第二节　明挖基础施工

明挖基础是将基础底板直接设在地基上，来自上部结构的荷载通过基础底板直接传递给地基。其优点是：开挖简便，施工机具少，施工技术简单，造价低。基础施工中，在保证施工质量和安全的前提下，大都优先考虑明挖施工。明挖基础施工，一般包括基坑定位放样、基坑开挖、支撑与排水、地基检验和处理、砌筑基础及回填基坑等。如在水中修建基础，基坑开挖前还要修筑围堰。

一、基坑尺寸的确定

基坑定位放样是基坑开挖前的一项工作。首先应根据基础底面尺寸及埋置深度、河床土质等条件确定基坑开挖的尺寸。无水地质基坑底面，宜按基础设计平面尺寸，每边加宽不小于50cm，基础如有凹角，基坑仍应取直；适宜垂直开挖且不立模板的基坑，基坑底尺寸应满足轮廓的要求；对有水的基坑底面，应设四周排水沟与汇水井的位置，每边加宽不宜小于80cm。

二、基坑土方量的计算

开挖基坑前，应根据设计基坑断面，计算工程数量，作为安排施工计划的依据。基坑开挖后，还应该按照实际开挖情况，绘制实际开挖断面图，计算实际土方数量，作为验工记价、竣工图和决算的依据。一般计算方法是根据基坑开挖前后的几何形状，用数学方法算出其体积，即得到基坑开挖前后的土方量。

三、陆地基坑的开挖和支护

（一）无支护加固坑壁的基坑

基坑属于临时性工程，它只是为基础圬工的砌筑提供一个空间。基坑开挖前先要放样定出基础轴线、边线位置及高程。若在墩台或其他建筑物附近开挖基坑时，应注意开挖基坑对其产生的不良影响。当基坑深度在5m以内，土的湿度正常、土层构造均匀时，基坑坑壁坡度可参照表3-1确定，采用斜坡开挖或按相应斜坡高、宽比值挖成阶梯形坑壁，每梯高度以0.5～1.0m为宜。阶梯可兼作人工运土的台阶。

基坑深度大于5m时，可参照表3-1坑壁坡度适当放缓或加做平台。土的湿度超过坑壁稳定的湿度时，应采用缓于该湿度时土的天然坡度，或采取加固坑壁的措施。

挖基穿过不同土层时，坑壁边坡可按各层土质采用不同坡度。当下层土质为密实黏质土或岩石时，下层可采用垂直坑壁。在坑壁坡度变换处可视需要设置至少0.5m宽的平台。

（二）有支护基坑

当基坑坑壁土质不易稳定，并有地下水的影响或受施工场地或邻近建筑物的限制，不能采用放坡开挖时，可将坑壁挖成垂直的，并使用适当的支撑或用喷射混凝土护壁来加固坑壁。

1.木板支撑

挡土板可以平放或立放，如图3-1所示。一般在挖掘当时不易坍塌的土质，可用平放挡板，随挖随放，撑住一层再挖下一层。而对于比较容易坍塌的土质，可以用立放挡板，先把立板打入土中，在挡板的防护下进行开挖。

为了节约木材，根据土质不同，可以将衬板间隔铺设，或上部放坡开挖，下部采用坑壁竖直开挖木板支撑的办法，回填基坑时，应将挡板逐步拆除回收。当基坑较大时，桩柱也可以用型钢来代替。

2.喷射混凝土护壁法

喷射混凝土加固坑壁是用喷射机将混凝土喷向坑壁表面，先期骨料嵌入坑壁并为后继料流所充填包裹，在喷层与坑壁间形成嵌固层，喷层与嵌固层同具加固和保护坑壁使之避免风化、雨水冲刷、支护土体免于浅层坍塌剥落的作用，适用于坑壁自稳时间较短的各类岩土和较深的基坑，施工简便快捷，所需费用较低。

喷射混凝土护壁的施工要点如下：

（1）基坑开挖时，先向下挖一段，随即用混凝土喷射机喷射一层含速凝剂的混凝土，以保护坑壁，然后再往下挖一段，再喷射一段，如此分段进行，每段下挖深度视土质情况而定，一般为0.5～1m。

（2）喷射作业时，喷头宜与受喷面垂直，喷头与受喷面距离应与喷射机工作气压相适应，以0.6～1.2m为宜；要控制好水灰比，保持混凝土表面平整、湿润光泽，无干巴或滑移流淌现象。喷头应不停止缓慢地作横向环形移动，循序渐进，遇突然断水或断料时喷头应迅速移离喷射面；严禁用高压气体、水冲击尚未终凝的混凝土；应尽量采用新技术以减少回弹率。喷射作业区的气温不应低于5℃；混凝土强度未达到6MPa前，不得受冻。

