交通枢纽岩土工程施工技术

北京城市副中心—亚洲最大交通枢纽岩土工程施工技术），36公顷先期实36公顷先期实项目构成n两条城际铁路（京唐、城际联络线）；n三条轨道交通线路（平谷线、M101线、M6线）n组成东部地区大型全地下、多层次综合交通枢纽。先期实施范围36公顷规划范围70公顷城市副中心交通枢纽位于副中心整体空间的核心位置，是北京城市总体规划中提出的十个全国客运枢纽之一。作为城市副中心三年行动计划的重点建设项目，在解决好副中心职住平衡，避免大进大出，完善交通配套等方面具有重要意义，是城市副中心的对外交通门户，是引领城市功能优化的活力引擎。副中心站及隧道夹在北运河和运潮碱河两河之间，从西向东下穿既有的地铁6号线盾构区间、芙蓉东路、玉带河大街、六环西侧路、东六环四条现状道路。再向东下穿古路县县城遗址。线路北侧是既有京哈铁路，站台区最外侧线路与京哈线路中心距离是44m。四条既有道路在与副中心相交部位，都是下拉槽。在场区的东南侧，六环西侧路西侧，有紫运南里小区，有6栋21、22层左右的高层住宅。重大管线主要有芙蓉东路西侧的高压电力塔，六环东侧直径1m的超高压燃气。京唐：17‰下穿北运河后下穿6号线，17‰上坡进站京唐过文物：2.8‰下坡城际联：17‰下穿北运河后下穿6号线，17‰上坡进站城际联过文物：6‰下坡接23‰下坡车站埋深：-33m，地下三层方案。控制点①：下穿北运河采取盾构方案，需要满足河道与铁路运营要求。（纵坡17‰）控制点②：下穿6号线距离需要满足运营安全要求。（间距2.5m）控制点③：西咽喉区上坡进站（17‰需要满足铁路运营要求。控制点④：东段区间下穿路县故城遗址需要满足文物保护要求（10.7~11.9m）。地下三层：城际站台层，主要功能为站台、管理设备用房及轨行区；地下二层：城际车站的候车厅、出站通廊、旅服、管理设备用房；地下一层：城际车站的进站厅、旅服、管理设备用房；下沉夹层：公交站场、地铁换乘。铁路核心区，由城际车站、站外商业空间和室外工程三部分组成。（1）东侧临近盾构井的双线和三线段采用明挖拱形结构，其余采用矩形框架混凝土结构。（2）矩形结构为三层结构，顶板覆土3.0m，密桩；拱形断面区域，顶板覆土约20～25m，无桩。（3）站台区及西咽喉分布有高层及裙房建筑。建筑高度为80～100m，钢框架结构，东咽喉区为三层结构。长约1.8公里、宽最大约320m，东咽喉区长约380m，西咽喉区长约350m。工期计划：设备安装开工三期开工二期开工一期开工主体工程完工工期计划：设备安装开工三期开工二期开工一期开工主体工程完工2021年6月2022年12月2019年2021年6月2022年12月2019年12月2023年12月2024年12月2024年12月2024年2023年2024年2023年2020年2021年2020年2021年2022年基坑分三期施工，一期基坑2019年12月开工，工期约一年半，二期基坑2年半，三期基坑仅余六环路附近，2022年12月开工，工期约1年，设。二基坑工程设计方案基坑设计原则和思路基坑设计原则和思路本工程为目前国内最大的地下综合交通枢纽，工程社会影响巨大，一旦发身意外，由于本工程埋深大，地下水位高，故地下水的控制对工程整体的安全和造价都有着巨大的影响，工程建设期间必须以地下水控制为主线，采取安全适用经济的措施控制本工程临近既有京哈铁路，距离近，深度大，对副中心基坑工程工程量极大，基坑深度达到35m，土方达到近800万立方米，相应的工程造价相应的也高。设计过程中必须全程以控制和降低工程造价为目的，达到经由于本工程总体规模大，包含国铁、地铁、地下商业开发、道路管线迁改等多项工程，单体大，体形差异大，工程实施应全盘考虑，总体筹划，以总体工程合理性为最基坑设计原则和思路本工程基坑开深度35m，基坑南侧和西侧市政基坑深22m，可以合理结合本工程在市政范围内位于坑中坑的的有利条件、合理安排开在基坑方案和围护构件选型过程中，始终追求方案最适宜、技术最合理的目标本工程属于超深超大基坑，工程难度超大，需要采取超常规措施。