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幕府西路顶管工程施工组织设计

第一章编制依据及编制原则

1.1.1根据兰州交通大学勘察设计院集团有限公司《南京市城北污水收集系统完善—幕府西路污水管道工程穿越京沪线孙家洼桥、中铁大桥二处铁路专用线顶管工程》设计文件。

1.1.2现场调查资料和我单位多年来积累的科研成果、工法成果和施工技术与管理水平及施工队伍的整体实力。

DB32／T 1510-2015标准下载1.1.3设计文件明确的有关设计规范、施工规范。

1.1.4中华人民共和国铁路技术管理规程。

1.1.5本企业的设备、材料、采购管理规定。

1.1.6工程所处环境特点。

1.2.1确保工期的原则:严格按建设单位对本工程的工期要求，编制科学周密的施工方案，合理安排施工顺序，实施网络控制。做到布局合理、重点突出、全面展开、平行作业、科学组织、均衡生产，以保证施工连续均衡地进行。坚持技术先进性、科学合理性、安全可靠性、经济适用性相结合,确保工程总工期的实现。

1.2.3严格遵照业主对本工程建设的质量、工期和报价控制的原则要求，结合工程实际进行编制。

1.2.4遵守各有关设计规范、施工规范、安全规程和质量评定与验收标准。

1.2.5严格遵守招标文件各项条款要求，认真贯彻业主和监理工程师及其授权人或代表的指示、指令和要求。

1.2.6实施项目法管理，通过对劳动力、设备、材料、资金、技术信息的优化配置，实现成本、工期、质量和社会信誉的预期目标效果。强化精品意识，努力使本工程达到棱角分明、线条流畅、色泽一致、表面光洁。

1.2.7安全第一原则:安全工作是搞好生产的重要因素。在施工过程中，要严格控制和防止各类伤亡事故发生，确保施工安全。

严格遵照、遵守国家、当地政府关于施工安全、工地治安人员安全、劳动保护、土地使用与管理及环境保护等方面的具体规定和技术标准。

(1)新建直径7.3m钢筋混凝土工作井1座，新建7.3m钢制工作井一座，新建5.1m钢筋混凝土接收井1座。

(2)顶管368m,新建直径1.5m圆形钢筋混凝土井8座，新建直径0.9m检查井7座。

(3)直径0.8m高压旋喷桩地基加固1200m。

(4)明挖铺设直径0.4mHDPE双壁波纹管116m。

根据南京苏杰岩土勘察设计有限公司的勘察报告，施工段地质情况为：

1－1层杂填土：杂色，上部以碎砖、碎石为主，混粉质粘土，下部以三合土为主，稍密～中密，填龄大于5年，沿线普遍分布。层厚0.50～4.10m，层顶标高为9.40～23.47m；

2－1A层粉质粘土：灰色，软塑～可塑,局部软塑，土质不均匀，无摇振反应，稍有光泽，干强度中等,韧性中等。层厚1.0～3.0m，层顶标高7.10～10.05m，层顶埋深1.6～4.1m；

2－1层粉质粘土：灰黄色，可塑,局部软塑，可见少量铁锰氧化物，土质不均匀，此层土有自上而下强度变差的趋势，无摇振反应，稍有光泽，干强度中等,韧性中等。层厚2.0～6.4m，层顶标高8.0～20.27m，层顶埋深1.1～3.6m；

2－2层粉质粘土：灰色，流塑，局部为软塑状粉质粘土，稍有光泽，无摇震反应，干强度中等，韧性中等，局部夹有稍密状粉土、粉砂薄层，沿线主要分布于长江漫滩和坳沟地段，厚度变化大，局部未揭穿。层厚1.5～9.40m，层顶标高0.9～10.65，层顶埋深4.60～10.20m；

本次工程特点市政主干线施工，交通组织压力大，协调部门多，工期较紧，施工地段穿越京沪线孙家洼桥桥墩加固及对桥墩检测很关键。难点在于施工地点处地下管线复杂、涉及管线较多；施工段地质为粉质粘土，地下水丰富，降水、基坑支护保持边坡稳定是关键；并且施工期间正值汛期、高温期，防洪工作也是重中之重；顶管穿越路面时对路面可能造成路面塌陷，沉降等。

