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1、第八章 隧道施工 组织设计,8,8.1 隧道施工组织设计 的准备工作,8.2 隧道施工组织设计,8.3 隧道施工进度计划,隧 道 工 程 SUI DAO GONG CHENG,8.4 隧道施工组织设计 文件组成,8.1 隧道施工组织设计的准备工作,隧道施工组织设计的主要任务是在隧道建设过程中，运用先进的科学技术和施工设备，努力为企业创造良好的施工条件，改善恶劣的施工环境，积累施工经验，不断提高和改善施工技术水平，实现合同对工程质量、文明施工、安全生产及工期要求。,编制施工组织之前，需要深入现场进行调查，内容包括交通运输条件和施工运输便道方案比选；隧道施工对已有地下结构物和地表的影响；场地布置与
2、洞口相邻工程、弃渣利用、农田水利和征地等的关系；周围建筑物、“三杆”等拆迁情况和数量；附近建筑材料的质量、数量和质量、水质水源情况以及当地气象、水文资料、风俗习惯和环境保护要求等。,施工组织设计的施工准备工作的内容一般包括：确定施工组织机构及人员配备；对设计文件进一步了解和研究；对施工现场的补充调查和复核；进行接班、复测及洞口投点等；结合施工单位的经验和技术条件，对设计中需要变更与改进的地方向建设单位和设计单位提出建议，并通过协商进行修改；根据进一步掌握的情况和资料，对投标时所拟订的施工方案、施工计划、技术措施等重新评价和深入研究，修订或重新编写指导性施工组织设计。还要做好现场基本施工条件及物
3、质准备工作。,施工技术准备工作的内容,1)认真调查研究地质、水文勘察资料、自然、社会和技术经济条件，熟悉、审查设计图纸及有关设计资料，了解设计意图，掌握总平面布置、各个单位工程和分项工程以及工程的结构形式和特点；努力找出影响施工的各种主客观因素，研究对策，防患于未然。,2)由专人负责交接控制测量的基桩资料，做好复测和核对工作，确定隧道洞口的中线和基桩标高。3)根据现场最新获得的补充调查资料及时修改隧道的施工方法。4)编制施工组织设计和制定施工方案并进行有关施工补充设计；按照清单报价编制隧道施工预算。,隧道施工具备的条件,在隧道施工现场范围内，要求做好“三通一平”工作，即道路通、水通、电通及通讯
4、畅通，平整好施工现场，建好临时房屋等设施。,在隧道进行开挖之前还应做好施工的物质准备，如准备一定的原材料，建筑安装工程施工机具和设备，构件加工和机械修理设备，堆放建筑材料及设置木材加工车间及适当数量的库房等。,为了及时达到隧道施工条件，工程中标接受任务获得设计资料后，即组织人员根据设计图中列出的工程量，套用定额或过去类似工程的统计资料，概算出材料的需要数量，并且进行“三通一平”的详细调查和实施工作。,8.2 隧道施工组织设计,隧道工程施工特点,1)隧道穿越的工程地质和水文地质条件复杂多变，制约了设计施工方法的实施。例如，当年修建穿越阿尔卑斯山的圣哥达铁路隧道时，由于遇到事先未料到的高温(41)
5、和涌水(660L/min)，给施工带来很大的困难，设计方案多次修改，施工方法也不断完善，最后延期二年才完成。,2)隧道施工属于地下作业，施工速度比较慢，工期也比较长。,3)隧道施工的环境较差，交通运输不便。,4)隧道埋设于地下，是一种大型的隐避工程，一旦建成就难以更改，所以，除了必须审慎规划和设计外，在施工过程中还要切实严把质量关，确保每一道工序都严格按有关规定进行。,5)与桥梁和线路工程相比，隧道在洞内施工，可以不受或少受昼夜更替、季节变换、气候变化等自然条件的影响，可以长年稳定地安排施工。,6)缩短交用运输距离，保护自然环境。,各阶段施工组织设计及内容,是整个工程项目的总决策和规划，初步拟
