摩天轮施工组织设计大纲最全版讲解.docx
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摩天轮施工组织设计大纲最全版讲解
1.编制依据.2
2.工程概况.3
2.1总体概况.3
2.2现场状况.5
3.工程特点、重点、难点7
4.组织管理机构.8
4.1组织管理机构设置8
4.2职责分工8
4.3管理人员组成9
5.工程部署.11
6.进度计划安排.12
7.现场总平面布置及交通运输布置14
7.1场地特征14
7.2施工现场总平面布置原则14
7.3总平面布置14
8.初步设计方案.17
9.勘查设计及施工方案19
10.土建施工方案选择及分析20
10.1围堰法施工20
10.2局部填湖法22
10.3水中桩基础施工法24
10.4拟选择方案对比分析25
11.钢结构施工方案26
11.1摩天轮拼装、顶升施工流程26
11.2施工工艺36
11.3大型设备配置及使用情况39
1.编制依据
（1）大飞轮公司及荷兰迪亚公司提供的相关资料。
（2）北京市建筑设计研究院提供的相关资料。
（3）中国建筑科学研究院提供的相关资料。
（4）北京市人民政府有关建筑工程管理、市政管理、环境保护等法规及规定。
（5）ISO9000质量管理体系、ISO14000环境管理体系、OSHMS1800职0业安全健康管理体系标准，本公司质量、环境及职业安全健康管理手册、程序文件及其支持性文件。
（6）建设部推荐重点推广的十项新技术。
（7）本公司企业管理手册及其它有关总承包管理、质量管理、安全管理、文明施工管理规定。
（8）现场和周边环境的实地踏勘情况。
（9）本公司建筑安装工程施工及验收的企业标准。
（10）建设部发布的国家级工法和本公司的企业工法。
2.工程概况
2.1总体概况
工程名称
朝阳公园大飞轮
业主方
北京朝天轮旅游观光有限公司
总承包方（EPC模式）
中建三局建设工程股份有限公司
设计分包方
中化岩土工程有限公司北京市建筑设计研究院荷兰迪亚公司
工程咨询方
荷兰迪亚公司中国建筑科学院
供货方
大飞轮公司荷兰迪亚公司
本工程位于朝阳公园北湖的北岸，占地面积20000m2，其中附属建筑面积约12000m2，地下一层，地上两层，摩天轮总高208m，外径约199m，轮宽9m，截面呈三角形，外环主管为两根管径Φ660×25钢管，内环主管为一根900×500×30的焊接矩形管，主管间支撑为Φ406×8和Φ610×8的钢管；四条支腿为Φ6500×50的焊接钢管；轮轴直径5m，长30m，重400t；轴向拉索为Φ120的钢绞索，共96根。
摩天轮有48个观光轿厢，每个轿厢设计容纳40人，最大容量为1920人。
摩天轮设计总重约5300t，建成后将是世界上最高的摩天轮，北京的标志性建筑之一，并为2008年北京奥运会增加新的亮点。
工程计划总投资约8亿人民币（9900万美元），建设投资约7.5亿人民币，
由荷兰银行德国分行贷款。
要求2007年底完工，2008年3月正式开始对外营业。
大飞轮立面图
大飞轮剖面图
2.2现场状况
2.2.1场地状况
本工程位于朝阳公园北湖的北岸，邻近公园的东门，现阶段场区为公园北部生态林景观区，树木密集。
根据现场踏勘，考虑利用公园东门作为现场人员及材料的出入口，并修建专用道路用于履带吊车通行和构件材料的运输。
2.2.2地质条件
拟建场区位于永定河冲、洪积扇中下部，场地地形平坦，地面标高34.77～36.17m。
持力层拟采用②层粘质粉土、砂质粉土，地基承载力标准值为160kpa。
拟建场地标准冻结深度为0.8m。
2.2.3水文条件
本工程地下水水位埋深3.10m～5.00m，历年最高水位标高约36.00m，近3~5