本次工程开工时间暂定为2011年5月25日，计划竣工时间为2011年8月25日

建设单位：南京公用水务有限公司

施工单位：南京铁路工务工程公司

设计单位:兰州交通大学勘察设计院

监理单位：北京瑞特工程建设监理有限公司南京分公司

3.1工程施工总体原则

施工总体安排的原则是：“统筹安排，分区施工；关键节点，突出施工；合理配置，满足施工；优化方案，精心施工”。

根据现场条件，综合考虑场地两头交通运输、供水、供电及排水排污条件。本着“科学管理、充分挖潜、节省开支、干扰最小、方便施工”的原则，对临时设施进行合理规划，统筹兼顾。可以保障施工场地的分区布置要求。施工中应按现场施工的要求做好施工场地的布置工作，具体布置见附图。

项目部办公房采用租赁房屋，进行项目部的组成

为了满足生产需要，在材料加工场地内分别设置材料库、钢筋加工棚、模板加工棚、设备停放场、配电房等设施。场地围挡采用市政警示围挡。

业主负责提供电源、自来水水源接入施工场地。

项目部统一与业主、监理等单位联系，对内负责安排施工，调动物资、设备，协调进度、监控质量、解决施工中发现的问题。根据本工程特点，项目部下设综合工班，工作井及接收井作业班、钢筋木工班、机械设备作业班、桥墩、线路监护班。组织机构详见施工组织机构图

3.3.2施工队伍布置

各项工程专业队分工为：顶管作业队14人负责368m顶管，顶进及工作井、接收井制作作业队18人；钢筋木工班8人负责现场钢筋的制作加工及模板等工作；机械设备队负责高压旋喷桩施工、泥浆外运、土方开挖、外运等施工，桥墩线路监护班负责铁路桥桥墩监测、专用线线路检查、及公路路面沉降。

施工时科学安排劳力，采用先进的流水施工组织。根据工程进度及项目分期分批组织劳力进场。

3.3.3施工现场平面布置

根据总体施工进度安排及施工队伍布置，并充分考虑各种自然因素的影响，力求材料直达工地，减少二次倒运，缩短场内倒运距离，同时能满足正常的生活和生产需求。施工平面布置如下：

a.项目部设置于施工现场附近。

b.生产、生活用电现场另接，接入现场临时用电变相。

c.生活用水、生产用水都是自来水。

d.各作业施工队在项目部附近设置。

1、孙家洼桥施工地点：施工准备——沉井作业面开挖——W19号工作井制作——W19号工作井就位——安放顶进设备——高压旋喷桩施工——W21号井制作——W21号井下沉就位——进行顶管——骑马井施工——支线管道施工——收尾

2、大桥二处专用线施工地点：施工准备——沉井作业面开挖——W6号接受井就位——安放顶进设备——进行顶管——骑马井施工——支线管道施工——收尾

3.5试验及主要试验检查设备，检测手段

该工程质量要求高，难度大，工期紧，试验是保证质量的重要依据和手段，项目部试验工作要严格做好砼、钢筋、砂、石子等原材料的现场取样及送检工作。严格控制现场来料与送检材料保持一致，钢筋接头的焊接应按《规范》要求送试验中心进行抗拉、抗弯试验；砂浆试块、砼试块应根据工期要求及砼的性质作相应的抗压试验。

施工准备工作分开工前准备工作和各阶段性准备工作。

4.1开工前准备工作，如下表

1、施工机械设备配备，主要机械设备需用量见施工机械设备表。

2、结合工程和工期要求，按照施工组织设计中确定的施工方法、施工机具、设备的要求，编制施工机械设备需用量计划。

3、根据施工机械设备需用量计划，组织施工机具按计划、按期进场，确保工程施工顺利进行。

4、进场机械设备保持较高的完好率，并按规定定期保养。

根据我单位的技术、设备、劳力、施工组织管理等各方面的条件，结合业主的要求，结合以往同类工程的施工经验，编制施工总进度计划。（见附表）

本工程根据管线交底以及现场情况,在沿线分别有通信、信号、高压电缆、雨水管道、燃气管道等相关管线、路政电杆等，分部有地方房屋，因此我们将积极与铁路及地方有关单位进行联系、协调，对管线进行专业化处理，并积极配合业主，做好与地方政府的协调工作，开通施工通道。

配备本工程的主要材料试验、测量、质检仪器设备表

150×150×150mm

本工程的主要施工机械表

第五章主要项目施工方法和工艺

根据现场地质、地貌特点，以及工期要求，本施工组织设计拟按下列方式进行：

本工程沉井采用不排水下沉法进行施工，钢筋混凝土井采用二节制作一次下沉法进行施工，分节接缝采用钢板止水片进行止水。一模混凝土浇筑完成后，再进行二模施工。钢筋混凝土井下沉采用膨润土泥浆进行助沉。钢板井在地面制作好后，运入现场进行下沉。沉井内取土需先挖锅底，后掏刃脚，对称取土，均匀下沉，下沉过程中及时观察测量，若有偏移，应立即采取纠偏措施，沉井取土不得堆放于井边，应及时运出。