6、定施工方法、施工程序及施工时间，全局性地部署施工各个环节和彼此之间的协调关系，为编制工程概算提供了依据。,1初步施工组织设计,(1)主要内容,1)施工组织。根据工程的特点和具体要求，提出对设计、施工、管理、监理和科研单位的要求；,2)施工工期安排。包括隧道主体工程、有关附属房建工程、机电设备安装工程的安排；,3)主要施工方法。根据隧道设计对不同地质地段提出具体的施工方法，根据围岩级别和开挖情况采用必要的辅助施工技术措施；,4)施工场地及弃渣场地。施工场地包括临时生产、生活用房，施工便道，变电站，料库，材料场地等临时用地。弃碴场地需根据开挖量(应考虑松方系数)及考虑经筛选回收利用后的弃碴量和地形
7、实际情况合理选取。,5)主要机械设备及劳动工日。,(2)主要设计图表,1)隧道施工方案图；2)隧道进(出)口施工场地布置图；3)沿线筑路材料供应示意图；4)隧道施工组织计划及施工进度图；5)隧道监控量测实施断面布置图。,2指导性施工组织设计,施工单位在参加招投标工作中标以后，在施工开始之前，施工单位还必须进一步重新审查、修订投标时编制施工组织设计，这个阶段的施工组织设计称为指导性施工组织设计。,(1)主要内容,1)隧道工程概况；,2)隧道现场的地形、地貌、地质和水文地质勘探调查的资料；,3)指导性施工组织设计的编制依据及原则；,4)施工准备及临时设施；,5)任务划分、工期及劳动力组织；,6)机
8、械配备情况；,7)主要施工方案与安排及特殊地段施工的措施；,8)施工通风、防排水；,9)采用新技术、新工艺；,10)建设方针目标及技术保证措施和质量保证体系等。,(2)主要设计图表,1)工班劳动力组织；,2)隧道分进度完成数量表；,3)隧道劳动力及工日分年度需要量表；,4)隧道分年度材料需要量表；,5)隧道进、出口场地平面布置图；,6)隧道施工组织设计进度图；,7)隧道钻爆设计图；,8)隧道施工通风、防排水设计图；,9)隧道施工进、出口给水管线设计图；,10)隧道进、出口电力、通讯线路设计图。,3实施性施工组织设计,实施性施工组织设计是施工过程中编制的施工组织设计，它是施工单位在施工过程中，根
9、据各项分部工程，各工序及施工队或班组的人力、机具等配备情况，分期、分部、分项实施的指导性施工组织设计。,实施性施工组织设计的内容更具体、更详细，它一般按指导性施工组织设计所规定的方法、工期及材料供应条件等进行编制，如果客观情况与原计划有出入时，不应机械地执行原计划，而应修订和调整原计划，实施施工组织动态管理，其目的是经济、安全、保质、保量、按期或提前完成施工任务。,编制的依据、原则与程序,1编制依据,1)勘察设计文件及变更设计文件；2)施工承包合同书；3)建设单位有关指标、条约等；4)有关施工会议精神或建设单位指示性施工组织设计方案及要求；5)国家有关法律法规和行业规范规程等。,2编制原则,1
10、)严格履行签订的工程承包合同，保证按期或提前完成施工任务，交付通车运营使用；2)遵守施工规范和操作规程，确保工程质量及施工安全；3)采有新技术、新工艺、新方法、新材料，不断提高施工机械化和预制装配化施工程度，合理配置资源，降低成本提高劳动生产率，减轻劳动强度；4)正确贯彻就地取材的原则，尽量利用当地资源，降低工程成本，提高投资经济效益；5)合理组织冬、雨季施工和建筑材料运输、贮备工作，增加全年施工工作日，并力求降低冬、雨季施工的附加费用；6)统筹布置施工现场，节约施工用地，少占或不占农田，确保施工安全，方便职工的生产和生活，同时注意水土保持和环境保护。,3编制程序,1)隧道施工的现场调查和技术