对涉及到工技术研究阶段要求进行充分论证分析，确定合理技术方案；有条件可设立试验段，对本工程涉及到的关键技术先行实践，提前监控量测是安全施工的必要保障，是信息化设计与施工的基础，施工过程中必本基坑为超深超大的分级基坑,基坑总体平面面积约59公顷，其中以国铁部分基坑难度最高，站台区坑深32.5m，西咽喉区最深处达到37.5m。开发地块三层结构坑深约为16.5--25m，平谷线处坑深约32.5m。基坑的围护结构主要承受基坑卸载所产生的土压力和水压力并将此压力传递到支撑，是稳定基坑的一种施工临时措施。围护结构分为地下连续墙、钻孔灌注桩、土钉墙三种结构形式，根据基坑的实施难度及水文地质的复杂性，推荐采用地下连续墙支护体系。Ⅰ区为东咽喉拱形段，独立三层基坑；Ⅱ区为东咽喉矩形段、站台区及西咽喉东侧，北侧为与三层环隧基坑组成的共同基坑，南侧为与地铁负三层基坑相接的独立基坑（地铁后作）；Ⅲ区为西咽喉西段，为外围地下二层商业开发基坑范围内的坑中坑，深度16～21m。地质剖面概化图地质剖面概化图杂填土1-0杂填土1-0粉质粘土2粉土2-1现状潜水水位16~2粉质粘土2粉土2-1现状潜水水位16~2浅坑底细砂4/6mmm深坑深坑底粉质粘土5（厚度0~7m）细砂6细砂6粉质粘土7（厚度粉质粘土7（厚度0~10m）细砂8细砂8中砂中砂10-3粉质粘土9（厚度1~5m）粉质粘土粉质粘土10-1（厚度0~2m）粉质粘土11-1（厚度?~11m）地下空间浅基坑深度约16.5~25m；大铁深基坑深度32.5m；地质：主要地层为第四系全新统人第四系全新统冲洪积层（Q4al+pl）、第四系上更新统冲洪积层（Q3al+pl）水文：考虑年变幅1~2m，预判潜水水位埋深5m，运潮碱河与地下水之间存在水力联系，河水对潜水（二）层具有一定的补给作用场按照最新水文地质成果：潜水水位9.07~根据本工程的基坑超深、地下水位高、地层以砂层为主的特点，可供选择的围护体形式主要有地下连续墙、钻孔灌注桩加止水帷幕、咬合钻孔灌注桩等形式，其中地连墙和咬合桩都兼具挡土和止水功能。按目前工程场地的地质条件，常规止水帷幕效果和能力都有问题。硬咬合工艺的咬合桩可适用本地层，但其截面固定，当需要较大围护体刚度时，只能采取增加桩直径的方式，并且硬咬合机械还相对较少。本工程围护体推荐采用地连墙。1、采用基坑内支撑体系时对施工低短3、需要足够的施工场地供大型机高长地下水处理方案地下水处理方案根据最新水文专项资料，第五含水层水头约为地面以下20m。按照这个水头计算，第五含水层顶板隔水层能够满足基底抗突涌要求。这样基坑地下水控制可以采用地连墙落到该隔水层、坑内设疏干降水井方案。不必再采用满堂封底加固。同时第五含水层顶板厚薄不一，地勘精度不够，需要考虑对该层进行局部补强措施。加固采用超级旋喷桩工艺。同时考虑到基坑整体体量较大，为保证坑内地下水控制效果，以200m维度加设素地连墙，对基坑进行分区止水。基坑上部方案基坑上部方案按照新的水文专项资料，基坑上部8m（地下水位以上，表层填土厚度）采用土钉墙支护。所有工程桩、地连墙、局部封底加固等均在-8m平台上施作。相当于空钻长度减少8m。Ⅰ区基坑为窄条基坑，本段基坑宽度18.5~30m，有条件采用对撑。结构为单层拱形结构，对撑体系支撑刚度大，且稳定可靠。本段基坑围护体拟采用1.2m厚地下连续墙，内支撑采用混凝土撑和钢支撑相间形式。2、内支撑方案基坑在地下一层采用顺做方案，放坡8米。地下二层及地下三层采用内支撑方案。方案优点：（1）基坑顺做，出土简单，施工难度小。