施工工序：放样→基坑开挖→砂垫层→C15砼垫层→砌刃脚→井壁一模浇筑→井壁二模浇注→沉井下沉→沉井封底→底板浇筑。

1、定位放线:根据施工前期测绘院所交于现场的坐标高程点进行复测，复测无误后进行工作井及接收井尺寸放线。

2、基坑开挖：在设计位置用机械挖好基坑。基坑开挖应满足以下几点要求，开挖深度控制在基底标高高于地下水位0.5m，基坑底部设排水沟，四角设集水坑，集水坑要比排水沟低0.5m以上。

3、铺设砂垫层：根据公式求砂垫层厚度H可采用如下计算公式计算：N/B+ɣ砂H≤[ơ]土质沿着井壁的走向铺设厚度为0.6m的砂垫层，砂垫层采用含泥量不大于3%的中粗砂分层回填并洒水夯实。

4、铺设C15砼垫层，沿着井壁的走向铺设10cm厚的砼垫层，砼垫层超出井壁及刃脚各20cm。

5、刃脚制作：刃脚在砖座上进行，砖座为M5水泥砂浆砌MU10机制砖，与壁墙交接的斜面以及壁墙端部与C10砼垫层相接部分为一毡两油隔离层，砖砌砖座沿壁墙的周长要对称地分成6~8段，中间预留2cm缝隙，对称拆除，刃脚垫座的砌筑应保证刃脚设计要求的刃脚踏面宽度。

6、钢筋工程：钢筋的表面应洁净，使用前将表面油渍、鳞锈等清理干净；钢筋应平直，无局部弯折，成盘的钢筋均应调直；沉井的钢筋必须采用焊接，直径大于等于20mm的钢筋宜采用闪光对接焊，直径小于等于20mm的钢筋采用搭接焊，并按照有关规定抽样送检；钢筋接头应互相错开，并严格按照国家《标准混凝土结构工程施工及验收规范》（GB50204—2002）中的有关规定执行；

钢筋规格、尺寸应符合设计图纸要求和规定，绑扎钢筋时应采用撑件将两层钢筋位置固定，保证钢筋设计间距。为了保证保护层的厚度，应在钢筋与模板之间设置同强度标号的水泥砂浆垫块，垫块应与钢筋扎紧并互相错开。钢筋绑扎完成后，应上报监理工程师进行隐蔽验收。隐蔽验收合格后方可进行立外模。

7、模板工程：模板采用竹胶板进行拼装，外模板固定采用直径不小于18mm的钢筋上下间距为0.5m进行模板固定。内模采用脚手架进行固定。严格对模板强度、刚度及稳定性进行验算，对模板轴线进行放样。水平控制标高引测到脚手架或其它过渡引测点，并做好预检手续。预组拼装模板，按要求检查模板是否平整、外型尺寸及坚固件数是否有效牢靠。并涂脱模剂、分规格堆放。由于分节浇筑，因此在支立第二节模板时，不宜直接支撑在地面上，以免沉井因自重增加而产生沉降，使新浇筑的混凝土内部产生拉力，造成裂缝。

模板安装完毕后，全面检查扣件、螺栓、是否坚固、稳定，模板井缝及下口是否严密。

8、脚手架支设：本工程脚手架以沉井中支撑架及池壁操作架构成的综合脚手架。

搭设前根据架子类型(构筑物特点)绘出平面图纸，并进行验算。

检查钢管、配件等是否有明显变形、裂纹、扣件是否合严禁使用不合格、锈蚀和有裂纹的扣件。

搭设场地进行平整、夯实并设置排水措施。

立于土地面上的立杆底部加设宽度≥200mm，厚≥50mm的垫木。

按施工设计放线、铺垫板、设置底座或标定立杆位置。

按定位依次紧闭起立杆、将立杆与纵横向连接固定，然后装设第一步的纵向和横向平杆，随校正立杆垂直之后予固定，并按此要求继续向上搭设。

作业层每1m2架面上实际的施工荷载不得超过规定值。

架面放置的材料码放整齐稳固，不影响施工操作和人员通行。

禁止随意拆除脚手架杆件、整体性杆件、连接坚固件。

每班工人上架作业时，先检查有无影响安全作业问题存在，在排除和解决后方可作业。

9、浇筑混凝土：模板和支架工序完成后，必须经监理工程师进行验收。验收合格后，方可进行混凝土的浇捣。为缩短施工周期和保证工程质量，采用泵送商品混凝土。泵送混凝土可将输送管的软管直接放入浇捣段，距离浇捣面1米左右，保证不离析。砼浇筑时，将沉井对称地分若干段，对称均匀分层浇筑，层厚不超过30cm，以免造成地基不均匀下沉或倾斜，砼应一次连结浇筑完毕，待一节砼强度达到70%方可浇筑第二节。沉井壁模板应在混凝土强度达到50%以上，刃脚斜面的模板应在混凝土达到设计强度的70%以上时方可拆模。