11、交底。2)全面分析研究勘察设计资料，拟定施工方案和施工方法；3)编制隧道工程施工平面图、施工进度图（横道图、直方图、网络图）；4)按照施工定额计算人工工日、材料、机具的需要量，制定供应计划；5)制定临时工程、供水、供电、供热供风和工地运输组织计划；6)编制技术措施计划、计算技术经济指标；7)施工组织设计说明书。,8.3 隧道施工进度计划,施工进度计划是控制工程施工进度和工程竣工期限等各项施工活动的依据。施工组织工作中的其他有关部门都要服从进度计划的要求。,施工进度计划主要包括两个方面：一是研究科学组织施工，合理加快施工速度的基本途径；另一方面是施工进度与计划的表现形式。公路隧道施工进度计划通常
12、按照流水作业原理编制的。,流水作业原理,隧道工程的施工过程可分为施工准备过程、基本施工过程、辅助施工过程和服务施工过程，各个过程之间存在相互联系。,施工过程的组织，就是要解决“空间组织”和“时间组织”两方面的问题。隧道施工作业方式一般有三种不同类型：顺序作业、平行作业和流水作业。,(1)顺序作业 按工艺流程和施工程序(步骤)，按先后顺序进行施工操作。该程序缺点为：整个工期长；专业队施工不连续，形成窝工；大部分施工段(工作面)空闲，工作面未充分利用。,(2)平行作业 线型工程的作业面很长，根据工程或技术的需要，可分为几段(或几个点)分别同时按程序施工。也就是同时开工，齐头并进，同时完成。这种施工
13、方式与顺序施工相比可缩短工期，也可充分利用工作面，但消耗的机具和劳动力过大。为快速掘进，在具备一定条件的情况下，设置一些辅助坑道，如横洞、斜井、竖井、平等导坑等，目的就是增加施工工作面，加快施工速度，改善施工条件。,(3)流水作业 将拟建的工程对象划分为若干施工段，某一工种的工人队(组)先在第一施工段完成第一道工序，再转移到第二段完成同一道工序，同样，另一工种的工作队(组)紧跟其后，依次在各施工段完成下一道工序。如此类推，象流水一样前进，直到完成全部工作为止。,流水作业法是平行作业法和顺序作业法相结合的一种搭接施工方法，它保留了平行施工和顺序施工的优点，消除了它们的缺点。,采取流水作业施工，一
14、是要将施工对象的施工过程分解成若干道工序，确定出各工序的作业时间，使各工序尽量做到连续作业；二是要组织专业施工队。其最终的目的在于保证施工中的两种连续：一是工人队(组)从一个施工段转移至另一个施工段，连续进行同一种工作，不发生窝工现象；二是在同一施工段上，各工种工人队连续作业，不发生工作面空歇现象。,施工进度计划的表示形式,隧道施工进度表达通常采用“进度图”(即施工进度图)的形式表示，施工进度图一般采用横道图法和网络图法等表示形式。,1横道图,横道图的表述格式如图8-1所示。它是由两大部分组成：左面部分是以分部分项工程为主要内容的表格，包括了工程项目、单位、工程量、定额和劳动量等计算依据；右面
15、部分是指示图表，它是由左面表格中的有关数据经计算得到的。指示图表用横向线条形象地表现出分项工程的施工进度：线的长短表示施工期限；线的位置表示施工过程；线上的数字表示劳动力数量；线的不同符号表示作业队或施工段别。表现出各施工阶段的工期和总工期，并综合反映了各分部分项工程相互间的关系。,图8-1 隧道工程施工进度图,采用此图可以进行资源综合平衡调整，适用于绘制集中性工程进度图、材料供应计划图，或作为辅助性的图示，附在说明书中向隧道施工单位下达任务。这种表示方法比较简单、直观、易懂、容易编制，但也存在诸如分项工程(或工序)的相互关系不明确、施工日期和施工地点无法表示，只能用文字说明、工程数量实际分布