（3）喷射混凝土层的厚度应根据土层稳定性、渗水大小及基坑深度等因素来确定。最小厚度不应低于5cm；坑壁土含水量较大时不低于8cm；最大不宜超过20cm。喷射混凝土之前应对待喷的坑壁进行清理，包括清除松动石块，用高压风管清除坑壁粉尘杂物，埋设控制喷射混凝土厚度的标志。

（4）一次喷射约需1～2h。一次喷射是否能够达到规定的厚度，主要取决于土层与混凝土之间的黏结力、渗水压力大小等。如果一次喷射达不到规定厚度，则应等第一次所喷的混凝土终凝后再作补喷，直到符合规定厚度为止。

（5）喷射混凝土终凝2h后，应喷水养护，养护时间一般不小于14d。

四、水中地基的基坑开挖

（一）围堰

桥涵水中基础施工，首先应采用围堰或临时改河措施排除水流影响，同时在开挖过程要采取措施排除坑外渗水和地下水，施工难度比旱地作业量增大，施工成本也增加很多。围堰的一般要求有：围堰高度宜高出施工期间可能出现的最高水位（包括浪高）50～70cm，用于防御地下水的围堰宜高出水位或地面20～40cm；围堰外形应考虑筑堰期间河流断面被压缩后流速增大引起水流对围堰、河床的集中冲刷及影响通航、导流、农用排灌等因素；堰内面积应能满足基础施工的要求；围堰断面应能满足堰身强度和稳定（防止滑动、倾覆）的要求。另外，围堰应防水严密、减少渗漏，以减轻排水工作。施工尽量安排在枯水期进行，且尽可能缩短工期，保证施工安全。

围堰的种类很多，具体选择哪种，应根据水深、流速、河床地质、流水断面的压缩量、基础埋深和平面尺寸等因素综合考虑。下面介绍常用的几种围堰。

1.土石围堰

土围堰的结构如图3-2所示，适用于水深≤1.5m、流速≤0.5m/s、河边浅滩或河床渗水性较小的河流（如外坡有防护措施时，流速可大于0.5m/s）。筑堰前先清除堰底河床上的杂树、树根、石块等，以减少渗漏，自上游开始填筑至下游合拢。围堰填筑时不要直接向水中倒土，而应将土倒在已出水面的堰头上，顺坡送入水中，以免离析，造成渗漏。水面以上的填土要分层夯实。因筑堰引起流速增大使堰外坡面有可能受到冲刷时，可在外坡面加铺草皮、柴排、片石等加以防护。

2.草（麻）袋围堰

草（麻）袋围堰如图3-3所示，适用于水深≤3.0m，流速≤1.5m/s，河床渗水性较小，或淤泥较浅。草（麻）袋内宜装松散的黏性土，装袋量为容量的2/3左右，袋口用麻袋线或细铁丝缝合。筑堰前，对堰底处理与土围堰相同。堆码土袋时，要求上下左右互相错缝，并尽量码堆整齐。在水中堆码土袋可用一对带钩的杆子钩送就位。在内外圈土袋堆码至一定高度或出水面后，即可填筑黏土心墙，填筑方法与土堰同。

3.钢板桩围堰

钢板桩围堰是用许多块钢板桩组合而成的，板桩之间用锁口连接。其平面形式一般有圆形、矩形、圆端形。适用于水深4～18m、流速较大的砂类土、黏质土、碎石土及风化岩等坚硬的河床。其施工时要注意钢板桩的整理、围笼设备的选择及安装、插打与合拢方法、抽水堵漏、钢板桩拔除等问题。钢板桩围堰还可作为沉井基础的筑岛围堰和桩基承台的防水围堰。

（二）基坑排水

围堰完工后，须将堰内积水及时排除，在开挖过程中，如出现渗水现象，必须随挖随排，排水能力应为渗水量的1.5～2倍。排水方法有集水坑排水法、井点排水法、板桩法、沉井法、帷幕法。集水坑排水法适用较广，除严重流砂外，一般情况均可使用。板桩法、沉井法适用基坑较深，土质渗透性较大的基坑。井点排水法适用于基坑土质不好，地下水位较高，用集水坑排水有流砂涌泥现象产生的基坑。井点法排水降低水位深度一般可达4～6m，使用二级井点的降水深度可达6～9m，如图3-4所示。

