第1章 工程概况 m9xO& @#vx
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。 t$R| lv5<
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1号风道为单层箱形框架结构，风道口及风道与主体接口位置宽12.87m，斜长17.42m，南北向长34.2m，基坑深13.8m，钻孔桩65根，东侧距离新改移马草河3.6～4.1m，围护结构采用围护桩+钢支撑体系。 xZbm,. v
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2号风道为双层局部单层箱形框架结构，与主体接口位置宽15.35m，风道口宽15.1m，东西向长38.3m，南北向长32.65m，钻孔桩68根，双层段基坑深18.8m，单层段基坑深14.3m，周围场地开阔，风道施工范围内没有控制性管线，采用围护桩+钢支撑体系。 S}ZM;M
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1号出入口与主体接口位置宽7.1m，出口位置宽6.7m，东西向长34.52m，南北向长38.16m。钻孔桩48根。 cfpP?
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2号出入口与主体接口位置宽7.1m，出口位置宽6.7m，东西向长31.72m，南北向长41.64m。钻孔桩54根。 n1 6, u$|
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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。 =f=MtH?0y
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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。 9C3q4.$D
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车站附属结构采用明挖法施工。车站南侧为明挖区间，北侧为盾构区间，车站北端设盾构始发（左线）/接收（右线）井，左线盾构机始发时，后配套设施可放置于车站内。 uppA`>
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基坑部份采用上部土方放坡开挖、挂钢筋网片喷射砼支护，下部钻孔灌注桩＋挂钢筋网片喷砼＋钢支撑复合支护措施。部分采用土钉墙支护体系。 #ZF|5 r +
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第2章 工程地质情况及周边情况调查 Dj
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2.1工程地质情况 ~Ui<y=d
丰台科技园站位于永定河冲洪积扇的中上部，地层根据地勘报告，依次为粉土填土层、杂填土层、粉土层、粉细砂层、砂砾卵石层，砂砾卵石层大部分粒径在30cm以下，最大粒径超过30cm，从探孔挖出卵石看，大粒径呈扁平细长型。 #![b9~%WTh
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2.2周边情况调查 vvFXdHP
丰台科技园车站主体结构位于基地中环路(五圈路)与规划万寿路南延路交叉路口下,呈南北向布置,现状基地中环路路宽约40m,至站位西侧30m止。站位西侧为大片荒地，东侧为少量树木。站位西侧5m为现状南北向马草河，宽约6m，深约2m，至站位中心处折向东行。马草河需要在车站第二期施工前改移至站位东侧。车站周边多为荒地，基本无影响车站及附属设施施工的地面建筑物、地下构筑物。有一条排污用的马草河穿越车站及出入口；西侧地面现有一处雨水泵站。 q_ ']i6
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为了解该车站施工区域是否存在地下空洞现象，给施工提供参考资料，保障工程顺利安全地进行。项目部将空洞探测方案报监理工程师批准后，并委托北京雅友通路政管网技术有限公司对指定区域地下20m范围内进行空洞探测，及对周边的地下管线进行调查和探测，测区内探测结果为：侧线布置的范围内，排除地下管线的异常、地面现场干扰的异常，没有发现明显的空洞异常。 .6f
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地下空洞探测 3($%A GKJ
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探井分布： C] \r~f
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丰台科技园1号探井： Cd dw\|'3
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结论： &
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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； ?L+@?fVN
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2、环境：周边环境简单，环境因素对施工影响小； N:\I]M
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3、水位：位于桩底以下，对成孔没有影响； ;v*$6DIC5
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4、成孔机械：丰台科技园站采用旋挖钻机存在漏浆和塌孔等严重问题。 n3jA[p:
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第3章 各种成孔工艺分析 x]XhWScr '
各种工艺对比： Vv0dBFe
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工艺 fA2H8"r
特点 d]$z&E
优点 3RZP 12x
缺点 <Y9((QSM4
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高频液压振动取土成孔 )pW(C p
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。 V[uB0#Lp
无泥浆污染，外套管穿透能力强，速度较快。 FsTE.PT
桩位附近有振感；遇大块卵石时，存在安全隐患。 %}x/ fq
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冲抓成孔 Cd"O'<^Sb
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。 +#A >[,U
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。 JrQ*.lJj
湿作业，如处理不当有可能造成环境污染。 j'#W) dp(
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旋挖钻 9)3ok#pQ/
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机成孔 G6]M~:<i
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。 # ZeZs 31
成孔能力强，适用范围广。 N9Y,%lQ|B8
遇到较大粒径的卵石层或漂石较难适用。 q --NLm@;
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Super Top B/c_ pRl;
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工法 `GUj.+u
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。 wVP{ R3
成孔能力强，无污染。 a>(LFpVk }
移动孔位较困难。 w91{''sK
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各工艺问题评价： _t 'Kj \
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问题 Xu3o,k
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工艺 E<>n0",
钻进 n*{e0,gp`
(Lo<3a-]
困难 CJ%bBL'.