年地下水水位接近地面。
因基础位于地下水位以下，基础施工时需采取降排水措施。
本场地地下水水质对混凝土结构和钢结构具弱腐蚀性，在干湿交替的情况
对钢筋混凝土结构中的钢筋具弱腐蚀性。
3.工程特点、重点、难点
（1）本工程采用EPC/交钥匙项目合同，总承包商承担项目的设计和实施的全部职责，要求总承包商必须具有极强的综合管理协调能力。
（2）由于存在各种不确定的因素，特别是设计阶段还有很多的手续、资料不具备，而为了获取投资效益，本工程必须于奥运会前完工，对工期的压力极大。
（3）摩天轮作为一个娱乐设施，其安全性和舒适性是一个非常重要的指标，要求在整个摩天轮管理过程中把好每一个关。
由于现实条件的限制，摩天轮只能采取现场散装的方法进行拼装，给工程质量控制带来了很大的挑战。
（4）工程位于朝阳公园内，其施工不得影响公园内的正常开放，不得破坏公园的整体环境，并且不得对游人的游览活动造成干扰。
（5）本工程部分临时基础位于湖中，需选择安全环保、经济可行的方式进行施工。
（6）摩天轮工程中有部分构件严重超长、超宽、超重，给构件运输和吊装带来了很大的困难。
（7）整个摩天轮是在地面整体拼装好后一次顶升就位，其总高度208米，
轮外缘直径193米。
顶升总重量近7000吨，且只有一个顶升点，目前还没有过先例，施工难度大。
（8）顶升胎架顶升到与地面夹角大约500时与摩天轮脱离开，此时顶升胎架总长度约140米，总重量约3000吨，除底部有支座外，没有别的任何支撑点，拟采用在顶升胎架顶部设置拉索的方法将顶升胎架拉至垂直，再从底部开始拆除，其难度很大。
（9）由于没有先例工程，在总承包管理过程中难免会存在一些意想不到的困难和风险，对总承包商的抗风险能力要求极高。
4.组织管理机构
4.1组织管理机构设置
本工程将采用EPC/交钥匙项目合同模式组织管理，即由中建三局建设工程
股份有限公司担任总承包商，承担项目的设计和实施的全部职责，中化岩土工程有限公司、北京市建筑设计研究院、荷兰迪亚公司作为工程设计分包商，中国建筑科学院、荷兰迪亚公司作为工程咨询方，大飞轮公司和荷兰迪亚公司作
为工程的供货方。
组织管理机构框图如下：
组织管理机构
4.2职责分工
4.2.1业主：
北京朝天轮旅游观光有限公司
4.2.2工程总承包方（EPC模式）：
中建三局建设工程股份有限公司
4.2.3设计分包：
（1）中化岩土工程有限公司：
负责地质岩土勘察设计。
2）北京市建筑设计研究院：
①设计总负责，负责协调各设计分包的工作
②负责附属建筑的设计、大飞轮永久基础和施工临时基础的设计。
③负责对荷兰迪亚设计图纸进行审核、盖出图章。
（3）荷兰迪亚公司：
负责大飞轮主体部分设计，包括基础预埋件的设计。
4.2.4工程咨询方：
（1）荷兰迪亚公司：
负责提供大飞轮主体部分施工初步方案以及施工过程中的工况计算，提供现场指导与咨询。
（2）中国建筑科学院：
负责第三方审图；负责对大飞轮设计、施工的安全论证，包括进行风动试验和抗震试验；负责委托国家技术监督局特种设备检测中心进行大飞轮安全检测。
4.2.5供货方：
（1）大飞轮公司：
提供大飞轮轿箱至天津港。
（2）荷兰迪亚公司：
提供驱动系统、钢拉索、轮轴、液压顶升设备、备用发电机组及电缆至天津港。
4.3管理人员组成
根据组织管理机构的设置，考虑整个机构人员编制为81人，按照不同阶段对专业人员的不同需要及时进场。
机构名称
配备人数
业主方
北京朝天轮旅游观光有限公司
3
总承包方
中建三局建设工程股份有限公司
54
设计分包方
中化岩土工程有限公司
3
北京市建筑设计研究院
5
荷兰迪亚公司
3
工程咨询方
中国建筑科学院
