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工程概況
于家堡站地處濱海新區于家堡中心商務區北端，是于家堡綜合交通樞紐工程的一部分，建築面積為87943m2，地下兩層，基底標高-20.5m（場區自然地面大沽高程1.60m），基坑開挖深度22.1m。于家堡站東側緊鄰地鐵B1線，地下兩層，基底標高與站房相同；西側與社會停車場相鄰，地下兩層，基坑底標高-14.9m、（場區自然地面大沽高程1.60m），基坑開挖深度16.5m；地鐵Z1線車站橫穿于家堡車站、B1線，位於地下三層，基坑底標高-26.9m（場區自然地面大沽高程1.60m），基坑深28.5m。基坑圍護結構採用1000mm厚60m深地連牆，明挖部分設置四道水平支撐梁。
于家堡交通樞紐工程平面佈置圖
于家堡站橫剖面圖
家堡站縱剖面圖
地質概況
本區範圍內地層主要為第四系全新統人工填土層（人工堆積Q4ml）、第四系全新統新近沉積層（坑底淤積Q43Nsi、q故河道、窪澱沖積Q43Nal）、第Ⅰ陸相層（第四系全新統上組河床～河漫灘相沉積Q4al）、第Ⅰ海相層（第四系全新統中組淺海沉積Q4m）、第Ⅱ陸相層（第四系全新統下組河床～河漫灘相沉積Q4al）、第Ⅲ陸相層（第四系全新統五組河床～河漫灘相沉積Q3al）、第Ⅱ海相層（第四繫上更新統四組濱海～潮汐帶相沉積Q3m），第Ⅳ陸相層（第四繫上更新統三組河床～河漫灘相沉積Q3al）、第Ⅲ海相層（第四繫上更新統二組淺海～濱海相沉積Q3bm）、第Ⅴ陸相層（第四繫上更新統一組河床～河漫灘相沉積Q3aal）。
水文地質概況
本工程所在場地的地下水劃分為潛水含水層、微承壓水層（第一承壓水層）、和深層承壓水（第二承壓水層）。
潛水存在於人工填土層①層、第Ⅰ陸相層③層及第Ⅰ海相層④層中。該層水以第Ⅱ陸相層⑤11粘土及⑤21粉質粘土為相對隔水底板。人工填土層為①雜填土，土體結構鬆散，含水量豐富，土層滲透係數大。
潛水地下水位埋深約為0.50～18.50m。潛水主要依靠大氣降水入滲和地表水體入滲補給，水位具有明顯的豐、枯水期變化，受季節影響明顯。
微承壓水（第一承壓含水層）以第Ⅱ陸相層⑤21粉質粘土、⑤11粘土為相對隔水頂板。⑥31粉土、⑥44粉砂、⑦31粉土、⑦44粉砂、⑦54細砂、⑧31粉土、⑧44粉砂、⑧54細砂、⑨31粉土、⑨32粉土、⑨44粉砂、⑨54細砂、⑪31粉土、⑪44粉砂、⑪54細砂為主要含水地層，含水層厚度較大，分佈相對穩定。微承壓水水位受季節影響不大，水位變化幅度小。該層微承壓水接受上層潛水的越流補給，同時以滲透方式補給深層地下水。穩定水位埋深約為18.58～9.52m。
深層承壓水（第二承壓含水層）主要分佈於第Ⅴ陸相層⑪1以下的粉土、粉細砂層中，地面下70m左右，其穩定水位較深，對工程影響不大。
場地水文地質條件分析
由上述場地工程地質和水文地質條件可知：
本基坑工程面積大，範圍廣，地質條件複雜，地層分佈不均勻，透鏡體較多。地下一層、二層土質基本為淤泥質粘土，粘聚性高、透水性低，水較難淋出；地下三層土質基本為粉土及粉砂，粘聚性低，透水性高，隔水層效果差，易引起土體滑移，基底突湧。
開挖深度達22.1m，需要降低地下水位的幅度較大。場區第一承壓含水層埋深較淺18.58m左右，基坑開挖深度已經超過18.58m，即基坑底板已進入微承壓含水層，需將微承壓水位降至開挖面下1.00m左右。
基坑開挖期間需嚴格控制降水深度，合理控制地下水水位，將降水對環境的影響控制到最低程度。
基坑周邊環境條件分析
本工程東西兩側分別與市政交通樞紐工程二、三、四標相鄰，北側與國鐵三標相鄰，新港二號路橫穿明挖一區，預計今年年底斷交，新港二號路上的管線在斷交後一部分切改到新港二號路北側，通過鋼橋橫穿基坑，主要包括自來水管線、通信綜合管線和10kv電力管線；另一部分切改到基坑以外，主要包括汙水管線和雨水管線。在新港二號路和基坑交叉部位有一棟16層高的大樓，距離基坑最近處17m，需要重點監控。
