淺談明挖擴大基礎的基坑開挖施工

張大力,王進龍

(黑龍江省龍建路橋第五工程有限公司)

1 坑壁不加支撐的基坑

對于在干涸無水河灘、河溝或有水經改河或筑堤能排除地表水的河溝中;在地下水位低于基底,或滲透量少,不影響坑壁穩定;以及基礎埋置不深,施工期較短,挖基坑時,不影響鄰近建筑物安全的施工場所,可考慮選用坑壁不加支撐的基坑。

黏性土在半干硬或硬塑狀態,基坑頂緣無活荷載,稍松土質基坑深度不超過0.5m,中等密實(鍬挖)土質基坑深度不超過1.25m,密實(鎬挖)土質基坑深度不超過2.0m時,均可采用垂直坑壁基坑。基坑深度在 5m以內,土的濕度正常時,基坑可按表 1所示,采用斜坡坑壁開挖或按坡度比值挖成階梯形坑壁,每梯高度為 0.5～1.0m為宜,可作為人工運土出坑的臺階。基坑深度大于 5m時,可參照表 1坑壁坡度適當放緩,或加做平臺。土的濕度影響坑壁的穩定性時,基坑坡度應采用緩于該濕度下土的天然坡度或采取加固坑壁的措施。當基坑有地下水時,地下水位以上部分可以放坡開挖;地下水位以下部分,若土質易坍塌或基坑底距地下水位較深時,應加固開挖。

表1 基坑坑壁坡度

無水基坑的開挖施工方法:對于一般小橋涵的基礎,基坑工程量不大,可用人力施工方法;大、中橋基礎工程,基坑深,基坑平面尺寸較大,挖方量多,可用機械或半機械施工方法。

基坑施工過程中應注意以下幾點。

(1)在基坑頂緣四周適當距離處設置截水溝,并防止水溝滲水,以避免地表水沖刷坑壁,影響坑壁穩定性;

(2)坑壁邊緣應留有護道,靜荷載距坑邊緣不小于0.5m,動荷載距坑邊緣不小于 1.0m;垂直坑壁邊緣的護道還應適當增寬;水文地質條件欠佳時應有加固措施;

(3)應經常注意觀察坑邊緣頂面土有無裂縫,坑壁有無松散塌落現象發生,以確保安全施工;

(4)基坑施工的延續時間不可過長,自開挖至基礎完成,應抓緊時間連續施工;

(5)如用機械開挖基坑,挖至坑底時,應保留不小于30cm厚度的底層,在基礎澆筑圬工前,用人工挖至基底高程;

(6)基坑應盡量在少雨季節施工;

(7)基坑宜用原土及時回填,對橋臺及有河床鋪砌的橋墩基坑,則應分層夯實。

2 坑壁有支撐的基坑

當基坑坑壁不易穩定并有地下水滲入,或放坡開挖場地受到限制,或基坑較深、放坡開挖工程數量較大,不符合技術經濟要求時,可視具體情況,采取如擋板支撐、鋼木結合支撐、混凝土護壁及錨桿支護等的加固坑壁措施。

常用的坑壁支撐形式有:直襯板式坑壁支撐、橫襯板式坑壁支撐、框架式支撐及其他形式的支撐(如錨樁式、錨桿式、錨碇板式、斜撐式等)。

坑壁有支撐的施工,按土質情況不同,可一次挖成或分段開挖,每次開挖深度不宜超過 2m。

混凝土護壁適用于除流沙及呈流塑狀態的黏土外的各類土的開挖防護,對于較大直徑、較深基坑的圓形或橢圓形土質基坑更宜采用。混凝土護壁厚度可按下式計算

式中:d為護壁厚度,m;Ea為主動土壓力,MPa;D為基坑直徑,m;σa為混凝土早期抗壓強度,MPa。

混凝土護壁的施工方法有如下兩種。

(1)噴射混凝土護壁。根據經驗,一般噴護厚度為 5～8cm,一次噴護約殺 1～2h。一次噴護如達不到設計厚度,應等第一次噴層終凝后再補噴,直至要求厚度為止。噴護的基坑深度應按地質條件決定,一般不宜超過 10m。噴護厚度可按上式計算,也可參照表 3選用。基坑開挖若遇有較大滲水時,可采取下列措施之一:①每層開挖深度不大于0.5m,匯水坑應設在基坑中心;②開挖含水土層時,宜擴挖0.4m,以石料碼砌擴挖部位,并在表面噴射一層 5～8cm厚的混凝土;③對流沙、淤泥等夾層,除打人小木樁外,并在樁間繞纏竹筋、荊笆或掛上竹籬等后再噴射混凝土。

(2)現澆混凝土護壁。基坑開挖視地質穩定情況,一般挖深 1.0～1.5m,即應立模澆筑混凝土。拆模時間應根據摻速凝劑數量、氣溫條件、混凝土達到支撐強度等要求來決定,通常在 24h以上便可拆模。挖一節澆一節直至基底。每次安裝模板時,在上下節之間留有高 0.2m的澆筑口,最后用混凝土堵塞;澆筑護壁厚度視基坑大小及土質條件而定,一般厚度取 8～15cm,必要時可采用鋼筋混凝土護壁。對于圓形基坑,開挖面應均勻分布,對稱施工,及時灌筑,無支承總長度不得超過 1/2周長。