第二節(jié)　明挖基礎(chǔ)施工

明挖基礎(chǔ)是將基礎(chǔ)底板直接設(shè)在地基上，來自上部結(jié)構(gòu)的荷載通過基礎(chǔ)底板直接傳遞給地基。其優(yōu)點是：開挖簡便，施工機(jī)具少，施工技術(shù)簡單，造價低。基礎(chǔ)施工中，在保證施工質(zhì)量和安全的前提下，大都優(yōu)先考慮明挖施工。明挖基礎(chǔ)施工，一般包括基坑定位放樣、基坑開挖、支撐與排水、地基檢驗和處理、砌筑基礎(chǔ)及回填基坑等。如在水中修建基礎(chǔ)，基坑開挖前還要修筑圍堰。

一、基坑尺寸的確定

基坑定位放樣是基坑開挖前的一項工作。首先應(yīng)根據(jù)基礎(chǔ)底面尺寸及埋置深度、河床土質(zhì)等條件確定基坑開挖的尺寸。無水地質(zhì)基坑底面，宜按基礎(chǔ)設(shè)計平面尺寸，每邊加寬不小于50cm，基礎(chǔ)如有凹角，基坑仍應(yīng)取直；適宜垂直開挖且不立模板的基坑，基坑底尺寸應(yīng)滿足輪廓的要求；對有水的基坑底面，應(yīng)設(shè)四周排水溝與匯水井的位置，每邊加寬不宜小于80cm。

二、基坑土方量的計算

開挖基坑前，應(yīng)根據(jù)設(shè)計基坑斷面，計算工程數(shù)量，作為安排施工計劃的依據(jù)。基坑開挖后，還應(yīng)該按照實際開挖情況，繪制實際開挖斷面圖，計算實際土方數(shù)量，作為驗工記價、竣工圖和決算的依據(jù)。一般計算方法是根據(jù)基坑開挖前后的幾何形狀，用數(shù)學(xué)方法算出其體積，即得到基坑開挖前后的土方量。

三、陸地基坑的開挖和支護(hù)

（一）無支護(hù)加固坑壁的基坑

基坑屬于臨時性工程，它只是為基礎(chǔ)圬工的砌筑提供一個空間。基坑開挖前先要放樣定出基礎(chǔ)軸線、邊線位置及高程。若在墩臺或其他建筑物附近開挖基坑時，應(yīng)注意開挖基坑對其產(chǎn)生的不良影響。當(dāng)基坑深度在5m以內(nèi)，土的濕度正常、土層構(gòu)造均勻時，基坑坑壁坡度可參照表3-1確定，采用斜坡開挖或按相應(yīng)斜坡高、寬比值挖成階梯形坑壁，每梯高度以0.5～1.0m為宜。階梯可兼作人工運土的臺階。

基坑深度大于5m時，可參照表3-1坑壁坡度適當(dāng)放緩或加做平臺。土的濕度超過坑壁穩(wěn)定的濕度時，應(yīng)采用緩于該濕度時土的天然坡度，或采取加固坑壁的措施。

挖基穿過不同土層時，坑壁邊坡可按各層土質(zhì)采用不同坡度。當(dāng)下層土質(zhì)為密實黏質(zhì)土或巖石時，下層可采用垂直坑壁。在坑壁坡度變換處可視需要設(shè)置至少0.5m寬的平臺。

（二）有支護(hù)基坑

當(dāng)基坑坑壁土質(zhì)不易穩(wěn)定，并有地下水的影響或受施工場地或鄰近建筑物的限制，不能采用放坡開挖時，可將坑壁挖成垂直的，并使用適當(dāng)?shù)闹位蛴脟娚浠炷磷o(hù)壁來加固坑壁。

1.木板支撐

擋土板可以平放或立放，如圖3-1所示。一般在挖掘當(dāng)時不易坍塌的土質(zhì)，可用平放擋板，隨挖隨放，撐住一層再挖下一層。而對于比較容易坍塌的土質(zhì)，可以用立放擋板，先把立板打入土中，在擋板的防護(hù)下進(jìn)行開挖。

為了節(jié)約木材，根據(jù)土質(zhì)不同，可以將襯板間隔鋪設(shè)，或上部放坡開挖，下部采用坑壁豎直開挖木板支撐的辦法，回填基坑時，應(yīng)將擋板逐步拆除回收。當(dāng)基坑較大時，樁柱也可以用型鋼來代替。