施工部署
深基坑土方開挖總體施工流程如下：
土方開挖工程概況
根據本工程設計文件，土方開挖分為四個區域：
（1）蓋挖區與市政工程組合成大基坑，基坑長310.1m，寬60.5m，開挖深度22.1m。負一層土方放坡明挖，開挖深度9.9m，土方量約18.1萬立方米；負二層土方蓋挖，開挖深度12.4m，土方量約23.3萬立方米。
（2）明挖一區與B1線組成相對較小的一個基坑，基坑長184.33m，寬60.5m，開挖深度22.1m，土方量約24.7萬立方米，支撐間距5m。
（3）明挖二區基坑長146.9m，寬20.8m~57.9m不等，開挖深度22.1m，土方量約11.7萬立方米。
（4）明挖三區基坑長229.9m，寬13.5m~20.8m不等，開挖深度22.1m，土方量約7.05萬立方米。
土方開挖施工期間，于家堡交通樞紐工程周邊的新港二號路、三槐路斷交，基坑北側的土方通過新港二號路向外倒運，基坑南側的土方通過三槐路、永太路向外倒運，如下圖所示。
周邊道路交通圖
工況變化分析
目前，蓋挖區基坑內的地下連續牆已經施工完畢，基坑圍護結構封閉，正在進行中間樁柱施工，預計7月底施工完畢，計劃8月初進行土方開挖，基坑東側的B1線和鐵路站房工程基本同時開挖，基坑西側的社會停車場正在進行負一層的土方開挖，局部正在進行負一層底板施工。社會停車場在進行土方開挖時，在靠近鐵路站房施工範圍處預留20m反壓土放坡開挖，隨著鐵路站房土方工程的施工，預留土方在我項目部的配合下逐步開挖，逐漸形成大基坑整體開挖的效果。
明挖一區內的新港二號路沒有斷交，路上的管線沒有切改，新派出所沒有拆遷，預計在2010年底拆遷完畢，基坑圍護結構預計在2011年3月底封閉，同年5月份開挖。蓋挖區土方開挖時，在與蓋挖一區相接處預留20m反壓土，與明挖一區土方同時開挖，兩個基坑相互影響不大。
明挖二區和明挖三區施工範圍內的鹼廠沒有全部拆遷，基坑圍護結構不能完成封閉。鹼廠預計在今年7月份逐步拆遷，基坑圍護結構隨著拆遷進度逐步施工，預計在2011年4月份基坑封閉，和明挖一區的土方開挖銜接，如不能正常銜接，則在基坑相接部位預留反壓土方，減少基坑間的相互影響。
土方開挖總體思路
“整體分塊、逐層開挖、結構跟進。”
整體分塊開挖
根據設計圖紙，整體分四大基坑進行開挖：自南向北分別為大基坑（明蓋挖結合）、明挖一區、明挖二區和明挖三區。
逐層開挖
基坑開挖按照“先上後下”的原則，依次進行蓋挖基坑負一層、負二層土方開挖，明挖基坑開挖一層土方，施工一道水平支撐梁，水平支撐梁達到設計強度後，再向下開挖一層土方，直至基坑底。
結構跟進
基坑開挖進度應與結構底板施工進度相一致，嚴格控制基坑暴露時間，開挖後12小時內完成墊層封閉。
開挖原則
在開挖過程中，應遵循“先支護、後開挖、嚴止水、勤測量、分層分段、先撐後挖”的原則。蓋挖法（或帶砼撐）開挖時，要求下一層土方開挖待上一層逆做梁板結構（或砼撐）砼達到設計強度要求後方可進行。開挖至基坑圍護結構邊界時，預留足夠多的反壓土體。
土方開挖施工組織
蓋挖區土方開挖
依據設計圖紙，蓋挖區基坑長310.1m，寬60.5m，土方開挖分為兩個階段：第一階段為負一層放坡明挖，開挖深度9.9m，土方量約18.1萬立方米；第二階段為負二層土方蓋挖，開挖深度12.4m，土方量約23.3萬立方米。
（1）第一階段放坡明挖土方施工
根據現場實際情況和施工組織計劃，明挖土方分為兩個區，大方向從蓋挖基坑中間向南北兩頭開挖，小方向為從東西兩側向中間開挖，通過基坑中間的施工道路分別從新港二號路和永太路出土。社會停車場土方開挖時間較早，在開挖時，在靠近國鐵的一側預留20m的反壓土，此部分土方在國鐵開挖的過程中一併挖除。