3
荷兰迪亚公司
4
供货方
大飞轮公司
3
荷兰迪亚公司
3
合计
81
5.工程部署本工程整个部署分为两个阶段，第一个阶段为设计阶段，主要进行工程初步设计、施工图设计、第三方审图、安全检测及评估等；第二阶段为施工阶段，主要进行大飞轮的制作、拚装、安装、大飞轮永久基础和临时基础的施工、附属建筑的施工等。
在第一阶段，首先由设计分包方进行地质岩土勘察设计和整个大飞轮工程的图纸设计，在施工图纸设计完成后，由工程咨询方负责进行图纸的审核及工程安全检测，此阶段工作必须于2006年12月31日前完成。
设计阶段完成后转入施工阶段工作的开展，其中施工阶段中大飞轮主体构件的加工制作及大飞轮永久基础、临时基础的施工可在设计阶段中安全检测及评估期间提前插入进行，承建方进场后首先展开施工临建搭设、现场围墙砌筑等，待整个设计阶段完成，条件具备后即进行大飞轮拚装平台的搭设和大飞轮的拚装，拚装完成后采用整体顶升的方法进行大飞轮的安装，在大飞轮主体安装就位，进行轿厢、驱动系统、同步平台、照明等附属设施安装同时，即可开始附属建筑结构、安装和装修的施工。
全部工程完成，经调试和验收后即可移交业主试运行。
整个工程部署过程可按以下几个时间段进行控制：
（1）2006年1月1日～2006年6月30日，要求设计分包方及时将本工程的地质岩土勘察设计和整个大飞轮工程的图纸设计完成。
（2）2006年7月1日～2006年12月31日，要求工程咨询方及时完成图纸的第三方审核及工程安全检测和评估。
（3）2007年1月1日～2007年8月9日，要求工程承建方和工程咨询方共同负责按时完成大飞轮主体的制作、拚装和安装工作。
（4）2007年8月10日～2007年12月31日，要求工程承建方按时完成附属建筑的施工以及大飞轮轿厢、驱动系统、同步平台、照明等附属设施的安装。
（5）2008年1月1日～2008年3月1日，进行整个大飞轮工程的调试和验收工作，并移交业主试运行。
6.进度计划安排
拟定本工程总工期为791个日历天，计划于2006年1月1日开工，2008年3月1日完工并移交业主进行试运行。
工期控制点
序号
施工内容
开始时间
完成时间
1
设计阶段
初步设计
2006.1.1
2006.3.31
2
施工图设计
2006.4.1
2006.6.30
3
第三方审图
2006.7.1
2006.7.31
4
安全检测及评估
2006.8.1
2006.12.31
5
施工阶段
大飞轮主体部分制作
2006.10.1
2007.2.28
6
大飞轮基础施工、临时基础施工
2006.10.1
2006.12.31
7
大飞轮拚装平台搭设
2007.1.1
2007.2.28
8
大飞轮拚装、安装
2007.3.1
2007.8.9
9
轿厢、驱动系统、同步平台、照明等安装
2007.8.10
2007.12.9
10
附属建筑结构施工
2007.8.10
2007.10.31
11
附属建筑安装及装修施工
2007.11.1
2007.12.31
12
调试及验收
2008.1.1
2008.2.29
13
移交业主试运行
2008.3.1
为了确保本工程能按期投入运营，根据工期安排可知，在2006年4月1日
前业主必须完成所有工程的前期手续，办理好开工证，以具备施工图纸设计的条件；在2006年10月1日前必须完成本工程的初步设计、施工图设计、第三方审图及安全检测和评估等所有工作和手续，以保证后期施工阶段工作的有效时间。
7.现场总平面布置及交通运输布置
7.1场地特征
本工程位于位于北京市朝阳公园内，拟建场地紧邻园区北湖，位于北湖北侧，拟建建筑的地下室混凝土结构外墙距湖岸约70余m。