安全 IM7k\
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风险 i/NY86A
设备 ,a~-
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资源 FzXVNUMP
工效 ,A h QA
塌孔 YFy5>* W
漏浆 K%1'zSAyK
噪音 S %R:GZEf_
泥浆 2_
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污染 GGo
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成本 yE.
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旋挖钻机法 & 2& K9R
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乌卡斯冲击法 zQV$!%qR
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冲抓法 "9Sxj
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高频液压振动取土成孔 !rlN|HB
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全套管全回转法 rg]eSP3 W
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人工挖孔法 Q|rrbx b
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★ 79AOvh
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备注 40<ifz[7
评价方法，采用5★ 分级评价，其中： CL5u{ i5
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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 {a- p/\U
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5个★表示工法不可行 S^HuQe!#
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第4章 成孔工艺的选定 {e/Qs|a
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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。 x>8=CiUE
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第5章 旋挖成孔工艺的难点及对策 m2AA:u_*j
5.1难点 '=Ea Z>=
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。 #G:~6^A
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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： 2VyLt=mdh
iqig~fjK ~
１、砂卵石层对钻头磨损较大； CaX&T2(
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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； =P\H}?PF
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３、砂卵石层漏浆现象严重。 <v&>&;>3
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4、砂卵石层中成孔容易塌孔。 R;,+0r^i
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5.2对策 }Y~o =3-
针对旋挖钻成孔的几个困难因素拟采用以下措施克服： RcitW;{|Kg
]i3 2-8%
1、采用增加钻头储备； \/*r45!
^ n"ve2
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； q %i2' yE
!n~p?joJ*
3、漂石粒径较大时普通钻头更换为螺旋钻头。 `PnB<rf:*1
'KMyaEh.u
4、增加泥浆浓度，增加护筒长度，采用双护筒。 D0/ \
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ZY-W~p1:G
增加泥浆浓度后的双护筒 u* G|TF
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第6章 施工准备 ev7Y^
6.1旋挖机械选型 ^| 5bK_Z&
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。 hh LEU_U
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旋挖钻机作业 eVL'Ao&Ho
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6.2吊车选型 M]oO1GM
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。 a*o#,T5A
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吊车作业 ;?"2sS!AHQ
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1:
6.3泥浆池 js/N qf2>
1、由测量组放出泥浆池位置后，进行泥浆池施工。 .-T^ S"`d|
T.H S.
2、泥浆池设在车站东北角场地开阔位置，顺车站方向放置。 LSv0zAIe/
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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。 j
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ZP61 T*n
4、形状如下图所示 ]e@'9`G-'
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5、泥浆池周边防护栏设置形式如图所示 (0g@Z `r
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6.4泥浆 Fr?o
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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。 J)D/w[w
N>giFj[dD
泥浆配合比: ' \Z54$
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KC
膨胀土：碱：黄土：水=100kg ：20kg：50：2000kg;
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黄泥:约5立方米; Ho9 a #9
zFmoo4P/
泥浆检验报告表如下： Z.Z+cFi
S-Mn
检测项目 ]fg?)z-Z
单位 f8'D{OP"G
技术指标 [H$rdh[+
检测结果 r %A-
单项判定 wyeiz7
(dv Cejc^p
水分 ; 6Js
% "l6 v[yv
≤13 ~]a: 9Ev*
6.8 xG@zy4
合格 B@D3aOvO
[vV]lWOp'
粒度干法（-0.075mm） y((I2g1rv
% f mI LkXKz
≥95 Rm`_0}5
96.1 ^5x\cR
合格 WDNuR #J?
d #cw`h<c~
吸蓝量 =t\HtAXn[
g/100g a^t #kdT
≥20 $q);xs
24.0 ZgVYC4=Q-\
合格 D6@c&
p@!{Sh
湿态抗压强度 rTT Uhd
Kpa _@wXh-nc
≥20 hdJW#,xq
24.0 L6c =uN
合格 /MKcS%/H/
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热湿拉强度 gF+Uj( d
Kpa }D j W
≥0.4 !%>p;H%0
0.80 QL%&b\K
合格 422d4Zu
&$ZJfHD@
膨胀 ~ \z7$9Q
ml/g土 ,E2Tw-%
------- }"BXqh"\`
30 3QM6M9M
合格 gf7%vyMo$
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胶质 RI9 &KS
ml/15g土 9#L0Q%, *
------- ;2 y3i5^k
100 9E~=/Q=
合格 {>'GE16x
FWcE\;%yVg
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6.5钻头 m?VA 1
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。 *U|K~dl]K
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普通钻头 =Bu> }$BD
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螺旋钻头 ya8MjGo
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第7章 施工情况介绍 W;en7v;#I}
7.1不同深度的钻进情况 sr1 `/
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： 6 Ty;m>j
" )T;3/c
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）。 `3m7b!0k
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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）。 \tH^w@j47
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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）。 bII pJQ1.[
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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）。 o<Hk/e~
")LcB' C
完成这四根桩螺旋钻头6次，检修钻具3次，换齿4个。 {Hg. ctam
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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_8v > F
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7.2结论 #e:cB' f
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砂卵石土层 tJ`tXO
KfD=3h=
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。
