无支护基坑明挖施工

1.适用范围

本工艺适用于埋置深度5m以内（地质条件好或放坡开挖不受周围条件限制时，深度可以大于5m）浅基础的基坑开挖施工。因其施工简便，工程措施灵活，施工中普遍采用。

2.作业准备

2.1 基本准备工作

⑴ 须做好施工测量，测定桥墩、台的中心桩、基础纵横边线、中线和临时水准基点。同时还必须做好断面测量，放出基坑边桩，经核对无误后，方可施工。

⑵ 按照基坑施工要求，清除地面堆土及妨碍基坑开挖的障碍物；对受开挖影响的架空线和地下管线，应采取迁改或保护措施。

⑶ 根据施工图标示的地质、水文资料并结合现场具体条件确定基坑开挖方案：开挖方法、放坡型式、机械设备、坑底尺寸，以及安全质量措施等，编制施工组织设计、施工工基坑开挖钱必艺设计和工序质量控制设计。

⑷ 基坑开挖前还必须搞好防水排水工作，应在基坑顶部边缘外四周挖好防水排水沟拦截雨水。若基坑在低凹处或河床中，为了排干积水，必须准备足够的排水机具。

⑸ 完成水通、电通、通信通、路通和场地平整的 “四通一平”工作，备妥基坑开挖的挖掘机械、运渣汽车、抽水机等设备。

⑹ 编制作业指导书、操作规程，组织技术交底、技术培训。

2.2 施工机械及工艺装备

2.2.1 基坑开挖机械 :基坑开挖，根据地质情况可采取人工、半机械和机械等开挖方法。基坑开挖机械常采用风动工具、单斗挖掘机等。对于小桥基础、工程量不大的基坑，采用风镐、铁镐等工具开挖，用铁锹向上翻弃土渣或人工接力装车弃土;对于大、中桥基础工程，可采用挖掘机在坑缘上挖土装车，将土渣运送到指定的弃土地点。

2.2.2 排水设备：抽水机。

2.2.3 轻型井点设备：井点（下端为滤管）、集水总管、弯联管及真空泵。

3.技术要求

3.1 当基底以下地质不符合要求时，应通过变更设计采取处理措施。处理方法随地基土质不同而异。如遇到地基软硬不均、溶洞、裂隙、泉眼等特殊情况，应采用特殊的处理方法：换土法，土桩法、砂桩法、重锤夯实法、强夯法、旋喷法、塑料排水法、振动水冲法、化学液体加固法等。

3.2 对于大于 10m深度的饱和黏质土二号有机质土基底，可采用粉体喷射搅拌桩；利用压缩空气，把水泥、生石灰等固化材料，通过专用深层搅拌机空心钻杆的喷灰口喷出，喷射于地基深处已被螺旋翼强制切削和搅动的天然湿度地基上，使 材料与地基土发生一系列物理、化学方应，并在反应过程中吸水、发热、膨胀，使搅拌均匀的灰土硬结，形成具有整体性、水稳性和强度较高的基底。

3.3 对于粉质土、黄土、砂土、小粒径等基底，也可采用旋喷桩：利用旋喷钻机把带有特殊喷嘴的灌浆管钻进土层的预定位置后，用高压泥浆泵等高压发生装置，使浆液或水成为 20MPa左右的高压喷射流，从灌浆管底部侧面的喷嘴喷出，同时钻杆以一定速度徐徐旋转提升，不断以强力冲击切削体，除一部分细小土粒随浆液冒出水面外，其余在喷射力有效作用范围内从土体剥落下来的土粒与浆液充分搅拌混合，并按一定的浆土比例有规律重新排列。浆液经一定时间凝结后即在土中形成一个柱状固结体。

4.施工工艺流程及操作要点

4 .1 施工工艺流程 见图 1所示

图 1 无支护基坑明挖施工工艺流程 图

4.2   操作要点

4.2 .1测量放线

首先利用控制测量网通过全站仪或GPS仪器定出墩、台基础的中心位置以及轮廓尺寸，并打上木桩作为标志，桩标必须位于基坑开挖范围以外的可靠地点。

特别注意在曲线桥梁上墩台的纵向中线与线路中线、两端不等跨时墩的横向中线与梁端缝中心因为施工图预留结构偏心而不重合。最后，按十字线测设基坑开挖边线，定出边线在十字线上及交角处的桩点：确定基坑开挖范围。

4.2 .2引截地表水

基坑开挖之前，应先做好地面排水系统，在基坑顶外缘四周应向外设置排水坡或设置防水梁，在适当距离处设截水沟，应采取防止水沟渗水的措施，避免影响坑壁稳定。

4.2 .3基坑开挖

⑴ 基坑底平面开挖尺寸的确定：在旱季无地下水条件下，采用坑壁垂直方法施工时，可按基础底面尺寸，直接利用垂直坑壁作基础混凝土灌筑的外模；需进行基坑排水或安装基础模板时，应按基础底面四周各加宽 50～100cm进行工艺设计，具体应结合模板安装和排水沟、集水坑的设置方式、基底放样布桩和基坑土质情况等因素计算确定。