16、情况不具体和仅能反映出平均流水速度等缺点。,2网络计划图,网络计划图可以正确反映工程各部分的逻辑关系，能体现整个工程的关键线路和关键工作，动态地调整施工进度，随时利用总时差、局部时差进行资源优化，达到以最少投入资源取得最大产出。图8-2是隧道施工一个作业循环的网络计划图表示形式。可用此图形式进行工序分析。从图中可以主次清晰、一目了然地找出交接准备到放炮通风的关键线路,图8-2 隧道施工进度网络图,这样便于保证主要关键线路的人力物力供应。同时，对次要线路上的工作也能掌握，不致因未完成而影响关键线路上的作业进行。,网络计划图和横道图比较，不但能反映施工进度，而且能清楚地反映出各个工序，各施工项目之
17、间错综复杂的既相互关联又相互制约的生产和协作关系。不论是集中性工程还是线型工程，都可以用网络计划图表示工程进度，同时还可以通过计算机对施工计划进行优化。因此，这是一种比较先进的工程进度图的表示形式，应大力推广使用。,施工进度计划的编制,1施工进度计划的一般编制步骤,1)将隧道工程各分部项目的施工划分工序；2)计算各工序的工程量、劳动量或机械的台班量；,3)计算各工序的生产周期；4)安排各工序的施工进度；5)检查和调整隧道工程施工进度计划；6)施工资源需求量计划及其它图表；7)绘制特殊地段施工进度图。,2施工工序的划分,以某山岭隧道洞口工程为例，说明划分工程工序的方法。根据山岭隧道洞口工程结构的
18、特点，一般可分解成如下的工序：,1）隧道洞口支挡工程：包括洞门两侧边坡和洞口仰坡支护、支挡工程等；2）土石方工程：一般包括洞门附近一定范围内的路堑、洞口排水系统沟槽开挖的土石方，消除洞口上方有可能滑塌的表土、灌木及山坡危石，拉槽等；,3）洞门工程：包括开挖进洞、基础开挖和端墙施工等；4）其它工程：包括洞门装饰、绿化等。,3工程数量计算,施工进度计划工序编制之后，就可根据施工图纸及有关工程数量清单，按照施工顺序的排列，分别计算各个施工过程的工程数量并填入相关表中。,4各工序的劳动量计算,所谓劳动量，就是施工过程的工程量与相应的时间定额的乘积，或者是劳动力数量与生产周期的乘积，机械台数与生产周期的
19、乘积。人工操作时叫劳动量，机械操作时又叫作业量。劳动量可按下式计算：,或,(8-1),式中,D劳动量(工日或台班)；Q 工程量；C 产量定额；S 时间定额。,劳动量的计量单位，对于人工为“工日”，对于机械则为“台班”。计算劳动量时，应根据现行的相应定额(施工定额或预算定额)计算。,5施工生产周期计算,由于工期要求不同和施工条件的差异，其具体计算方法有以下两种：,1)以施工单位现有的人力、机械的实际生产能力及工作面大小，来确定完成该劳动量所需的持续时间(周期)。一般按下式计算,(8-2),式中,t生产周期，即持续天数(日)；D劳动量(工日或台班)；R 每工作班人数或机械台数；n生产工作班制数。,
20、2)根据规定的工期来确定施工队(班组)人数或机械台数。一般按下式计算,(8-3),6施工进度图的编制,1)横道图的编制步骤,a.按照图8-1的格式绘制空白图表，并根据设计图纸、施工方法、定额、概预算(指施工图设计和施工阶段)进行列项并按施工顺序填入图8-1工程名称栏内。,b.逐项计算工程量，逐项选定定额，将其编号填入图8-1中。,c.逐项计算劳动量。,d.按施工力量以及工作班制计算所需施工周期；或按限定的周期以及工作班制和劳动量确定作业队、班组的人数或机械台数。,e.按计算的各施工过程的周期 并根据施工过程之间逻辑关系，安排施工进度日期。其具体做法是：按整个工程的开竣工日历，将日历填入图8-1
