浅谈明挖扩大基础的基坑开挖施工

张大力,王进龙

(黑龙江省龙建路桥第五工程有限公司)

1 坑壁不加支撑的基坑

对于在干涸无水河滩、河沟或有水经改河或筑堤能排除地表水的河沟中;在地下水位低于基底,或渗透量少,不影响坑壁稳定;以及基础埋置不深,施工期较短,挖基坑时,不影响邻近建筑物安全的施工场所,可考虑选用坑壁不加支撑的基坑。

黏性土在半干硬或硬塑状态,基坑顶缘无活荷载,稍松土质基坑深度不超过0.5m,中等密实(锹挖)土质基坑深度不超过1.25m,密实(镐挖)土质基坑深度不超过2.0m时,均可采用垂直坑壁基坑。基坑深度在 5m以内,土的湿度正常时,基坑可按表 1所示,采用斜坡坑壁开挖或按坡度比值挖成阶梯形坑壁,每梯高度为 0.5～1.0m为宜,可作为人工运土出坑的台阶。基坑深度大于 5m时,可参照表 1坑壁坡度适当放缓,或加做平台。土的湿度影响坑壁的稳定性时,基坑坡度应采用缓于该湿度下土的天然坡度或采取加固坑壁的措施。当基坑有地下水时,地下水位以上部分可以放坡开挖;地下水位以下部分,若土质易坍塌或基坑底距地下水位较深时,应加固开挖。

表1 基坑坑壁坡度

无水基坑的开挖施工方法:对于一般小桥涵的基础,基坑工程量不大,可用人力施工方法;大、中桥基础工程,基坑深,基坑平面尺寸较大,挖方量多,可用机械或半机械施工方法。

基坑施工过程中应注意以下几点。

(1)在基坑顶缘四周适当距离处设置截水沟,并防止水沟渗水,以避免地表水冲刷坑壁,影响坑壁稳定性;

(2)坑壁边缘应留有护道,静荷载距坑边缘不小于0.5m,动荷载距坑边缘不小于 1.0m;垂直坑壁边缘的护道还应适当增宽;水文地质条件欠佳时应有加固措施;

(3)应经常注意观察坑边缘顶面土有无裂缝,坑壁有无松散塌落现象发生,以确保安全施工;

(4)基坑施工的延续时间不可过长,自开挖至基础完成,应抓紧时间连续施工;

(5)如用机械开挖基坑,挖至坑底时,应保留不小于30cm厚度的底层,在基础浇筑圬工前,用人工挖至基底高程;

(6)基坑应尽量在少雨季节施工;

(7)基坑宜用原土及时回填,对桥台及有河床铺砌的桥墩基坑,则应分层夯实。

2 坑壁有支撑的基坑

当基坑坑壁不易稳定并有地下水渗入,或放坡开挖场地受到限制,或基坑较深、放坡开挖工程数量较大,不符合技术经济要求时,可视具体情况,采取如挡板支撑、钢木结合支撑、混凝土护壁及锚杆支护等的加固坑壁措施。

常用的坑壁支撑形式有:直衬板式坑壁支撑、横衬板式坑壁支撑、框架式支撑及其他形式的支撑(如锚桩式、锚杆式、锚碇板式、斜撑式等)。

坑壁有支撑的施工,按土质情况不同,可一次挖成或分段开挖,每次开挖深度不宜超过 2m。

混凝土护壁适用于除流沙及呈流塑状态的黏土外的各类土的开挖防护,对于较大直径、较深基坑的圆形或椭圆形土质基坑更宜采用。混凝土护壁厚度可按下式计算

式中:d为护壁厚度,m;Ea为主动土压力,MPa;D为基坑直径,m;σa为混凝土早期抗压强度,MPa。

混凝土护壁的施工方法有如下两种。

(1)喷射混凝土护壁。根据经验,一般喷护厚度为 5～8cm,一次喷护约杀 1～2h。一次喷护如达不到设计厚度,应等第一次喷层终凝后再补喷,直至要求厚度为止。喷护的基坑深度应按地质条件决定,一般不宜超过 10m。喷护厚度可按上式计算,也可参照表 3选用。基坑开挖若遇有较大渗水时,可采取下列措施之一:①每层开挖深度不大于0.5m,汇水坑应设在基坑中心;②开挖含水土层时,宜扩挖0.4m,以石料码砌扩挖部位,并在表面喷射一层 5～8cm厚的混凝土;③对流沙、淤泥等夹层,除打人小木桩外,并在桩间绕缠竹筋、荆笆或挂上竹篱等后再喷射混凝土。

(2)现浇混凝土护壁。基坑开挖视地质稳定情况,一般挖深 1.0～1.5m,即应立模浇筑混凝土。拆模时间应根据掺速凝剂数量、气温条件、混凝土达到支撑强度等要求来决定,通常在 24h以上便可拆模。挖一节浇一节直至基底。每次安装模板时,在上下节之间留有高 0.2m的浇筑口,最后用混凝土堵塞;浇筑护壁厚度视基坑大小及土质条件而定,一般厚度取 8～15cm,必要时可采用钢筋混凝土护壁。对于圆形基坑,开挖面应均匀分布,对称施工,及时灌筑,无支承总长度不得超过 1/2周长。