2.噴射混凝土護(hù)壁法

噴射混凝土加固坑壁是用噴射機(jī)將混凝土噴向坑壁表面，先期骨料嵌入坑壁并為后繼料流所充填包裹，在噴層與坑壁間形成嵌固層，噴層與嵌固層同具加固和保護(hù)坑壁使之避免風(fēng)化、雨水沖刷、支護(hù)土體免于淺層坍塌剝落的作用，適用于坑壁自穩(wěn)時間較短的各類巖土和較深的基坑，施工簡便快捷，所需費用較低。

噴射混凝土護(hù)壁的施工要點如下：

（1）基坑開挖時，先向下挖一段，隨即用混凝土噴射機(jī)噴射一層含速凝劑的混凝土，以保護(hù)坑壁，然后再往下挖一段，再噴射一段，如此分段進(jìn)行，每段下挖深度視土質(zhì)情況而定，一般為0.5～1m。

（2）噴射作業(yè)時，噴頭宜與受噴面垂直，噴頭與受噴面距離應(yīng)與噴射機(jī)工作氣壓相適應(yīng)，以0.6～1.2m為宜；要控制好水灰比，保持混凝土表面平整、濕潤光澤，無干巴或滑移流淌現(xiàn)象。噴頭應(yīng)不停止緩慢地作橫向環(huán)形移動，循序漸進(jìn)，遇突然斷水或斷料時噴頭應(yīng)迅速移離噴射面；嚴(yán)禁用高壓氣體、水沖擊尚未終凝的混凝土；應(yīng)盡量采用新技術(shù)以減少回彈率。噴射作業(yè)區(qū)的氣溫不應(yīng)低于5℃；混凝土強(qiáng)度未達(dá)到6MPa前，不得受凍。

（3）噴射混凝土層的厚度應(yīng)根據(jù)土層穩(wěn)定性、滲水大小及基坑深度等因素來確定。最小厚度不應(yīng)低于5cm；坑壁土含水量較大時不低于8cm；最大不宜超過20cm。噴射混凝土之前應(yīng)對待噴的坑壁進(jìn)行清理，包括清除松動石塊，用高壓風(fēng)管清除坑壁粉塵雜物，埋設(shè)控制噴射混凝土厚度的標(biāo)志。

（4）一次噴射約需1～2h。一次噴射是否能夠達(dá)到規(guī)定的厚度，主要取決于土層與混凝土之間的黏結(jié)力、滲水壓力大小等。如果一次噴射達(dá)不到規(guī)定厚度，則應(yīng)等第一次所噴的混凝土終凝后再作補(bǔ)噴，直到符合規(guī)定厚度為止。

（5）噴射混凝土終凝2h后，應(yīng)噴水養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時間一般不小于14d。

四、水中地基的基坑開挖

（一）圍堰

橋涵水中基礎(chǔ)施工，首先應(yīng)采用圍堰或臨時改河措施排除水流影響，同時在開挖過程要采取措施排除坑外滲水和地下水，施工難度比旱地作業(yè)量增大，施工成本也增加很多。圍堰的一般要求有：圍堰高度宜高出施工期間可能出現(xiàn)的最高水位（包括浪高）50～70cm，用于防御地下水的圍堰宜高出水位或地面20～40cm；圍堰外形應(yīng)考慮筑堰期間河流斷面被壓縮后流速增大引起水流對圍堰、河床的集中沖刷及影響通航、導(dǎo)流、農(nóng)用排灌等因素；堰內(nèi)面積應(yīng)能滿足基礎(chǔ)施工的要求；圍堰斷面應(yīng)能滿足堰身強(qiáng)度和穩(wěn)定（防止滑動、傾覆）的要求。另外，圍堰應(yīng)防水嚴(yán)密、減少滲漏，以減輕排水工作。施工盡量安排在枯水期進(jìn)行，且盡可能縮短工期，保證施工安全。

圍堰的種類很多，具體選擇哪種，應(yīng)根據(jù)水深、流速、河床地質(zhì)、流水?dāng)嗝娴膲嚎s量、基礎(chǔ)埋深和平面尺寸等因素綜合考慮。下面介紹常用的幾種圍堰。