方案问题：（1）环撑范围内需一次施工完成；（2）支撑跨度达到近200米，刚度小，基坑变形大。III区为西咽喉西段，为外围地下二层商业开发基坑范围内的坑中坑，深度13～18m。本区域基坑可作为单层独立基坑，整体宽度较窄，推荐采用地连墙加内支撑支护形式。 铁路保护专项方案铁路保护专项方案本工程临近京哈铁路。本段京哈铁路为有砟轨道，客货混用铁路，最高设计时速160km/h。本工程京唐最外侧线路距离京哈最近线路距离62.7m，国铁基坑距离京哈正线约39.8m。）：02标（IV区）：02标平面范围包含玉带河大街至芙蓉路（包含芙蓉路）间国铁车站及西咽喉区03标（V区）：03标平面范围包含芙蓉路以西枢纽地块范围内的开发工程04标（VI区）：04标平面范围包含玉带河大街至芙蓉路之间国铁车站南侧的地块开发、北京城市副中心站综合交通枢纽建工集团实施部分北京城市副中心站综合交通枢纽建工集团实施部分东东环导改路六六环西路绿色为地连墙成槽机场地硬化成槽机场地硬化双双轮铣前期准备前期准备工字钢工艺流程工艺流程导墙施工导墙施工钢筋绑扎钢筋绑扎导墙砼控制要点:导墙砼控制要点:为避免导墙钢筋控制要点:保证导成槽施工抓斗成槽施工抓斗 成槽施工抓斗成槽施工抓斗a)b) 第一抓b、第一抓成槽a、准备开挖的地下连续墙沟槽b)b) 第三抓d、第三抓成槽第一抓第二抓c、第二抓成槽成槽施工双轮铣每侧0.15m套铣每侧0.15m套铣二期槽澆注混凝土二期槽澆注混凝土28002800已澆注凝土一期槽段已澆注凝土一期槽段已澆注凝土一期槽段检测检检测检测成槽施工清孔：地连墙常用二次清孔工艺有正循环法、气举钢筋笼制作钢筋笼制作钢筋笼制作钢筋笼吊装钢筋笼吊装混凝土浇筑混凝土浇筑砼水下砼水下钢筋笼桩位钢筋笼桩位成孔检验扩底清孔泥浆制备护筒位检查↓测量放线复验桩位↓成孔检验扩底清孔泥浆制备护筒位检查↓测量放线复验桩位↓钢筋笼验收钢筋笼加工↓钢筋连接检验钢筋笼吊装导管提升下导管水下灌注原材复试↓全回转安全回转安置柱芯混凝土浇筑72小时后钢管柱植入柱芯混凝土浇筑72小时后钢管柱植入设备校对对中平台复验控制点设备校对对中平台复验控制点钢管柱标高复测吊装钢管柱拼装钢管柱下导管排水放置钢筋笼拆卸工具柱压入至设计标高验线钻孔压入护筒护筒复测序号成孔方法桩径允许偏垂直度允许偏差桩位允许1泥浆护壁钻孔桩1/600钢管柱桩成孔逆做桩等径桩部分成孔施工采用旋挖钻机施工，配备智能操控系统。如有扩底桩扩底施工采用全液压可控扩底工艺，该工艺采用全液压旋挖扩底铲斗进行桩底部的水平切削扩底作业。钻孔及屏幕显示钻孔及屏幕显示扩底及屏幕显示钢管柱桩成孔检测逆做桩成孔后，由第三方检测单位就孔径、孔深、垂直度进行超声波检测，符合要求后进行钢筋笼安装及混凝土浇筑。泥浆检测扩孔检验扩孔清孔钻孔沉渣厚度检测泥浆检测扩孔检验扩孔清孔钻孔沉渣厚度检测编号泥浆取样时间和次数取样位置试验项目备注1新拌制泥浆搅拌泥浆达到100m³时取样一次。搅拌后和放置一天后各取一次。新浆池稳定性、比重、漏斗粘度、（含砂率）2供给的泥浆开挖前，挖至中间深度和接近成孔完了时各取样一次。泥浆送浆泵吸口比重、漏斗粘度、含砂率、（含盐量）3孔内的泥浆浆的颜色、粘稠度等发生明显变化时或根据地质报告底层发生变化时，对泥浆进行抽样检孔内泥浆下三个位置比重、漏斗粘度、含砂率、（含盐量）因土渣混入而泥浆质量急剧恶化时，应增加测定次数在成孔完时，静置一段时间后取样。小时定期进行测定钻孔方法地层情况泥浆性能指标相对密度黏度含砂率胶体率失水率(mm/30min)泥皮厚(mm/30min)静切力 酸度 挖般地层1.1~1.2518~2851~2.58~注：1地下水位高或者其流速大时，指标取高限，反之取低限。2.地质状态较好时，孔径或孔深较小的取低限，反之取高限。清孔后泥浆指标相对密度：1.03~1.10；粘度：17~20Pa·s；含砂率2%；胶体率：＞98%。