沉井混凝土施工时，必须严格按施工规程进行，严格控制水灰比，保持骨料清洁和良好级配，振捣密实，精心养护，以防产生早期裂缝。

混凝土浇捣前应严格检查各种预留孔、预留管和预埋件的位置和几何尺寸，严禁漏放和错放。混凝土振捣采用插入式振捣器振捣，振捣棒插入时应离开钢筋，但应防止混凝土振捣不均匀和振捣过密而产生混凝土离析现象的发生。混凝土在振捣时应随时注意检查模板受力的情况，防止模板因混凝土振捣的原因而后跑模。

采用分段浇捣混凝土时，严格按规范要求做好施工缝。施工缝做成凸缝，施工缝必须设置钢板止水片进行防水处理。在混凝土浇捣过程中，还应做好混凝土的试块工作，保证质保资料的完善。

10、沉井不排水下沉：

沉井封底采用干封，施工前在沉井四周布置深井降水井，深度至刃脚底5m,带沉井下沉就位后，对沉井内进行排水，带水位降至后进行封底施工。

在浇筑底板砼前应先将井壁上预留槽口凿毛，清除封底砼表面残渣，并冲洗干净，底板钢筋应与柜架底梁预留插筋焊接牢固。砼用砼搅拌车运输，砼标号采用C20砼。

5.2沉井施工的常遇问题与处理对策

(1)、沉井刃脚下的土软硬不均匀；

(2)、没有对称地敲碎刃脚下素混凝土垫块或没有及时地回填夯实，井外四周的回填土夯实不均匀；

(3)、没有均匀挖土使井内土面高差悬殊；

(4)、刃脚下掏空过多，沉井突然下沉，易产生倾斜；

(5)、刃脚一侧被障碍物搁住，需及时发现和处理；

(6)、开挖时，井内涌砂；

(7)、井外弃土或堆物，井上附加荷重分布不均匀，造成对井壁的偏压。

(1)、加强下沉过程的观测和资料分析，现场倾斜及时纠正；

(2)、对称、均匀敲碎刃脚下素混凝土垫块，及时用砂或砂砾回填夯实。

(3)、在刃脚较低的一侧适当回填砂石或石块，加大阻力延缓下沉速度。

(1)、大多由于倾斜引起，当发生倾斜和纠正倾斜时，井身常向倾斜一侧下部产生一个较大的压力，因而伴随产生一定的位移，位移大小随土质情况及向一边倾斜的次数而定。

（三）、测量定位发生差错。

(1)、控制沉井不再向偏移方向倾斜；

(2)、有意使沉井偏向相反方向，当几次倾斜纠正后，即可恢复到正确位置。

(3)、加强测量的检查复核工作。

(1)、遇软弱土层，土的耐压强度小，使下沉速度超过挖土速度；

(2)、长期抽水或因砂的流动，使井壁与土之间摩阻力减少；

(3)、沉井外部土体液化。

(1)、重新调整挖土，在刃脚下不挖或部分不挖土。

(2)、将排水法下沉改为不排水法下沉，增加浮力。

(3)、在沉井外壁与土壁间填粗糙材料或将井筒外的土夯实，增加摩阻力，如沉井外部的土液化发生虚坑时，可填碎石进行处理。

(4)、先封底后下沉。

在沉井下沉时遇到土质软或含水量较大突然下沉时，立即通知监理、业主，根据实际情况与以往的施工经验与业主、监理、设计院协商后采取先封底后下沉方法进行施工。在浇筑底板时，预留直径为200mm的预留孔作为沉井下沉的冲洗口与排水口。预留孔的数量与位置根据现场实际情况确定。待沉井下沉至设计标高时再进行封孔。再清理新旧砼的接口和除去松动的砼。