1.土石圍堰

土圍堰的結(jié)構(gòu)如圖3-2所示，適用于水深≤1.5m、流速≤0.5m/s、河邊淺灘或河床滲水性較小的河流（如外坡有防護(hù)措施時，流速可大于0.5m/s）。筑堰前先清除堰底河床上的雜樹、樹根、石塊等，以減少滲漏，自上游開始填筑至下游合攏。圍堰填筑時不要直接向水中倒土，而應(yīng)將土倒在已出水面的堰頭上，順坡送入水中，以免離析，造成滲漏。水面以上的填土要分層夯實。因筑堰引起流速增大使堰外坡面有可能受到?jīng)_刷時，可在外坡面加鋪草皮、柴排、片石等加以防護(hù)。

2.草（麻）袋圍堰

草（麻）袋圍堰如圖3-3所示，適用于水深≤3.0m，流速≤1.5m/s，河床滲水性較小，或淤泥較淺。草（麻）袋內(nèi)宜裝松散的黏性土，裝袋量為容量的2/3左右，袋口用麻袋線或細(xì)鐵絲縫合。筑堰前，對堰底處理與土圍堰相同。堆碼土袋時，要求上下左右互相錯縫，并盡量碼堆整齊。在水中堆碼土袋可用一對帶鉤的桿子鉤送就位。在內(nèi)外圈土袋堆碼至一定高度或出水面后，即可填筑黏土心墻，填筑方法與土堰同。

3.鋼板樁圍堰

鋼板樁圍堰是用許多塊鋼板樁組合而成的，板樁之間用鎖口連接。其平面形式一般有圓形、矩形、圓端形。適用于水深4～18m、流速較大的砂類土、黏質(zhì)土、碎石土及風(fēng)化巖等堅硬的河床。其施工時要注意鋼板樁的整理、圍籠設(shè)備的選擇及安裝、插打與合攏方法、抽水堵漏、鋼板樁拔除等問題。鋼板樁圍堰還可作為沉井基礎(chǔ)的筑島圍堰和樁基承臺的防水圍堰。

（二）基坑排水

圍堰完工后，須將堰內(nèi)積水及時排除，在開挖過程中，如出現(xiàn)滲水現(xiàn)象，必須隨挖隨排，排水能力應(yīng)為滲水量的1.5～2倍。排水方法有集水坑排水法、井點排水法、板樁法、沉井法、帷幕法。集水坑排水法適用較廣，除嚴(yán)重流砂外，一般情況均可使用。板樁法、沉井法適用基坑較深，土質(zhì)滲透性較大的基坑。井點排水法適用于基坑土質(zhì)不好，地下水位較高，用集水坑排水有流砂涌泥現(xiàn)象產(chǎn)生的基坑。井點法排水降低水位深度一般可達(dá)4～6m，使用二級井點的降水深度可達(dá)6～9m，如圖3-4所示。

井點法排水施工應(yīng)注意如下事項：

（1）施工場地要作出合理的排水規(guī)劃，及時排除抽出的地下水及地表水。

（2）井點法降低地下水位，要不間斷地進(jìn)行，否則井點濾管易被堵塞。

（3）在使用前，各接頭處要詳細(xì)檢查，保證嚴(yán)密不漏氣。

（4）抽水系統(tǒng)應(yīng)設(shè)在每一組集水管的中間，使各井點進(jìn)水比較均勻。集水管向抽水管的方向要保持一定的坡度，使流水暢通。

（5）應(yīng)考慮水位降低區(qū)域的構(gòu)筑物可能產(chǎn)生的沉降，并應(yīng)做好沉降觀測，必要時采取防護(hù)措施。

（6）在嚴(yán)寒季節(jié)，如因故停機(jī)或施工完畢，應(yīng)將管道內(nèi)及機(jī)械內(nèi)存水放盡。井管如不拔出，應(yīng)將外露部分包扎防寒。

五、基底檢驗與處理

（一）基底檢驗

基坑開挖過程中，除了隨時檢查地基土質(zhì)及地層情況是否符合設(shè)計資料外，為防止基底暴露時間過長，施工負(fù)責(zé)人應(yīng)在挖至基底前，通知有關(guān)人員按時前來檢驗，并事先填寫“隱蔽工程檢查證”。經(jīng)有關(guān)人員會同檢驗簽證后，方可砌筑基礎(chǔ)或作其他工序。