21、的日程栏内，然后即可按计算周期，用直线或绘有符号的直线绘进度图。,f.绘制劳动力安排曲线。,g.进行反复调整与平衡，最后择优定案。,2)网络图法的编制步骤。网络计划技术也称网络图法，可以正确反映工程各部分的逻辑关系，网络图上能反映整个工程的关键工作和关键路线，动态地调整施工进度，随时利用总时差、局部时差进行资源优化，达到以最少投入资源取得最大的产出。网络计划法在工程上一般选用关键线路法，而关键线路法又分为双代号网络图、单代号网络图和搭接网络图等方法，图8-2是某隧道施工进度的双代号网络图。网络图法的具体内容可参阅其它相关课程。,7施工进度图的检查与调整,施工组织设计是一个科学的有机整体，编制的
22、正确与否直接影响工程的经济效益。施工管理的目的是使施工任务能如期完成，并在企业现有资源条件下均衡使用人力、物力、,财力,力求以最少的消耗取得最大的经济效果。因此，当施工进度计划初步完成后，应按照施工过程的连续性、协调性、均衡性及经济性等基本原则进行检查和调整。,8施工进度图的检查与调整,(1)劳动力需要量计划 根据已确实的施工进度计划，可计算出各个施工项目每天所需的人工数，将同一时间内所有施工项目的人工项目的人工数进行累加，即可绘出每日人工数随时间变化的劳动力需要量图。,(2)主要材料计划 主要材料包括施工需要的三大材(钢材、水泥、木材)、爆破器材以及有关临时设施和拟采取的各种施工技术措施用材
23、，预制构件及其它半成品亦列入主要材料计划中。,(3)主要施工机具、设备计划 在确定施工方法时，已经考虑了各个施工项目应选择何种施工机具或设备。为了做好机具、设备的供应工作，应根据已确定的施工进度计划，将每个项目采用的施工机械种类、规格和需用数量，以及使用的具体日期等综合起来编制施工机具、设备计划。主要施工机具、设备需要量包括基本施工过程、辅助施工过程所需的主要机具、设备，并应考虑设备进、出厂(场)所需台班以及使用期间的检修、轮换的备用数量。,(4)临时工程计划 临时工程包括：生活房屋、生产房屋、便道、电力和电信设施以及小型临时设施等。要本着实用经济的原则制定临时工程计划，做到既能满足工程需要又
24、能节约开支。,9特殊地段施工进度图,由于隧道内工程施工中存在很多不可预见的因素，施工中往往会出现一些特殊情况，如大涌水、大断层、瓦斯溢出等不良情况，所以应针对实际情况单独编制施工进度图。其编制方法同前，只是施工项目有所变化。,8.4 隧道施工组织设计文件组成,1说明书,该部分内容主要有隧道工程概况、设计要求、建筑限界、行车速度和主要工程数量；隧道所穿越区域的地形、地貌、工程地质、水文地质条件、气象；本区域的建筑材料及其他可利用资源、电力、交通和通讯调查情况；施工场地布置、施工方法、施工顺序、施工进度及工序衔接情况；主要材料、机具设备需要量以及确保工程质量、安全和工期的施,工技术组织措施；对采用
25、新材料、新结构、新工艺、新技术和新方法的施工意见及隧道施工监控量测等科研项目的安排；编制隧道施工组织设计的依据，包括国家有关行业规范、规程、施工设计图、合同、协议、会议纪要的有关规定和要求等。,2附图,1)隧道施工场地平面布置图。2)隧道线路平、纵断面图。3)隧道施工进度计划图。4)隧道施工劳动力动态图。5)隧道施工通风、管道和电线布置示意图。6)隧道断面开挖施工顺序示意图及开挖作业顺序图。7)洞内运输轨道布置图。8)隧道爆破涉及土。9)隧道施工排水布置示意图。,3附表,1)隧道工程量清单。2)隧道施工进度计划表。3)主要劳动力工日、材料、机械台班数量表。4)主要劳动力工日、材料、机具设备处、季、月计划供应表。5)供电、供水系统表。6)临时工程数量表。,
