第1章 工程概况 LFp]7Dq
北京地铁9号线第1合同段工程位于北京市丰台区，线路呈南北走向。本合同段工程项目包括丰台科技园站、郭公庄站～丰台科技园站区间。丰台科技园车站包括2个风道、5个出入口（含1个安全出口）。1号风道位于车站东南端3号出入口以南，2号风道位于车站东北端4号出入口以北；1、2号出入口位于车站西侧，3、4号出入口位于车站东侧，5号出入口（安全出入口）位于车站东侧4号出入口及2号风道之间。车站主体结构设计为地下双层双柱岛式车站，明挖法施工。车站主体总长170.15m，标准段宽度20.9m，车站顶板覆土厚度4.6m，底板埋深18.2m，盾构井位置为19.7m。车站主体围护桩采用φ1000钻孔灌注桩223根，4160 m，桩端深度：25.6m 。车站附属围护桩采用φ1000钻孔灌注桩336根，5376 m。 0l#)fJo
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1号风道为单层箱形框架结构，风道口及风道与主体接口位置宽12.87m，斜长17.42m，南北向长34.2m，基坑深13.8m，钻孔桩65根，东侧距离新改移马草河3.6～4.1m，围护结构采用围护桩+钢支撑体系。 x/MZ(A%D
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2号风道为双层局部单层箱形框架结构，与主体接口位置宽15.35m，风道口宽15.1m，东西向长38.3m，南北向长32.65m，钻孔桩68根，双层段基坑深18.8m，单层段基坑深14.3m，周围场地开阔，风道施工范围内没有控制性管线，采用围护桩+钢支撑体系。 + ~U=C9[gj
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1号出入口与主体接口位置宽7.1m，出口位置宽6.7m，东西向长34.52m，南北向长38.16m。钻孔桩48根。 TfZ6F8|B
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2号出入口与主体接口位置宽7.1m，出口位置宽6.7m，东西向长31.72m，南北向长41.64m。钻孔桩54根。 +1Ph<zq"
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3号出入口与主体接口位置宽7.1m，出口位置宽6.7m，东西向长29.55m，南北向长39.6m，钻孔桩59根。基坑最深处为地面向下16.16m，宽11.4m；东侧距离新改移马草河约2.5～3m，4号出入口南侧为旧马草河，施工期间将废弃。为了减少对新改移马草河影响出入口围护结构主要采用围护桩+钢支撑支护体系，出入口地面位置采用土钉墙支护体系。 rspayO<]3
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4号出入口与主体接口位置宽7.1m，出口位置宽6.7m，东西向长37.32m，南北向长37.76m，钻孔桩42根。基坑最深处为地面向下14.06m，宽11.4m；横向通道位置采用围护桩+钢支撑支护体系，出入口地面位置采用土钉墙支护体系。 q G9+/u)\
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车站附属结构采用明挖法施工。车站南侧为明挖区间，北侧为盾构区间，车站北端设盾构始发（左线）/接收（右线）井，左线盾构机始发时，后配套设施可放置于车站内。 RQvV R
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基坑部份采用上部土方放坡开挖、挂钢筋网片喷射砼支护，下部钻孔灌注桩＋挂钢筋网片喷砼＋钢支撑复合支护措施。部分采用土钉墙支护体系。 y WHiw<
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第2章 工程地质情况及周边情况调查 M}"r#Plq
2.1工程地质情况 A ?"h@-~2
丰台科技园站位于永定河冲洪积扇的中上部，地层根据地勘报告，依次为粉土填土层、杂填土层、粉土层、粉细砂层、砂砾卵石层，砂砾卵石层大部分粒径在30cm以下，最大粒径超过30cm，从探孔挖出卵石看，大粒径呈扁平细长型。 UU}7U]9 u
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2.2周边情况调查 bn 4
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丰台科技园车站主体结构位于基地中环路(五圈路)与规划万寿路南延路交叉路口下,呈南北向布置,现状基地中环路路宽约40m,至站位西侧30m止。站位西侧为大片荒地，东侧为少量树木。站位西侧5m为现状南北向马草河，宽约6m，深约2m，至站位中心处折向东行。马草河需要在车站第二期施工前改移至站位东侧。车站周边多为荒地，基本无影响车站及附属设施施工的地面建筑物、地下构筑物。有一条排污用的马草河穿越车站及出入口；西侧地面现有一处雨水泵站。 9g?xlue#?
X qR{.jF.