目前拟建场地内及其周边为园林绿化，树木茂盛。
拟建场地周边地势起伏，绝对标高变化较大，绝对标高从35m多至42m多不等。
拟建场地西南方向绕过北湖湖湾处有一块较为平坦场地。
拟建场地离朝阳公园东门较近，可利用朝阳公园东门作为车辆出入口，朝阳公园东门通往亮马桥路。
7.2施工现场总平面布置原则
（1）尽量减少对朝阳公园产生影响，尽量不破坏周边的公共设施，最大程度的保持公园原貌。
（2）遵循现场实际情况和北京市建设工程施工现场生活区设置和管理的要求，有效利用场地的使用空间，对施工机械、生产生活临建、材料堆放区等进行优化布置，满足安全生产、文明施工、方便生活和环境保护的要求。
（3）方便对工程各施工阶段总平面的统一协调管理，减少各阶段场地布置调整工作量。
7.3总平面布置本工程施工中的临时基础及永久基础、大飞轮结构拼装及起吊安装、混凝土结构附属建筑各阶段施工场地的使用互不交叉，而总平面布置的重点是保证大飞轮的现场拼装场地，因此将主要叙述大飞轮拼装及起吊安装阶段施工现场的平面布置。
7.3.1围墙布置施工现场采用彩色喷塑压型钢板进行封闭，把工地周边环境相对隔开。
临时围挡高2m，总长1150m。
7.3.2出入口及场内临时道路
从朝阳公园东门进出公园。
施工现场（金属围挡范围内）出入口设置在现场东北角，门宽为8m，设置
电动大门。
为尽量少占用公园用地，本工程现场临时道路不设计成环形道路，通过在场地西南角靠近湖边空地设置回车场，保证车辆能够掉头出场。
考虑到现场地势起伏较大，为了最大限度的保持朝阳公园现有景观，现场施工临时道路路线避开已有园内已有土丘，并尽可能少的打断已有景观道路。
详见《总平面布置图》。
现场施工临时道路宽6m，总长约950m。
按照设计施工临时施工道路路线，采用铲车和压路机进行平整和压实路基，并在路基土上铺垫25cm厚级配砂石。
本工程现场表层土质松软，因此必须保证路基土的压实系数。
大飞轮支腿等大型构件进场时，采用铺垫路基箱来解决大型运输车辆场内通行道路路基承载力不足的问题。
路基箱受力骨架为20a工字钢，每根工字钢长3m，横向间距1.5m，面板为20mm厚钢板。
此外，为减少因本工程施工而打断园区内局部已有观景道路的影响，我们将按照现有园区道路标准铺筑临时游园道路，方便游客游园并能从施工现场外顺利绕行。
本工程施工后我们将恢复原有观景道路。
7.3.3排水设施的布置
在场内道路旁和生活区设置宽300mm、深350mm的排水沟，施工及生活废水经沉淀池沉淀后排入公园内污水管道，现场进行有组织排水。
在大门出入口处设置洗车槽，配备高压冲洗水枪，以免车辆出入带泥，引起扬尘污染。
7.3.4材料堆场及大飞轮拼装场地的布置本工程材料加工、堆场场地主要布置在拟建建筑的东、西、北侧。
因大飞轮直径达208m，需在地面整体拼装后安装就位，因此拟建建筑南侧作为拼装场地，并且大飞轮部分结构需在湖面上安装。
湖面上的安装措施详见“10.土建方案选择及分析”。
可利用材料堆场面积约3500m2，拼装场地面积约35000m2（含湖面）
7.3.5办公区和生活区临建的布置利用拟建建筑北侧的较平坦空地布置本工程办公及生活区。
共设置办公室435m2，管理人员宿舍240m2，工人宿舍1296m2，厕所及淋浴间240m2。
整个临时办公及生活区用地面积约4000m2。
8.初步设计方案
由北京市建筑设计研究院负责进行附属建筑的设计、大飞轮永久基础和施工临时基础的设计，现阶段附属建筑已完成初设，大飞轮永久基础和施工临时基础还没有进行详细设计，通过与北京市建筑设计研究院商定，暂时按照以下情况进行考虑。
8.1永久基础
大飞轮支座4个：
