管机头的吊装：
顶管机从平板车上被吊起后，要作片刻的停顿，一是确定顶管机头的实际重量是否在吊车的起重范围内；二是观察吊车对路面及工作井的影响。
在确定是安全的情况下，将顶管机头缓慢吊入工作井，准确地停放在基座的轨道上。
先吊前段再吊后段，分两次吊装完毕。
在顶管机头起吊过程中，加强对周围地面的观测，如发现路基变形，立即将机头放下，吊车移位，同时对井周围原有的混凝土地面下进行注浆加固。
（4）主顶的定位及调试验收
主顶的定位将关系到顶进轴线控制的难易程度，故在定位时要力求与管节中心轴线成对称分布，以保证管节的均匀受力。
主顶定位后，需进行调试验收，保证12个千斤顶的性能完好。
（5）顶管机就位、调试验收
为保证顶管出洞段的轴线控制，顶管机吊下井后，需对顶管机进行精确定位，尽量使顶管机轴线与设计轴线相符。
在顶管机准确定位后，必须进行反复调试，在确定顶管机运转正常后，方可进行顶管出洞和正常顶进工作。
详见附图-06始发井内平、剖面布置图；附图-07管节断面布置图。
4.2.3.技术交底、岗位培训
在顶管施工前，对参加施工的全体人员按阶段进行详细的技术交底，使施工人员全面了解施工中将可能出现的各种工程难点，并努力提供施工人员的质量和安全意识。
参与施工人员需按工种进行岗
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