北京城市副中心“超级工程”里的“黑科技”

北京城市副中心站综合交通枢纽、北京城市副中心三大建筑……在北京城市副中心的工地上,一座座由中国中铁建工集团承建的超级工程正如火如荼地施工着。超级工程之所以“超级”,不仅体现在规划和建造体量上,在这些备受瞩目的宏大工程背后,更有许多不为人知的高精尖“黑科技”,助力其成功突破重重技术难关,成为北京市、全国乃至全球相关技术领域的“吃螃蟹”者。

全球首家“超高玻璃幕墙”森林书苑

北京城市副中心图书馆是北京城市副中心三大建筑之一,建筑面积约7.5万平方米,其设计理念源于中国传统文化符号“赤印”。屋顶的树状建筑结构宛如森林伞盖,而筑起这片“森林”的,是一款无龙骨全通透的超高玻璃幕墙。

为了使项目整体效果更通透、造型新颖、个性鲜明,打造地标性建筑,中国中铁建工集团项目团队将采用高度方向无分格的超高玻璃幕墙,为读者提供更加明亮的读书环境。“图书馆项目即将投入使用的超高玻璃幕墙无论从外形还是受力体系上,都属国内首创,在国际上也并无先例。”中国中铁建工集团图书馆项目总工程师李勇介绍,这座超高玻璃幕墙由276块玻璃围绕而成,最高的玻璃高达15.05米,最大的板块重量达到10.77吨。

李勇介绍,幕墙的无龙骨设计是工程的一大亮点,“幕墙板块互为支撑体系,板块间为锯齿形设计,板块夹角也在不规则变化。”通过互相支撑,承受水平荷载。最大的玻璃板块宽2.5米,高15.05米,这么大的玻璃板块需要切角、开豁,这种玻璃加工工艺在国内只有少数厂家可以做,且玻璃板块总厚度更是达到132.6毫米。板缝需采用分缝打胶的养护技术,这项工程的实践也将在一定程度上推动我国玻璃原片制造、高大玻璃深加工及胶合、超高幕墙施工等技术进入国际一流水平。

目前,图书馆地下室钢结构已基本完成,地上钢结构完成了20%。“超高玻璃幕墙”将于2021年6月开始作业,届时,设计独特的现代大型公共图书馆将拔地而起。

“三超”地下工程作业门道多

北京城市副中心站综合交通枢纽是亚洲最大的地下综合交通枢纽。该项目地下总建筑面积约128万平方米,建设内容包括接驳场站、综合交通枢纽配套、公共服务空间、市政配套设施等,预计2024年底具备通车条件。

北京城市副中心站综合交通枢纽属于超深、超大、超长地下工程,不仅存在大开洞、咽喉区柱网变化大等不利结构条件,同时还处于富水砂层且周边紧临既有运营国铁、地铁、道路和重要管线,整体工程风险高,实施难度可想而知。

该工程建设中创新采用很多超常规工程技术措施,包括T形地下连续墙、砂土地层大直径扩底桩、扩大头可回收预应力锚索、高精度桩柱定位,以及挤扩支盘桩、超级旋喷桩封底加固等工艺。这些技术措施在北京少有应用。

桩基工程是交通工程建设的基础。由于该工程埋深大、区域抗浮水位高,面对突出的抗浮问题,城际车站区域主要采用逆作工法,一柱一桩成为了必须。所以工程桩的桩径、桩长规格多,桩基数量达到1万余根,规模庞大,工程设计复杂。

扩底桩具有提高承载力及桩基变形控制能力、低造价、改善桩基受力性能等优势。这种工艺施工难度大,在国内工程中能够做到的并不多。而且,这些大直径扩底桩施工机械头部还安装了可视设备和传感器,实时回传数据。工程人员在吊车内的电脑上就能清晰了解地下扩底成孔情况。

地下连续墙作为截水、防渗、承重、挡水的结构,在大型的深基坑工程中应用广泛。然而,T形地下连续墙却并不常见。这与北京城市副中心站超深、超大的工程特点有关。北京城市副中心站的施工全部在地下,最深的基坑达到地下48米,地下连续墙局部最深处达80米。因主体结构在B3轨道层的层高达到13米,地下连续墙承担的水土压力特别大。如果采用等厚度截面的地下连续墙,厚度需要达到1.8米。

目前,该项目共建设T形地下连续墙216幅,总长度达1064米,主要分布在临近运营国铁正线的部位,以提高稳定性和安全性。