⑵ 基坑坑壁开挖形式的选择：常见的无支护坑壁形式有垂直坑壁、斜坡和阶梯形坑壁、变坡度坑壁等 3种，如图1 基坑开挖形式示意图。

图 2    基坑开挖形式示意图

（ a）垂直坑壁         （ b）斜坡和阶梯坑壁          （ c）变坡度坑壁

对于天然湿度接近最佳含水量、构造均匀、不致发生坍滑、移动、松散或不均匀下沉的土质，基坑开挖可采取垂直坑壁的形式。不同土类状态垂直坑壁容许深度见表 1 无支护开挖垂直坑壁容许深度。

对邻近无重要构筑设施、地下管线及施工场地许可的地区，基坑深度在 5m以内，土的湿度正常、土层构造均匀，基坑坑壁度可参考表2 基坑坑壁坡度，采取斜坡开挖或按相应斜坡高、宽比值挖成阶梯坑壁，每梯高度以 0.5～1.0m为宜。阶梯可兼作人工运土的台阶。

基坑顶有动载时，坑顶缘与动载间应留有大于1m的护道，如地质、水文条件不良，或动载过大，应进行基坑开挖边坡验算，根据检算结果确定采用增宽护道或其他加固措施。

基坑穿过不同土层时，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。在坑壁坡度变化处可视需要设不少于0.5m宽的平台。在既有建筑物旁边开挖基坑时，应符合施工图和工艺设计的规定。

⑶ 基坑开挖，根据地质情况采用人力或机械开挖，并在开挖过程中，随时检查开挖尺寸、位置，并严密注意地质情况变化，随时修正基坑尺寸和开挖坡度。

⑷ 采用机械开挖时，基底应留置 20～30cm土层，改为人工开挖，避免机械施工时扰动基底土层。

⑸ 人工开挖机械施工时留置的 20～30cm土层，勤测量、勤检查、避免基坑深度超挖。当基坑深度超挖时，应同伙变更设计采取降低基础、加厚基础等措施，不得随意回填。

⑹ 采取先施工复合地基后开挖时，如果地基处理可能产生孔隙水压力和侧向挤压应力，则基坑开挖应在地基处理完成至少 2周后进行，并在开挖前采取降水消除孔隙水压力的措施，基坑一次开挖的深度不宜大于2m开挖过程中对基坑边坡实施位移观测。

4.2 .4 基坑排水、降水

(1) 基坑排水

开挖基坑渗水，一般采用明沟法排水，沿坑底四周基础范围以外排水沟和集水坑，汇集基坑渗水，然后用水泵排出坑外。

从地下水位以上50cm开始，每一层开挖，均首先开挖集水沟和集水坑，并使排水沟底和集水坑底低于本层基坑开挖底面深度，保证排水通畅。

排水沟、集水坑的大小，主要根据渗水量的大小而定，排水沟深 0.5m，底宽应小于0.3m，纵坡为1%～5%;如排水时间较长或土质较差时，沟壁可用木板或荆笆支撑防护。集水坑一般设在下游位置，一个或数个，最小边长0.6m，深度一般应大于0.7m或低于进水龙头的高度，集水坑可以荆笆、编筐或木笼围护，以防止泥沙堵塞吸水龙头。抽水能力应为渗水量的1.5～2.0倍。基坑排出的水要以水管或水槽远引。基坑分层开挖的排水、抽水方式见图2 集水井降水。

图 3    集水井降水

(2) 井点降水

在砂土层中开挖基坑，地层渗水如果冲刷边坡，影响边坡稳定，可以采用井点降水（图 3 井点降水布置示意图）。井点降水法是在基坑周围设渗水井点管，配置抽水设备，通过不间断的抽水，使基坑范围内的地下水降低至基坑底以下深度。井点法防水适用于各种不同几何形状的基坑，具有克服流砂、稳定边坡的优势，创造基坑的无水作业条件，有利机械化施工，缩短工期，保证工程质量与安全。  

