第1章 工程概况 60 ~;UBm5O
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。 [Qnf]n\FJ
= cEsv&i
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。 2=_$&oT**
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2号风道为双层局部单层箱形框架结构，与主体接口位置宽15.35m，风道口宽15.1m，东西向长38.3m，南北向长32.65m，钻孔桩68根，双层段基坑深18.8m，单层段基坑深14.3m，周围场地开阔，风道施工范围内没有控制性管线，采用围护桩+钢支撑体系。 Z5v dH5?!r
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1号出入口与主体接口位置宽7.1m，出口位置宽6.7m，东西向长34.52m，南北向长38.16m。钻孔桩48根。 ~$u9
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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。 =Dq &lm,n
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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。 g!XC5*}
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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!c=f!U?\l
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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。 v[Q)L!J1
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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。 76tn`4NIP
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第2章 工程地质情况及周边情况调查 e Uy*0
2.1工程地质情况 -P}A26qB
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。 5sT3|yq
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2.2周边情况调查 jfMk N
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。 N6. _J b
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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。 IAQ<| 3Q
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地下空洞探测 w1tM !4r
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探井分布： dL$ iTSfz"
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丰台科技园1号探井： }<^mUG
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结论： ^4fvV\ne_~
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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； #+ch
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2、环境：周边环境简单，环境因素对施工影响小； p-i Fe\+
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3、水位：位于桩底以下，对成孔没有影响； _{jC?rzb
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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。 ~]-n%J $q
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第3章 各种成孔工艺分析 M G$+Blw>
各种工艺对比： fQ5v?(
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工艺 rn|]-^ku/
特点 T_S3_-|{==
优点 0OM^,5 %8
缺点 v*!N}1+J
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高频液压振动取土成孔 zcP=+Y)YA
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。 #uU(G\^T
无泥浆污染，外套管穿透能力强，速度较快。 c]u ieig0~
桩位附近有振感；遇大块卵石时，存在安全隐患。 I B;yL/T
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冲抓成孔 dy_Uh)$$|g
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。 S($/Ov
垂直偏差小、成孔精度高，墙体表面平整光滑，桩的施工质量有保证。适用地层广，能确保在含有大粒径的卵石地层中成孔。 !`e`4y*N
湿作业，如处理不当有可能造成环境污染。 % C/p +Tg
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旋挖钻 Z{ B
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机成孔 7su2A>Ix
适用于填土、淤泥、粘土、粉土、砂土、砂砾等地层，当采用圆锥钻头时可进入软岩，并且钻挖速度快。适合上部第四纪全新世冲洪积层施工。 _
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成孔能力强，适用范围广。 q TJ0 }F
遇到较大粒径的卵石层或漂石较难适用。 E4% -*n
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Super Top 5f7id7SI
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工法 ^t})T*hM0
通过一台液压装置转动外套管，使之达到设计标高，配合冲抓工具或短螺旋或人工将套管内的土取出。 gk|>E[.
成孔能力强，无污染。 Oo
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移动孔位较困难。 oJ4HvrUO
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各工艺问题评价： or*{P=m+R
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问题 gHPJiiC v
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工艺 9K@ I
钻进 66& uK|
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困难 a>OYJe
安全 J3mLjYy
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风险 J]U_A/f
设备 VNTbjn]
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资源 v7"VH90`!
工效 )J[m>tyY5
塌孔 7Vy_Cec1
漏浆 Z9DfwWI2nu
噪音 u1 Q;M`+>
泥浆 N)"8CvQL
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污染 [_JdV(]$
成本 @/:4beh
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旋挖钻机法 4NID:<
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乌卡斯冲击法 YIRe__7-NU
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冲抓法 S' $;
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冲击反循环法 h}a}Ha bA
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高频液压振动取土成孔 d` ttWWPw
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全套管全回转法 j;`pAN('
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人工挖孔法 L (yUS)O
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备注 UE^o}Eyg
评价方法，采用5★ 分级评价，其中： 4m< ]qw
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1个★表示没有问题；2个★表示问题一般；3个★表示问题较严重；4个★表示问题严重
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Z|C,HF+m.