（五）、沉井下沉缓慢或停沉

(1)、井壁与土壁间的摩阻力过大；

(2)、沉井自重不够，下沉系数过小；

(1)、继续浇灌砼增加自重或在井顶面均匀加重。

(3)、在井外壁用射水管冲刷井周围土，减少摩阻力，射水管也可埋在井壁混凝土内，此法仅适用于砂类土。

(4)、在井壁与土壁之间灌入触变泥浆，降低摩阻力。

（六）、沉井超沉与欠沉

(1)、沉井封底时下沉尚未稳定；

1、当沉井下沉至距设计标高以上1.5~2.0m的终沉阶段时，应加强下沉观测，等8小时的累计沉降量不大于10mm时，沉井趋于稳定，方可进行封底。

2、加强测量工作，对测量标志应加固校核，测量数据须准确无误。

（1）W19—W21顶管区段：

为保证京沪线孙家洼桥铁路行车安全，在顶管施工前，在管轴中线两侧各打一排高压旋喷桩对23、24号桥墩进行加固。

本段管轴实际长度为118米，管顶距离地面约6.4米，管轴线坡度为千分之三。

在顶进过程中，分别在桥墩、路面及附属建筑物上设置观测桩。并派专人全过程进行监测，发现问题，立即采取应急预案，确保施工过程中人员和铁路及公路的安全。

（2）W10—W6顶管区段：

本段管轴实际长度为250米，管顶距离地面约5.8米，管轴线坡度为千分之三。

在顶进过程中，分别在桥墩、路面及附属建筑物上设置观测桩。并派专人全过程进行监测，发现问题，立即采取应急预案，确保施工过程中人员和铁路及公路的安全。

5.3.1主要工程数量：Φ1000mm钢筋混凝土顶管368米。

5.3.2机具准备：Φ1000mm泥水平衡顶管机主要等设备已到位，根据现场地质条件，该机头在施工质量及施工进度上都是比较理想的，可以满足本段顶管的要求。

5.3.3顶管方案及注意事项

a、顶管方案及注意事项

从土质及施工条件的现状来看，最适合于泥水平衡顶管。与敞开式顶管相比，泥水平衡顶管属于封闭式顶管，且有安全、可靠的性能，处理和运输比较方便，对周围土体扰动小，地面沉降小，从以往的施工经验看，该顶段的累计沉降量能控制较好。

5.3.4顶管机构工作原理

顶管需计算顶进时的控制土压力。控制土压力除了计算以外还需在顶进时实测，然后拿实测数据与计算的做比较，修正计算值实测的方法是在

初始顶进过程中，当机头已完全进入土中以后，需停下来，待4小时以后，观察机头内土压力表的实际读数，此读数即可视为主动土压力，每一顶顶进之前的计算数据均需交监理工程师备案。

顶管机在顶进过程中，其土仓中始终有一个压力，我们称之谓控制土压力为P，当控制土压力P小于顶管机所处土层的主动土压力PA时，土就涌向顶管机土仓，而这往往是由于螺旋输送机排出土的体积大于顶管机推进过程中理论排出土的体积所造成的，因此地面会产生沉降。

反之，如果当控制泥水力P大于顶机所处土层的被动土压力PP时，这往往是由于排土过少而造成了土的过剩，因此地面就会产生隆起。所谓泥水平衡，即把土仓内的土压力控制在顶管机所处土层的主动土压力与被动土压力之间，也即：

　　　　　　　PA＜P＜PP

式中：PA－主动土压力（KPa）；

P－控制土压力　(KPa)；

Pp－被动土压力(KPa)。

这样，在顶管施工过程中，土仓的压力终是处于一种平衡的状态，这就是泥水平衡顶管的基本原理。但是，实际施工过程中，由于主动土压力和被土压力之间的压力值范围较广，又由于土压力的变化是一个非常复杂的过程，而且，在计算主动土压力和被动土压力时容易造成误差，所以必须在这个较大范围中取处于中间的那一段，以减少土压力值的波动。因此，常用的控制土压力的取值方法是在顶管机所处土层的静止土压力的基础上，规定一个上限和下限，具体的计算公式为：

式中：K0－静泥水系数；

　　　P0－静止土压力（KPa）

上述静止土压力系数K0取0.5，而静止土压力则为：

主体工程施工方案γ－土的容量（KN／m3）

式中：φ－土的摩擦角（度）；

　　　C－土的内聚力（KPa）。

Pp=γ•h•tg2(45。＋φ/2)＋2C.tg(45。＋φ/2)

在本段顶管中，可采用下式确定控制土压：　

　P=K0•P0±20Kpa

式中贵州省镇胜高速公路特大桥现浇箱梁挂篮施工方案，K0可取0.5，而P0则为：