图 4    井点降水布置示意图

4.2 .5基坑清理

基坑开挖后，采用人工清楚坑底松土，铲平凸起部分，修正边坡。以铲为主，不得补填。

4.2 .6基坑检查

(1) 基坑开挖到施工图标示基础底高程后，必须进行基底检验，方可进行基础圬工施工。基坑检验合格后，应随即施工基础，尽量缩短暴露时间。

(2) 利用测量控制系统，对基底进行放样，测设基础底面中心十字线、轮廓线和基坑底高程。桩点应设置牢固，并挂线以备检查。

(3) 基底的触探试验包括静力触探和动力触探两种。根据基底土质条件、工程要求和操作经验，可采用不同的触探类型、探头规格和方法。

① 静力触探是利用机械或液压装置将带有一定规格的圆锥形探头的触探杆，按一定速率压入土层，用电阻应变仪测量护土基对探头贯入的阻力，与已经荷载试验测得的地基土容许承载力，形变模量和压缩模量的数据拟定触关系式，从而确定触探地基土的容许承载力和压缩形变等工程特性。静力触探是一种原位测试技术，适用于流塑状黏质土、一般黏质土和砂类土及类似地层，对含有砾卵石的土、密实的砂土层、漂石类土和岩层因难以贯入而不适用。

② 动力触探是利用一定的落锤能量，将与探杆相联的一定规格的锥形触探头打入欲勘测的土层中，根据打入的难易程度（贯入度）得到每贯入一定深度的锤击数，以此判定土的性质的一种原位勘探、测试方法。它适用于砂类土、黏质土、黄土、较松散的人工填土和颗粒较小的砾类土。但对含有块石、漂石的黏质土不适用。

(4) 荷载试验：为了鉴定地基土的形变性和承载力，可在准备检验的地基上以一定尺寸的平板做荷载试验。

4.2.7开挖注意事项

根据测量放样出的基坑开挖边线，采用挖掘机结合人工的方式进行基坑开挖。基坑开挖时，挖掘机顺着基础长边的方向、向后退着挖。开挖过程中，注意控制好坑壁坡度，以防止坑壁坍塌；并控制好基坑开挖的深度，先采用机械开挖至基础底标高处，接着再人工精确修整至基础底标高。

5.质量控制及质量检测

5.1 质量控制措施

5.1.1 基坑开挖，采用水平桩严格控制基底的高程，标桩间的距离 ≤3m，以防基底超挖。

5.1.2 在软土地层开挖桩基承台基坑时，应按工程桩施工顺序流水作业，以保证桩身强度到达 70%以上时才开挖基坑。挖方要对称进行，高差不应超过0.8m，防止软土滑陷而发生桩身位移。

5.1.3 在地下水位以下挖土，必须有措施、有方案。地质资料反映有细砂粉土、中粗砂层的工程项目，必须有截水、降水等有效防止流砂的措施。

6.安全

6.1注意事项

6.1.1 基坑顶周边设置连续封闭的安全护栏，防止人员坠落。

6.1.2 靠近道路及便道侧，基坑边增加多一道卸荷措施，保证行车的安全距离。

6.1.3 基坑开挖完成后，可在基坑边坡上设置两个爬梯，方便人员进出基坑。

6.1.4 及时做好抽水，随时注意基坑壁变化防止坍塌事故发生。

6.2   成品保护要求

6.2.1 定位桩、水准点等注意保护好，挖运土时不得碰撞。并应定期复测，检查其可靠性。

6.2.2 基坑（槽）、管沟的直立坡，在开挖后应有措施，避免塌陷。

6.2.3 挖土需要的支护结构，不得任意损坏或拆除。

6.3 安全控制要点

6.3.1  弃土位置应统一规划，不得随意弃土。临时堆放，应距槽沟边缘 0.8m，且高度不宜超过1.5m。

6.3.2 选择弃土位置的注意事项：不得妨碍施工；弃土堆放坡脚距坑顶缘的距离不小于基坑的深度；距离桥位附近时，应弃在桥位下游方向；不得弃于河道或河岸滩，淤塞河道，不能影响泄洪。

6.3.3 基坑应尽量安排在少雨的季节施工。雨季施工时，除基坑周围设置排水设施外，应架设雨棚，防止基坑淋水。基坑抽水应引入既有排水系统，不得直接排入农田，必要时经过滤或沉淀后达标排放。

6.3.4 在施工工程中注意观察坑缘顶面有无裂缝，坑壁有无松散塌落现象。

6.3.5 在土方开挖后，应保持降低地下水位在基坑底 500mm以下，防止地下水扰动基底土。在降水过程中，应防止相邻及附近已有的建筑物或构建物、道路、管线等发生下沉或变形，必要时与设计、建设单位协商，对原建筑物地基采取回灌技术等防护措施。湿陷性黄土区基坑开挖，不宜采用井点法开挖。

6.3.6 抽水设备的电器部分必须做好防止漏电的保护措施，严格执行接地、接零和使用漏电开关 3项要求。施工现场电线应架空拉设，用三相五线制。

7.环保及文明施工

7.1 按规定处理弃土，不污染环境。

7.2 按照要求进行维护和安全标示。

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