5个★表示工法不可行 G{[w+ObX
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第4章 成孔工艺的选定 6m$X7;x}
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。 82@^vX
9>4 #I3
第5章 旋挖成孔工艺的难点及对策 ?7Cm+J
5.1难点 lC#wh2B6
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。 r x9*/Q0F
Q!q6R^5!K
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： p(pfJ^/:(
d'W2I*Zc<
１、砂卵石层对钻头磨损较大； PV#h_X<l%
i975)_X(
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； B6dU6"
,^G+ <T6
３、砂卵石层漏浆现象严重。 Nqj@p<y/q
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4、砂卵石层中成孔容易塌孔。 &j:e<{@
u~OlJ1V
5.2对策 :O413#8
针对旋挖钻成孔的几个困难因素拟采用以下措施克服： Kn->R9Tl
Pp } Z"
1、采用增加钻头储备； //c 6vG
6agq ^wI
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； <\epj=OclV
6#Z] yk+p
3、漂石粒径较大时普通钻头更换为螺旋钻头。 4wSZ'RTSR
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4、增加泥浆浓度，增加护筒长度，采用双护筒。 _S{TjGZ&
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增加泥浆浓度后的双护筒 \H .Cmm^I
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第6章 施工准备 h"ZIh= j@
6.1旋挖机械选型 3* I\#Z4p1
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。 `R2Iw
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bdWdvd:
旋挖钻机作业 w=XIpWl
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6.2吊车选型 !M 8_PC*a
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。 iz=cjmV?
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吊车作业 "9P @bA
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6.3泥浆池 ?w(hPUd!2
1、由测量组放出泥浆池位置后，进行泥浆池施工。 v'?Smd1v
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D\5+2 G
2、泥浆池设在车站东北角场地开阔位置，顺车站方向放置。 KD A8x W
7R6B}B?/
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。
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4、形状如下图所示 79 ;uHR&S
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5、泥浆池周边防护栏设置形式如图所示 %j^QK >%
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6.4泥浆 pG "wQ
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。 :lXY% [!6P
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泥浆配合比: ~T H4='4W3
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膨胀土：碱：黄土：水=100kg ：20kg：50：2000kg; t)j$lmQ n
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黄泥:约5立方米; P-B5-Nz
4}DFCF%B
泥浆检验报告表如下： R|*0_!O:[
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检测项目 :!s7B|_U
单位 F ?'
技术指标 %!t9)pNc
检测结果 LN+x!#:e
单项判定 r5xm7- `c
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水分 5, ,'hAq_
% /%;J1 {O
≤13 !@lx|= #
6.8 xwo *kFg
合格 G%HG6
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粒度干法（-0.075mm） }~W/NP_F
% B{ =DnB6
≥95 P@@MQ[u?!.
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合格 ) !0}<_2
5 <k)tF%
吸蓝量 I ;rW!Hb
g/100g L E\rc A
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合格 >rlUV"8jY;
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湿态抗压强度 L|Wrd T D;
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热湿拉强度 K9ia|2f
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合格 zwC ,,U
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胶质 Lp-$Ie
ml/15g土 Rw
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合格 3ux7^ au
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6.5钻头 [<,7LG<
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。 sDBSc:5+e
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普通钻头 ! 7V>gWhR
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Eb~vNdPo
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螺旋钻头 Ag2~q
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第7章 施工情况介绍 445JOP
7.1不同深度的钻进情况 m7i_ Iv
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： M-].l3
w tSU43D
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）。 h._eP.W `
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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）。 \%r0 '1f
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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）。 WYF8?1dt +
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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）。 FR6 W-L
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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。 6I RRRt O(
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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。 9nVb$pf e#
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7.2结论 /[lEZ['^
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砂卵石土层 -3yK>\y=|
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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。