蓋挖區負一層土方開挖路線示意圖
蓋挖區負一層南北兩側靠近地連牆處放坡開挖，南側向坑外放坡，坡度1:1.5，北側向坑內兩級放坡，坡度1:1，中間平臺寬3m，坡體土方用水泥土攪拌樁加固。南側坡體在負一層主體結構施工完成後回填，北側坡體及分隔地連牆在明挖一區土方開挖時同時挖除。
（2）第二階段蓋挖土方施工
蓋挖基坑負二層開挖深度12.4m，土方量約23.3萬立方米。採用兩種方式挖土：
1）在基坑南側做一個鋼橋作為出土坡道，鋼橋長60m，寬10m，雙車道，坡度1:8，土方車通過出土坡道從地面直接進入負二層，掏挖土方。開挖過程中，先開挖坡道四周的土方，形成作業面後，同時向南北兩側開挖，最後開挖出土坡道下部的土方。
出土坡道設置在負一層，利用原土作為負二層的坡道，坡道長60m，坡度1:5，面層澆注C30混凝土墊層。出土鋼橋用鋼管柱支撐，鋼管柱插入工程樁內，結構施工時在負一層、負二層上預留出口。
2）龍門吊挖土
在利用出土坡道開挖的同時，在負一層頂板上設置4臺龍門吊配合開挖，龍門吊將土方抓至停放在負一層頂板上的土方車內，土方車從頂板上運走。為加快土方開挖進度，龍門吊開挖時先開挖中部土方，挖通至出土坡道後，龍門吊和出土坡道同時開挖，大部分土方通過出土坡道運走。
龍門吊土方開挖示意圖
6.4.2明挖區土方開挖
明挖區包括明挖一區、明挖二區、明挖三區，各個區之間有地連牆分隔。明挖一區與市政工程組成相對較小的一個基坑，基坑長184.33m，寬60.5m，開挖深度21m，土方量約23.4萬立方米；明挖二區基坑長146.9m，寬20.8m~57.9m不等，開挖深度21m，土方量約11.7萬立方米；明挖三區基坑長229.9m，寬13.5m~20.8m不等，開挖深度21m，土方量約7.05萬立方米。明挖區土方運輸主要通過現場施工道路從新港二號路運出現場。
基坑內共設有四道道鋼筋混凝土支撐，總的原則為：分層、分段逐級開挖，先撐後挖。明挖基坑水平支撐梁之間的間距較小，因此採用島式挖土方式。明挖基坑施工計劃分為兩個階段：
（1）第一階段：開挖基坑較淺時，小型挖掘機、大型挖掘機配合使用，小挖掘機在水平支撐梁下挖土，堆放到中心島上，大型挖掘機站在中心島上向外倒土。為加快土方開挖進度，計劃在水平支撐樑上澆注臨時出土平臺，挖掘機站在出土平臺上進行作業。
（2）第二階段：開挖基坑較深時，大挖掘機效率降低，此時採用小型挖掘機和抓鬥挖掘機相結合的開挖方式，小挖掘機接力將土方倒運至基坑地連牆邊，抓鬥挖掘機或長臂挖掘機將土方挖出基坑。將中心島土方向短方向基坑兩邊分解，並重新休整土方臺階，基坑兩邊在出土平臺設置挖鏟式挖掘機，將臺階土抓至出土平臺，倒運出施工現場。
明挖土方施工時需要注意的問題：
（1）每層土方開挖時，開挖至水平支撐梁下100mm，夯實後澆注混凝土墊層，施工支撐梁，待混凝土強度達到100%後，才可以開挖下一層混凝土。
（2）明挖基坑分隔牆處土方開挖時，必須保證分隔牆兩側的開挖深度相差不能超過2m，超過2m時，必須在開挖進度較快的一側按照1:2放坡開挖，預留反壓土，待另一側土方開挖至相同深度時，再將反壓土挖除。
土方開挖施工方法
蓋挖區負一層土方開挖
總體方式為：“分層大錯臺整體退挖”。
運用“時空效應”原理，嚴格遵循“分層、分區、分塊、對稱、平衡、限時”的挖土施工原則，按照施工組織部署分區進行開挖；同時進行地下一層底板、梁施工，逐步施工地下一層頂板。
負一層土方開挖深度9.9m，分兩層開挖，每層挖土深度不超過5m，用兩臺挖掘機設在不同作業高度上同時挖土，邊挖土，邊將土傳遞到上層，由地表挖掘機連挖土帶裝土。上下層同時均衡連續作業。
蓋挖段負一層土方開挖局部示意圖
6.6.2、蓋挖區負二層蓋挖土方開挖
蓋挖逆作部分土方開挖的施工方法為:掏槽法，即豎向分層、縱向分塊，縱向拉槽、橫向擴邊。