丝扣质量检查钢筋下料切断原材进场分类码放、复验钢筋连接丝扣质量检查钢筋下料切断原材进场分类码放、复验钢筋连接套丝工艺制作钢筋笼验收内容及验收标准和验收方法序项目允许偏差（mm）检查方法1钢筋骨架长度尺量检查2钢筋骨架直径尺量检查3主筋间距尺量检查4箍筋间距尺量检查5钢筋骨架垂直度＜1/200吊线检查6保护层厚度尺量检查钢筋端头切割1、切割方法：砂轮切割机切割掉钢筋端头几何尺寸不规则的部分(20~30mm）。2、控制要点：切断钢筋宜用砂轮切割机或其它专用切断设备，严禁采用气割方法。3、检验标准：端头平整，横断面平整并与钢筋轴线垂直。焊接加强筋全自动滚笼机缠绕焊接加强筋全自动滚笼机缠绕螺旋箍筋丝头质量检验1、检验方法检验项目：丝头长度、钢筋丝头螺纹外径尺寸、螺距；丝头外观螺纹应饱满、光滑。检验方法：（1）使用游标卡尺检测丝头长度和螺距是否合格，丝头断面应基本平整。（2）钢筋丝头螺纹外径尺寸的检验符合通环规能顺利旋入整个有效扣长度，而止环规定旋入丝头的深度小于等于3P（P为螺距）。成型待检成型待检加强筋、吊筋、吊点、吊点加强筋制作项序项序差主控项目123-4法般项目1量2量34泥浆指标土中）样%s5m0.5~6量78180~9+1000+30-50钢筋笼验收钢筋笼入孔钢筋笼验收钢筋笼入孔双机抬吊钢筋笼导管的构造和使用应符合下列规定：1.导管壁厚不宜小于3mm，直径宜为200~250mm；直径制作偏差不应超过2mm,导管的分节长度可视工艺要求确定，底管长度不宜小于4m，接头宜采用双螺纹方扣快速接头；2.导管使用前应试拼装、试压，试水压力可取为0.6～1.0MPa；3.每次灌注后应对导管内外进行清洗。水下灌注下导管二次清孔50立方必须留置一组7d、一组28d砼试试块尺寸为100mm×100mm×100m10%的车随机抽检）。钢管柱安装及垂直度控制钢管柱吊装就位后由全回转钻机机抱紧，应立即进行矫正垂直度，并需在钢管柱桩顶以上部位安装垂直度传感器，地面采用两台全站仪进行垂直度观测；插入过程中随时检测钢管柱侧垂直度。钢管柱采用一次吊装定位技术，吊装应严格控制精度：（1）柱定位轴线允许编差不应大于1.0mm；（2）柱顶标高偏差不应大于2mm；（3）钢管柱安装垂直精度1/800（非正线区域）~1/1000（临近正线区域单节柱的垂直度不应大于10.0mm。钢管柱工具节拼装钢管柱与工具柱采用法兰连接，钢管柱与工具柱拼装采用可调底托进行标高调整,柱侧及柱上部拉线检查工具柱与钢管柱的连接垂直度偏差，并在工具柱上贴设测量标识，以控制钢管柱的垂直度及安插高程。全回转钻机定位工作平台调平后，拆除十字线；吊装全回转机，将全回转机的支腿缓慢平稳的嵌入工作平台的支腿定位环中，使全回转机中心与桩孔中心重合。全回转平台定位由测量人员放出桩位中心，并采用钢钉将孔位中心标记在木桩上。然后吊装平台就位，保证工作平台十字线中心与桩位中心重合，配备激光找平仪，确保平台的水平。由总包单位及监理单位复核桩位中心点。钢管柱安装1）将钢管柱吊放至设备内，由全回转抱紧钢管柱，采用激光标线仪与工具柱上贴设的测量标志来控制钢管柱的垂直度、平面及高程。在插入时利用平台夹紧装置及全回转机夹紧装置，逐步将钢管柱送至设计标高。2）当钢管柱插至混凝土顶面后，重新复测钢管柱的垂直度，满足垂直度要求后继续下压插入至混凝土中；如不满足要求可调整设备的水平度，直至钢管柱垂直度满足要求。3）采用在钢管柱两侧90度方向放置的两台激光标线仪与工具柱上贴设的测量标志来控制钢管柱的垂直度、平面及高程。4）在钢管柱及工具柱内布设两个测斜仪，在下放钢管柱的过程中监测钢管柱的偏移情况，保证钢管柱的垂直度控制在设计允许范围内。