为了解该车站施工区域是否存在地下空洞现象，给施工提供参考资料，保障工程顺利安全地进行。项目部将空洞探测方案报监理工程师批准后，并委托北京雅友通路政管网技术有限公司对指定区域地下20m范围内进行空洞探测，及对周边的地下管线进行调查和探测，测区内探测结果为：侧线布置的范围内，排除地下管线的异常、地面现场干扰的异常，没有发现明显的空洞异常。 mKg@W;0ML
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地下空洞探测 N^elVu4 K
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探井分布： >4![& &
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丰台科技园1号探井： B$`lY DqaG
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结论： y-`I) w%
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1、地层：卵石颗粒对成孔影响较小；据调查塌孔现象严重； ?2~U2Ir]:
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2、环境：周边环境简单，环境因素对施工影响小； YbvX$/zGu
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3、水位：位于桩底以下，对成孔没有影响； p\ txlT
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4、成孔机械：丰台科技园站采用旋挖钻机存在漏浆和塌孔等严重问题。 WX*cI Cb5
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第3章 各种成孔工艺分析 #DaP=k"XV
各种工艺对比： !=M/j}
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工艺 A. N z_!
特点 *Pb.f
优点 ~&[u]u[
缺点 C SL4P)
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高频液压振动取土成孔 Rk[8Bd?
通过高频液压振动锤将外套管下沉至设计标高，然后用取土仓或人工取出套管内的土石，待下入钢筋笼、灌注混凝土后拔出外管。 h 2}am:%mC
无泥浆污染，外套管穿透能力强，速度较快。 Fi{mr*}
桩位附近有振感；遇大块卵石时，存在安全隐患。 Pw #2<>
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冲抓成孔
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通过冲抓型的抓斗将槽内的土石块抓出，配合重凿使用，在卵石地层中具有很强的成孔能力。适合於复杂地层如沙卵石、嵌岩及含有较大漂石的地层。 aT/KT,!
垂直偏差小、成孔精度高，墙体表面平整光滑，桩的施工质量有保证。适用地层广，能确保在含有大粒径的卵石地层中成孔。 2?*1~ 5~I
湿作业，如处理不当有可能造成环境污染。 )K.R\]XR
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旋挖钻 V9$-twhu
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机成孔 Y_shy6" KH
适用于填土、淤泥、粘土、粉土、砂土、砂砾等地层，当采用圆锥钻头时可进入软岩，并且钻挖速度快。适合上部第四纪全新世冲洪积层施工。 kOM-
成孔能力强，适用范围广。 l_sg)Vr/b
遇到较大粒径的卵石层或漂石较难适用。 @5*xw1B
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Super Top G +Ei#:W,
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工法 vcD'~)G(*
通过一台液压装置转动外套管，使之达到设计标高，配合冲抓工具或短螺旋或人工将套管内的土取出。 0XQ-
成孔能力强，无污染。 $pBr
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移动孔位较困难。 /kb$p8!C".
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各工艺问题评价： Gm*Uv6?H?
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问题 ^AH -+#5
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工艺 I9s$bRbT
钻进 C_89YFn+
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困难 l 2M/ ,@G
安全 9w $7VW;
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风险 <W9) Bq4
设备 K/A ? ]y
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资源 bAdAp W
工效 |<2JQ []
塌孔 F_~6n]Sr
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噪音 A9.;>8!u
泥浆 IM2/(N.%
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污染 7vdHR\#;$
成本 _/8y1) I
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旋挖钻机法 @Yb Z 8Uc
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乌卡斯冲击法 orK +B4
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冲抓法 2M5*bNU_:
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冲击反循环法 R'jUS7]Y
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高频液压振动取土成孔 ktkn2Twa/
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全套管全回转法 Z{8exym
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人工挖孔法 !HT>
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备注 k:(e79
评价方法，采用5★ 分级评价，其中： dvrvp DoE.