豎向分層，意即將地下蓋挖的土方分層，土方的分界線為梁板結構的下邊線，待上層梁板結構完成，並達到設計強度後，才能轉入下層土方施工，開挖順序由上而下逐層開挖。
縱向分塊，意即沿本工程縱向軸線方向（南部大基坑地下二層開挖時，出土坡道道路兩側區域南北方向作為縱向軸線）將土方劃分為若干施工單元，以便於組織土方工程及結構工程的流水施工。
縱向拉槽，意即在土方開挖施工中，在分塊施工單元的橫斷面跨中開中槽，沿縱向掘進。
橫向擴邊，對於負二層來講即縱向掘進一定程度的同時，進行橫向擴邊挖土，形成以道路為中心，向四周對稱開挖的趨勢。
（1）出土坡道土方開挖
負二層蓋挖方法為從負一層頂板上開洞，進入負一層底板，再從負一層底板上永久結構預留的出土坡道進入負二層，用挖掘機沿坡道掏挖至基坑底後，開挖Ⅰ-1區，將基坑分為南北兩塊，再分別向北開挖Ⅰ-2區，向南開挖Ⅰ-3區，與龍門吊土方開挖連成一體。Ⅰ-2區開挖完成後，向東西兩側開挖Ⅰ-4區。最後開挖坡道土方。
出土坡道土方開挖示意圖
（2）負二層龍門吊土方開挖
負一層頂板施工完成達到100%強度後，安裝龍門吊。龍門吊先開挖出土口下的土方，然後將挖掘機下放至負二層，用挖掘機將開挖出的土方堆放至出土口下，再用龍門吊將土方吊出裝車。
負二層底板和側牆施工完成後，封堵出土口。
6.6.3、明挖區土方開挖
（1）施工工藝流程
基坑內共設有四道道鋼筋混凝土支撐，總的原則為：分層、分段逐級開挖，先撐後挖。
本工程基坑開挖考慮使用小型挖掘機、大型挖掘機和抓鏟挖掘機或長臂挖掘機相結合的方式。由於基坑較深，水平支撐樑上下中心間距小，因此採用接力式挖土，小挖掘機在水平支撐梁下挖土，給大型挖掘機喂土，在大挖掘機處設置挖土中心島，大挖掘機站在中心島上作業，將土方倒運至設置在第一道支撐上的出土平臺上，再由出土平臺上裝車運走。
流程一：
開挖、平整場地至第一段第一層土方至第一道水平支撐梁下100mm，澆注墊層，施作第一道水平支撐梁。待第一道混凝土支撐強度達到100%後，進行第二層土方開挖。
流程二：
第一道水平支撐梁達到拆模強度，開挖第二層土方。挖掘機在第一道水平支撐下挖土，送至基坑邊出土平臺處，由出土平臺處挖掘機挖出坑外並裝車運出場外，第二層土挖至第二道支撐以下100mm處，進行第二道支撐的施工，待第二道混凝土支撐強度達到100%後，拆模進行第三層土方的開挖。
流程三：
第三層土方開挖時，由於基坑較深，為有效利用挖掘機的效率，因此採用接力式挖土，先在中央形成中心島，在通過中心島倒運至出土平臺處，最後通過出土平臺裝車運走。第三層土施工到第三道混凝土支撐以下100mm以下，施工第三道支撐，待第三道混凝土支撐強度達到100%後，拆模並開始修築中心出土島。
流程四：以第三道支撐頂面為標高設置的導土中心島開始起用，將第四層土由基坑的四周向中心島彙集，保留第一到第三道支撐間的階梯導土坡，將第四層土通過中心島，導至出土平臺運離施工現場。挖至第四道支撐以下100mm處進行第四道混凝土支撐的施工。待第四道混凝土支撐強度達到100%後，拆模並進行第五層土的開挖。
流程五：第五層土下挖的過程中，預留二級導土臺階，將除中心島範圍內土第五層土階梯式向中心島彙集，通過中心島向一級臺階接力，導至出土平臺，運離施工現場。
流程六：將第五層土方除中心島範圍內全部倒運走後，挖掘機集中在中心島，將中心島土方向短方向基坑兩邊分解，並重新休整土方臺階，基坑兩邊在出土平臺設置挖鏟式挖掘機，將臺階土抓至出土平臺，倒運出施工現場。
流程七：清理出中心島位置，開始施工墊層，並進行防水及鋼筋的綁紮，基坑短方向兩側靠挖鏟式挖掘機繼續將剩餘土抓離基坑。
流程八：基坑土全部挖完後，在基坑出平臺用履帶吊車將基坑內挖掘機吊出基坑，第二明挖段土方施工結束。
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