井点法排水施工应注意如下事项：

（1）施工场地要作出合理的排水规划，及时排除抽出的地下水及地表水。

（2）井点法降低地下水位，要不间断地进行，否则井点滤管易被堵塞。

（3）在使用前，各接头处要详细检查，保证严密不漏气。

（4）抽水系统应设在每一组集水管的中间，使各井点进水比较均匀。集水管向抽水管的方向要保持一定的坡度，使流水畅通。

（5）应考虑水位降低区域的构筑物可能产生的沉降，并应做好沉降观测，必要时采取防护措施。

（6）在严寒季节，如因故停机或施工完毕，应将管道内及机械内存水放尽。井管如不拔出，应将外露部分包扎防寒。

五、基底检验与处理

（一）基底检验

基坑开挖过程中，除了随时检查地基土质及地层情况是否符合设计资料外，为防止基底暴露时间过长，施工负责人应在挖至基底前，通知有关人员按时前来检验，并事先填写“隐蔽工程检查证”。经有关人员会同检验签证后，方可砌筑基础或作其他工序。

一般基底检验的主要内容有：

（1）基底平面位置的尺寸及高程是否与设计文件相符合。

（2）基底地质、承载力是否与设计资料相符合。

（3）基底的排水处理情况是否能确保基础圬工的质量等。

基底检验时，基底高程容许误差对于土质为±50mm，石质为+50mm、-200mm，对基底土质有疑问时，应作土壤分析或其他试验进行核实。

（二）基底处理

1.岩层

（1）未风化的岩层基底，应清除岩面的碎石、石块、淤泥等。

（2）风化的岩层基底，开挖基坑尺寸要少留或不留富余量。浇注基础圬工时，同时将坑底填满，封闭岩层。

（3）岩层倾斜时，应将岩面凿平或凿成台阶，使承重面与重力线垂直，以免滑动。

（4）砌筑前，岩层表面应用水冲洗干净。

2.碎石类土及砂类土层

承重面应修理平整夯实，砌筑前铺一层2cm厚的浓稠水泥砂浆。

3.黏性土层

（1）铲平坑底时，不能扰动土壤天然结构，不得用土回填。

（2）必要时，加铺一层10cm厚的夯填碎石，碎石层顶面不得高于基底设计高程。

（3）基坑挖完处理后，应在最短期间内完成砌筑基础，防止基坑暴露过久。

4.泉眼

（1）插入钢管或做水井，引出泉水使之与圬工隔离，以后用水下混凝土填实。

（2）在坑底凿成暗沟，上放盖板，将水引出至基础以外的汇水井中抽出，圬工硬化后停止抽水。

对特殊土层的基底处理，可参考有关的施工技术手册。

六、基础圬工砌筑

明挖基坑中，基础圬工的砌筑可分为干地基上砌筑、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点

当基坑无渗漏，坑内无积水，基底为非黏土或干土时，应先将基底洒水润湿；如基底为过湿土时，应铺设一层厚10～30cm碎石垫层，夯实后再铺水泥砂浆一层。圬工砌筑时各工作层竖缝应相互错开不得贯通，浆砌块石竖缝错开距离不小于8cm。

（2）排水砌筑的施工要点

应在坑底无水情况下砌筑圬工。禁止不采取措施任意在水中浇（砌）注，不允许水泥砂浆或混凝土在浇（砌）注时被水冲洗淹没。如基坑基本无渗漏，则可沿基坑底四周基础范围以外挖排水沟，将坑内积水排除后浇（砌）注圬工。如基坑有渗漏，则应沿基坑底四周基础范围以外挖集水沟，将水引至集水坑，然后用水泵排出坑外，再浇（砌）注圬工。

（3）水下混凝土浇注

只有在排水困难时采用此法。基础圬工的水下浇注分水下封底与水下直接浇注基础两种。前者封底后，仍要排水砌筑基础，封底只起封闭渗水的作用，其混凝土只作为地基而不作为基础本身，因此不得侵占基础厚度。

在混凝土基础施工的过程中，应考虑与墩台身的接缝，一般按设计文件办理。设计无规定时，周边可预埋直径不小于16mm的钢筋（或其他铁件），以加强其整体性，埋入与露出长度不少于钢筋直径的30倍，间距不大于钢筋直径的20倍。基础前后、左右边缘距设计中心线尺寸的容许误差不大于±50mm。