每个基础按8000吨承载力设计，由20根直径800mm，桩长45m的钢筋混凝土灌注桩（单桩承载力400吨）以及10m*20m*2m钢筋混凝土承台组成；
大飞轮拉索2个：
每个基础按8000吨承载力设计，由20根直径800mm，桩长45m的钢筋混凝土灌注桩（单桩承载力400吨）以及10m*20m*2m钢筋混凝土承台组成；
拱形构筑物4个：
每个基础按4000吨承载力设计，由10根直径800mm，桩长45m的钢筋混凝土灌注桩（单桩承载力400吨）以及10m*10m*2m钢筋混凝土承台组成；
8.2临时基础
轮缘安装临时基础22个：
沿大飞轮轮缘每隔30m布置一个临时基础，其中
14个布置在陆地，8个布置在湖中，每个基础按4000吨承载力设计，由10根直径800mm，桩长45m的钢筋混凝土灌注桩（单桩承载力400吨）以及10m*10m*2m钢筋混凝土承台组成；
大飞轮液压顶升临时基础1个：
布置在湖中，按24000吨承载力设计，由
60根直径800mm，桩长45m的钢筋混凝土灌注桩（单桩承载力400吨）以及30m*20m*2m钢筋混凝土承台组成；
大飞轮支座安装临时基础6个：
布置在陆地，每个基础按4000吨承载力设计，由10根直径800mm，桩长45m的钢筋混凝土灌注桩（单桩承载力400吨）以及10m*10m*2m钢筋混凝土承台组成；
8.3混凝土标号按C40，钢筋含量按150kg/m3考虑。
9.勘查设计及施工方案
9.1勘探点布置
（1）大飞轮永久基础以及临时基础勘探点布置：
每个基础下布置一个勘探点（液压顶升临时基础下布置6个勘探点），共布置44个钻孔；其中15个控制性钻孔深度为55-60.0m，29个一般性钻孔深度为50.0m。
（2）附属建筑勘探点布置：
按附属建筑范围内方格网布置，间距为26～27m，共40个；其中16个控制性钻孔深度为20.0m，24个一般性钻孔深度为15.0m。
9.2钻探点施工
附属建筑部分采用sh-30型钻机施工；陆上基础勘探点和湖中基础勘探点采用百米钻机进行施工。
湖中的勘探点施工是勘察施工的重点和难点，采用油桶做成浮标（可采用20多个油桶连接到一起），百米钻机在浮标上从油桶间的空隙下钻（钻杆带套管），钻出的泥浆导入附近另设的集浆桶，以避免污染湖水。
10.土建施工方案选择及分析本工程附属用房混凝土结构及永久基础施工较常规，本文不再做专门介绍。
本文重点论述大飞轮拼装临时基础的施工方案。
根据钢结构拼装方案，临时基础按围堰法施工、局部填湖法施工、水中桩基础施工法三种方案分别说明。
10.1围堰法施工
（1）大飞轮轮缘安装设置临时基础22个：
沿大飞轮轮缘每隔30m布置一个临时基础，其中14个布置在陆地，8个布置在湖中，每个基础按4000吨承载力设计，由10根直径800mm，桩长45m的钢筋混凝土灌注桩（单桩承载力400吨）以及10m*10m*2m钢筋混凝土承台组成；
（2）大飞轮液压顶升临时基础1个：
布置在湖中，按24000吨承载力设计，由60根直径800mm，桩长45m的钢筋混凝土灌注桩（单桩承载力400吨）以及30m*20m*2m钢筋混凝土承台组成；
（3）大飞轮支座安装临时基础6个：
布置在陆地，每个基础按4000吨承载力设计，由10根直径800mm，桩长45m的钢筋混凝土灌注桩（单桩承载力400吨）以及10m*10m*2m钢筋混凝土承台组成；
（4）混凝土标号按C40，钢筋含量按150kg/m3考虑。
（5）湖中临时基础施工
a.先在湖内修一道挡水围堰，根据勘察报告，若围堰内地下水水量较小，则采用挖明沟排水的方案；若围堰内地下水水量较大，则应采用管井降水或两种方法结合使用的方案。
b.降水井设计降水井沿湖边布置，先在湖的东侧修一道挡水围堰，将围住的湖水抽净后，在该处围堰的内侧进行降水井的施工；其余的降水井沿湖边封闭布置。