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1个★表示没有问题；2个★表示问题一般；3个★表示问题较严重；4个★表示问题严重 ImT+8p a
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5个★表示工法不可行 r P<d[u
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第4章 成孔工艺的选定 "` 8H:y
针对丰台科技园车站各种工法问题评价，确定成孔方法。钻孔桩施工常规施工方案基本上只有两种，旋挖钻成孔和冲击钻成孔，其它方案如高频液压振动取土成孔、全套管全回转法等施工方法，由于施工机具较少，施工成本太高，、不考虑。施工前北京市轨道公司多次组织论证会，我标段内部也多次就施工方案展开研究，并对周边地质情况多方面进行调查。通过对两种施工方法的比较：冲击钻机施工进度慢、成本高、对周边环境污染较大，但对地层的适应性较强。旋挖钻机施工进度快，对周边环境污染较小，但对地层的适应性较差，粒径超过0.3米卵石钻进困难。根据我们对周边地层的调查，及对地质资料的分析，丰台科技园站大粒径较少，超过0.3米卵石每根桩不超过10块，而且大粒径呈扁平细长型，由于存在两个面尺寸较小，旋挖钻机可以克服。通过比选，最终确定旋挖钻为丰台科技园站的主要施工方案，冲击钻施工方案为替补施工方案。 945
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CguU+8 ]
第5章 旋挖成孔工艺的难点及对策 x3p;H02i \
5.1难点 hr$VVbO ho
旋挖钻机施工对地层的适应性较差，粒径超过0.3米卵石钻进困难，遇到较大粒径的卵石层或漂石较难适用。 f0HV*%8
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工程特点主要是砂卵石层中机械成孔较为困难，机械成孔特别是旋挖成孔难度较大，主要存在以下影响： !)l%EJ ngL
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１、砂卵石层对钻头磨损较大； , /[dmoe
/o}0oo5B
２、大粒径漂石影响旋转钻机施工，桩径为１米的旋挖钻施工，漂石粒径超过0.25米施工极为困难，粒径超过0.３米时必须将石块破碎方可钻进； %i]uW\~U
A{u\8-u
３、砂卵石层漏浆现象严重。 leX7(Y;!a7
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4、砂卵石层中成孔容易塌孔。 GFy0R"&d[
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5.2对策 I1}{~@
针对旋挖钻成孔的几个困难因素拟采用以下措施克服： ??esB& 4?
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1、采用增加钻头储备； hBY h90]
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2、采用增加泥浆浓度，除采用膨胀土泥浆外，储备一定量的黄泥，必要时加入泥浆内，加大泥浆粘度，加大泥浆池体积，增加泥浆储备； nw ]e_ sm
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3、漂石粒径较大时普通钻头更换为螺旋钻头。 Pv b+
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4、增加泥浆浓度，增加护筒长度，采用双护筒。 LYxlo<f
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c+G :@%
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增加泥浆浓度后的双护筒 y>pq *i
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第6章 施工准备 wYS
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6.1旋挖机械选型 07G*M ]
根据工程施工实际进展情况，并及时总结了施工中出现的问题，本项目使用了三种旋挖机械， 2008年1月17日FR622C型号钻机进场，2008年6月22日SR150型号钻机进场、工作质量45t、上车体回转角度360度、主卷扬单绳拉力16t，2008年9月18日NSR220C型号钻机进场。 vY+_tpuEH
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旋挖钻机作业 Nf?,
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VdN+~+A:
6.2吊车选型 4d3]pvv
据工程施工实际进展情况，并及时总结了施工中出现的问题，本项目使用了三种吊车， 2007年7月18日XZJ5240JQZ16型号吊车进场、最大起重量16t、起升高度29.5m、幅度30m，2007年11月5日XZJ264JQZ25E型号吊车进场、最大起重量25t、起升高度39m、幅度30m， 2008年6月3日QZ25E型号吊车进场、最大起重量25t、起升高度31.5m、幅度3～28m。 >-./k I "
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吊车作业 ~%!U,)-
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6.3泥浆池 /{ #_Um0.
1、由测量组放出泥浆池位置后，进行泥浆池施工。 #I{Yf(2Z
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2、泥浆池设在车站东北角场地开阔位置，顺车站方向放置。 ePcI^}{
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3、泥浆池规格尺寸为平均长×宽×高---6m×3m×2m，边坡坡度为1：1，采用厚塑料布铺底防止漏浆及边坡防漏。 ur"e
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4、形状如下图所示 vM>`CZ
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5、泥浆池周边防护栏设置形式如图所示 d_?Zr`:
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6.4泥浆 5Z>pa`_$2
旋挖钻机对地层扰动较小，只用护壁稳定液即可施工。在孔口一定距离内挖设6×3×1.5米的泥浆池及循环水沟,并采用清水加膨润土制备护壁稳定液，加强试验，择优选择配合比，加强质量控制。泥浆比重控制在1.1～1.3。当钻入砂层等易坍地段时，可视情况往稳定液内加入粘土，增大泥浆稠度，提高泥浆护壁能力。 _F$t#.o
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泥浆配合比: r7BH{ >-
}SvWC8
膨胀土：碱：黄土：水=100kg ：20kg：50：2000kg; i:N^:%
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黄泥:约5立方米; sZP3xh[B
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泥浆检验报告表如下： ug3lM N4UX
F SZoT!