柱芯混凝土灌注下放钢筋笼放置导管自密实混凝土灌注下放钢筋笼放置导管自密实混凝土灌注柱芯钢筋笼验收基坑封底试验桩基坑封底试验桩根据2020年5月详勘报告，基坑内局部隔水层缺失，此缺失部位主要为2.5米，直径3米的超高压旋喷桩4米长来封住隔水层缺失部位，既采用封底措施和针对性很强，需要在正式施工前做试验桩，经核对资料认为施工现场东侧存失部位地质相似（见下图），且距离较近，同在一个施进行试桩，试桩共两根，分别采用多孔超深超高压工法、RJP工法各做一根试验桩泥浆，试验桩直径3000mm，深度为45m，在试验过程中收集相关数据：钻孔深度力、水泥用量、喷浆量、提升速度等；通过钻芯取样试验，确定桩身质量，成基坑封底重难点基坑封底重难点1、基坑封底高压旋喷桩成桩垂直度精度要求高，且引孔的钻杆直径小，刚度小，容易偏移；2、基坑封底高压旋喷桩直径大，设计为直径3000mm，搭接500mm，垂直度偏差稍大就可能导致搭接处出现渗漏；3、周边降水造成封底区域砂层下沉，可能出现抱钻等现象；4、基坑封底高压旋喷桩设计深度深，达到45m（-32.05m），如下图基坑封底试验桩总结及分析基坑封底试验桩总结及分析4000mm设计要求。但均匀性和密实度随直直度精度很难达到试验桩水平，搭接500m试验桩均匀性相对RJP工法试验桩均匀，往专业施工经验，水灰比稍作调整为0.9基坑封底设计结论根据编号为SN-TS-LX-0044技术工作联容要求：“东咽喉京唐线区间局部存在坑底;加固范围西北两侧地连墙为界，另外两侧将最外到C-Y轴之间进行封底加固处理。南北向长东西向宽度22米,高压旋喷的处理面积约为7基坑封底施工基坑封底施工基坑封底准备：设备基坑封底施工基坑封底施工基坑封底准备：材料现场立两个100t水泥罐两个70t水泥罐，每日进场水泥量约350t~500t左右，因强制排浆造成水泥用量的增加现场进场膨润土约150t，用于引孔护壁。水泥进场共计52批次验报告均符合设计及规范要求基坑封底施工多空超深超高压旋喷桩施工基坑封底施工18≤1/2002934567多空超深超高压旋喷桩施工-引孔基坑封底施工引孔难点：基坑封底垂直度要求高，设计深度深（引孔深度45.55m），设计要求小于1/200，加之基坑封底处地质坚硬（铁板沙）等特点，引孔机引孔成为后续喷浆作业的关键工序。基坑封底施工1、引孔机首钻钻入采用低速钻进，钻入首根钻杆（3m）后，用水平尺靠吊检查钻杆垂直度，并上下反复垂直扫孔，使孔道顺畅，并观察护壁泥浆的返浆情况，以达到泥浆护壁效果。多空超深超高压旋喷桩施工-引孔基坑封底施工（2）引孔机每钻进三根（9m），现场使用测斜仪进行测斜，发现偏差及时进行纠偏，高速旋转钻杆进行扫壁，上下反复垂直扫孔进行垂直纠偏。基坑封底施工（3）钻杆下放速度控制在在15cm/min，钻入45.55m理论需要4.67小时，加上扫空时间，总计用时约为7-9小时成孔一处。（4）引孔时遇地质坚硬时，采用低档慢速，同时提高孔内水头，加大泥浆比重。（5）终孔后，用泥浆对孔内细砂进行置换，进行一次清孔，随后将钻杆逐根提出孔外，清孔时间约为3.5小时。（6）钻杆全部提出孔外后由专业分包单位、总包单位、监理单位共同见证并采集使用测斜仪对钻孔进行测斜，测量数据导出至电脑，由专业分析软件进行分析，结果满足设计要求（1/200）方可进行下一步施工。多孔超深超高压旋喷桩施工-配置水泥浆基坑封底施工基坑封底施工采用自动配料搅拌系统按（水）0.9:（水泥）1进行拌制基坑封底施工基坑封底施工1、多孔超深超高压主机下管：利用25T吊车下放喷浆管至设计深度基坑封底施工基坑封底施工2、多孔超深超高压主机钻杆下入孔底时开启强制排浆系统进行二次清孔；3、多孔超深超高压工法喷浆压力设定在40MPa，气压设定在0.9MPa，提升速度为2.5CM/min，转速设定为3.5rpm。基坑封底施工基坑封底施工难点：引孔施工过程中，个别孔地下遇孤石或坚硬地层，致引孔机连续施工也无法打入下部地层，