井数：
79个；井深：
7m（围堰部分）、10.00m～12.00m（其余部分）；井距：
6.00～8.00m；管井孔径：
600mm。
c.围堰施工挡水围堰要求不但能抵挡湖水压力，保证钻机施工的安全；而且还能有效的隔住湖水，渗水很少以保证钻机能够正常施工。
该围堰属于临时设施，不但要具备以上条件，还要能够施工快捷，不污染湖水，竣工后便于回收，综合以上特点，采用钢板桩的施工方案。
将9m长10型工字钢用吊车吊放到事先预制好的钢套筒中（钢套筒在三个方向上焊有支腿，以保证工字钢竖直沉入湖底），再用吊车吊重锤竖直向下将工字钢砸进土内3.0m，然后吊起钢套筒。
工字钢每隔3.0m设置一个。
围堰长度为88.70m，采用2.0cm厚钢板（钢板在内侧设置三道横向支撑，部分还预设有三角支撑），规格为6000mm×4000mm和6000mm×2000mm两种，用吊车将钢板吊到湖中紧贴工字钢下放。
相邻两块钢板间加入止水硬橡胶条，围堰钢板采用螺栓连接。
在湖水抽取工作开始前，需同时将露出水面的钢板与横向支撑、相邻钢板间的高强度锚栓固定。
锚栓采用M30高强度螺栓。
同时还需向湖中水位高的一侧紧贴钢板堆放装满粘土的土袋，以防止过大的水压力将该处土体掏空。
d.湖水的抽取
围堰施工完成后，使用大排量水泵将水（围住的湖水为99660m3）抽到附近湖水中。
e.钻机施工工作面的铺设将围住的湖水抽干后，马上开始钻机施工工作面的铺设。
因基础平台尺寸
为10m×10m，钻机施工工作面为5m，所以需要使用挖掘机将湖底深度0.5m，沿摩天轮圆弧中心宽度为20m×20m的淤泥开挖，甩至附近不妨碍钻机施工的位置；然后将该处用50cm厚的级配砂石或碎石回填，并使用挖掘机反复碾压3～5遍以保证钻机能够正常施工。
f.钻机下坑马道的开挖
钻机下到湖底施工的马道必须用渣土或级配砂石垫0.5m以上并压实，马道
坡度不大于1：
6
详见下图：
围堰法施工平面图
10.2局部填湖法
（1）此方法中大飞轮轮缘安装设置临时基础16个：
沿大飞轮轮缘每隔39.5m布置一个临时基础。
此方案中共有5个基础落于湖中，11个布置在陆地。
每个基础按4000吨承载力设计，由10根直径800mm，桩长45m的钢筋混凝土灌注桩（单桩承载力400吨）以及10m*10m*2m钢筋混凝土承台组成。
混凝土标号按C40，钢筋含量按150kg/m3考虑。
（2）大飞轮液压顶升临时基础1个：
布置在湖中，按24000吨承载力设计，由60根直径800mm，桩长45m的钢筋混凝土灌注桩（单桩承载力400吨）以及30m*20m*2m钢筋混凝土承台组成。
（3）大飞轮支座安装临时基础同围堰法。
（4）填湖施工：
采用本方案轮缘上5个临时基础，1个液压顶升临时基础将落在湖中。
为达到不抽排湖水的目的，因此采取局部填湖，适当改变湖岸线的做法。
将湖中靠近现有湖岸线的3个轮缘上的基础位置和液压顶升基础位置进行填湖施工，填土夯实后再施工基础。
落于湖中离湖岸线较远的2个轮缘基础主要用于大飞轮拼装完就位时的拉索拉接，因此可将布置位置移出湖中，考虑在湖湾南侧陆地上布置。
采用局部填湖法需填湖约3090m2。
因现在湖底地貌资料不详，故填土位置水深暂时按6m估算，需填土约19000m3。
因本方法改变了局部的湖岸线，为了保证不影响观赏的美观，在本工程施工完后，将雇请专业园林设计公司进行园林美化设计，合理布置亭阁或绿化。
或者采用退挖法，将所填土方重新挖除。
本方案需获得详细的
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