检测项目 @ke})0 `5
单位 :@807OYzy
技术指标 UFY~D"% /
检测结果 Appz1q
单项判定 {*r$m>HpM
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水分 p 'c<v)ia
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合格 N(/<qv
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粒度干法（-0.075mm） Mh/>qyS *2
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≥95 tVh4v #@+
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合格 9 8BBsjkd
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吸蓝量 .p*D[o2 9
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合格 lJ1xx }k{U
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湿态抗压强度 }Z$G=;3#
Kpa L<>NL$CrN
≥20 }eRG$)'
24.0 adPU)k_j:
合格 `} Zbfe~
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热湿拉强度 "?(Fb_}i
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合格 \ #c+vfq
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膨胀 l*MUDT@M8\
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合格 J kDZl?x5
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胶质 V~"d`j
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合格 . pE eR
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6.5钻头 ,$ret@.H
根据施工需要，增加普通钻头和螺旋钻头的储备。当采用普通钻头成孔中遇到漂石密度较大时，换螺旋钻头会破碎部份扁平漂石，破碎后在用普通钻头取出。 m)2h l~o_
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普通钻头 Jl9TMu!1]
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螺旋钻头 3 t6' 5{
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第7章 施工情况介绍 PBnn,#
7.1不同深度的钻进情况 O*CX@N e
2008年1月18日,上午10点正式开始第一根桩施工,到20日下午，共施工围护桩四根（编号分别是91、94、98、104，位于主体车站的西北角，其中91、94与98、104成90度角），桩长20.12米，位于地面下 23.3～23.5米。通过现场记录分析： W/X;|m`
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钻孔过程中，前10米钻进速度较快，地层为砂层及砂砾石层，分层高度约在地面下5米处，施工过程中无明显漏浆现象。进入10米后，钻进较为困难，缓慢钻进，从出料看，地层应为砂卵石层，卵石最大粒径约为 14厘米（每次出料后表面有2～7块）。 <?}g[ ]i
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进入16米后，钻进较为困难，卵石最大粒径大于22厘米（每次出料后表面有1～5块）。 <
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进入18米后，普通钻头很难钻进，换为螺旋钻头，目前发现的该卵层最大完整粒径为 40厘米（91号桩18米深处）。 +-137!x\q
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其中98号桩钻至17米深处时，泥浆用量太大，用铲车往钻孔内投入一次粘土（约0.5方）。 j !n> d
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完成这四根桩螺旋钻头6次，检修钻具3次，换齿4个。 )O(Gw-jWE
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从混凝土浇筑来看，98号桩，超设计数量较为严重，设计数量为15.8立方，实际浇筑18.5立方，扩孔系数约为1.17，扣除桩底超深0.3米，桩顶超灌0.5米，扩孔系数约为1.13，其中下面6米，扩孔系数略大。其它桩位扩孔系数均在1.15以内。从混凝土浇筑看，四根桩基本无塌孔现象。但是在后续施工中部分钻孔桩在地面以下10m范围内遇到了严重塌孔现象，对于地面下10m范围内塌孔可以采用双护筒及增大泥浆比重来克服。 I+Cmj]M s0
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7.2结论 WX"M_=lc-@
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砂卵石土层 5-po>1g'
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自2008年1月18日,上午10点正式开始第一根桩施工,到20日下午，共施工围护桩四根。从钻孔桩施工出料情况看，虽然有部份超过0.3米，甚至有超过0.4米的大块漂石，但漂石普遍存扁平、细长状，而且含量较小，包括超过0.1米的漂石含量应该都不会超过20%，在这种地层中，旋挖钻机能够成功进行钻进，部份超过0.3米，甚至有超过0.4米的扁平漂石可直接从短边，或扁平面用旋挖钻头直接取出，漂石密度较大时，换螺旋钻头会破碎部份扁平漂石，破碎后在用普通钻头取出。对于漏浆现象可采用增加泥浆浓度，除采用膨胀土、加黄泥拌制泥浆外，储备一定量的黄泥，必要时直接加入孔内。对于地面下10m范围内塌孔可以采用双护筒及增大泥浆比重来克服。从近期施工中可以看到，在砂卵石层特别是卵石含量不大，仅有个别粒径偏大的漂石的砂卵石层施工，旋挖钻机在辅以适当措施时能够克服一定困难进行作业，使用旋挖钻机作业对施工进度及环境污染均有明示改善，对城市内施工较为有利。