一般基底檢驗的主要內(nèi)容有：

（1）基底平面位置的尺寸及高程是否與設(shè)計文件相符合。

（2）基底地質(zhì)、承載力是否與設(shè)計資料相符合。

（3）基底的排水處理情況是否能確保基礎(chǔ)圬工的質(zhì)量等。

基底檢驗時，基底高程容許誤差對于土質(zhì)為±50mm，石質(zhì)為+50mm、-200mm，對基底土質(zhì)有疑問時，應(yīng)作土壤分析或其他試驗進(jìn)行核實。

（二）基底處理

1.巖層

（1）未風(fēng)化的巖層基底，應(yīng)清除巖面的碎石、石塊、淤泥等。

（2）風(fēng)化的巖層基底，開挖基坑尺寸要少留或不留富余量。澆注基礎(chǔ)圬工時，同時將坑底填滿，封閉巖層。

（3）巖層傾斜時，應(yīng)將巖面鑿平或鑿成臺階，使承重面與重力線垂直，以免滑動。

（4）砌筑前，巖層表面應(yīng)用水沖洗干凈。

2.碎石類土及砂類土層

承重面應(yīng)修理平整夯實，砌筑前鋪一層2cm厚的濃稠水泥砂漿。

3.黏性土層

（1）鏟平坑底時，不能擾動土壤天然結(jié)構(gòu)，不得用土回填。

（2）必要時，加鋪一層10cm厚的夯填碎石，碎石層頂面不得高于基底設(shè)計高程。

（3）基坑挖完處理后，應(yīng)在最短期間內(nèi)完成砌筑基礎(chǔ)，防止基坑暴露過久。

4.泉眼

（1）插入鋼管或做水井，引出泉水使之與圬工隔離，以后用水下混凝土填實。

（2）在坑底鑿成暗溝，上放蓋板，將水引出至基礎(chǔ)以外的匯水井中抽出，圬工硬化后停止抽水。

對特殊土層的基底處理，可參考有關(guān)的施工技術(shù)手冊。

六、基礎(chǔ)圬工砌筑

明挖基坑中，基礎(chǔ)圬工的砌筑可分為干地基上砌筑、排水砌筑和水下混凝土封底再排水砌筑。

（1）干地基上砌筑圬工的施工要點

當(dāng)基坑無滲漏，坑內(nèi)無積水，基底為非黏土或干土?xí)r，應(yīng)先將基底灑水潤濕；如基底為過濕土?xí)r，應(yīng)鋪設(shè)一層厚10～30cm碎石墊層，夯實后再鋪水泥砂漿一層。圬工砌筑時各工作層豎縫應(yīng)相互錯開不得貫通，漿砌塊石豎縫錯開距離不小于8cm。

（2）排水砌筑的施工要點

應(yīng)在坑底無水情況下砌筑圬工。禁止不采取措施任意在水中澆（砌）注，不允許水泥砂漿或混凝土在澆（砌）注時被水沖洗淹沒。如基坑基本無滲漏，則可沿基坑底四周基礎(chǔ)范圍以外挖排水溝，將坑內(nèi)積水排除后澆（砌）注圬工。如基坑有滲漏，則應(yīng)沿基坑底四周基礎(chǔ)范圍以外挖集水溝，將水引至集水坑，然后用水泵排出坑外，再澆（砌）注圬工。

（3）水下混凝土澆注

只有在排水困難時采用此法。基礎(chǔ)圬工的水下澆注分水下封底與水下直接澆注基礎(chǔ)兩種。前者封底后，仍要排水砌筑基礎(chǔ)，封底只起封閉滲水的作用，其混凝土只作為地基而不作為基礎(chǔ)本身，因此不得侵占基礎(chǔ)厚度。

在混凝土基礎(chǔ)施工的過程中，應(yīng)考慮與墩臺身的接縫，一般按設(shè)計文件辦理。設(shè)計無規(guī)定時，周邊可預(yù)埋直徑不小于16mm的鋼筋（或其他鐵件），以加強(qiáng)其整體性，埋入與露出長度不少于鋼筋直徑的30倍，間距不大于鋼筋直徑的20倍。基礎(chǔ)前后、左右邊緣距設(shè)計中心線尺寸的容許誤差不大于±50mm。