第三節 基坑（槽）的施工

一、土方開挖

1．土方開挖準備工作

土方工程施工前通常需完成場地清理、排除地面水、修筑臨時設施、燃料和其他材料的準備、供電與供水管線的敷設、臨時停機棚和修理間等的搭設、土方工程的測量放線和編制施工組織設計等準備工作。

（1）場地清理。場地清理包括清理地面及地下各種障礙。在施工前應拆除舊建筑；拆遷或改建通信、電力設備，上、下水道以及地下建（構）筑物；遷移樹木并去除耕植土及河塘淤泥等。此項工作由業主委托有資質的拆卸公司或建筑施工公司完成，發生的費用由業主承擔。

（2）排除地面水。場地內低洼地區的積水必須排除，雨水也要排除，使場地保持干燥，以利土方施工。地面水的排除一般采用排水溝、截水溝、擋水土壩等措施。

排水溝應盡量利用自然地形來設置，使水直接排至場外，或流向低洼處再用水泵抽走。主排水溝最好設置在施工區域的邊緣或道路的兩旁，其橫斷面和縱向坡度應根據最大流量確定。一般排水溝的橫斷面尺寸不小于0.5m×0.5m，縱向坡度一般不小于2%。在場地平整過程中，要注意保持排水溝暢通，必要時應設置涵洞。山區的場地平整施工，應在較高一面的山坡上開挖截水溝。在低洼地區施工時，除開挖排水溝外，必要時應修筑擋水土壩，以阻擋雨水的流入。

（3）修筑臨時設施。修筑好臨時道路及供水、供電等臨時設施，做好材料、機具及土方機械的進場工作。

（4）定位放線。

1）基槽放線。根據房屋主軸線控制點，首先將外墻軸線的交點用木樁測設在地面上，并在樁頂釘上鐵釘作為標志。房屋外墻軸線測定以后，以外墻軸線為依據，再按照建筑施工平面圖中軸線間的尺寸，將內部開間所有軸線都一一測出；然后根據邊坡系數及工作面大小計算開挖寬度；最后在中心軸線兩側用石灰在地面上撒出基槽開挖邊線。同時在房屋四周設置龍門板，以便于基礎施工時復核軸線位置。

2）柱基放線。在基坑開挖前，從設計圖上查對基礎的縱橫軸線編號和基礎施工詳圖，根據柱子的縱橫軸線，用經緯儀在矩形控制網上測定基礎中心線的端點，同時，在每個柱基中心線上測定基礎定位樁，每個基礎的中心線上設置4個定位木樁，其樁位離基礎開挖線的距離為0.5～1.0m。若基礎之間的距離不大，可每隔一個或多個基礎打一個定位樁，但兩個定位樁的間距以不超過20m為宜，以便拉線恢復中間柱基的中線。在樁頂上釘一個釘子，標明中心線的位置。然后按邊坡系數和基礎施工圖上柱基的尺寸及工作面確定的挖土邊線的尺寸，放出基坑上口挖土灰線，標出挖土范圍。

大基坑開挖，根據房屋的控制點，按基礎施工圖上的尺寸和按邊坡系數及工作面確定的挖土邊線的尺寸，放出基坑四周的挖土邊線。

2．基坑（槽）開挖

土方開挖應遵循“開槽支撐，先撐后挖，分層開挖，嚴禁超挖”的原則。基坑（槽）開挖可分為人工開挖和機械開挖兩種。對于大型基坑應優先考慮選用機械化施工，以加快施工進度。開挖基坑（槽），應按規定的尺寸合理確定開挖順序和分層開挖深度，連續地進行施工，盡快完成。因土方開挖施工要求標高、斷面準確，土體應有足夠的強度和穩定性，所以在開挖過程中要隨時注意檢查。

基坑開挖程序一般是：測量放線→分層開挖→排降水→修坡→整平→留足預留土層等。相鄰基坑開挖時，應遵循先深后淺或同時進行的施工程序。挖土應自上而下水平分段分層進行，每層0.3m左右，邊挖邊檢查坑底寬度及坡度，不夠時應及時修整，每3m左右修一次坡，至設計標高，再統一進行一次修坡清底，檢查坑底寬和標高，要求坑底凹凸不超過2cm。

3．深基坑土方開挖

深基坑開挖一般遵循“分層開挖，先撐后挖”的原則。開挖方法主要有分層挖土、分段挖土、盆式挖土、中心島式挖土等幾種。施工中應根據基坑面積大小、開挖深度、支護結構形式、環境條件等因素選用開挖方法。

（1）分層挖土。分層挖土是將基坑按深度分為多層進行逐層開挖，如圖1-12所示。分層厚度，軟土地基應控制在2m以內；硬質土可控制在5m以內。開挖順序可從基坑的某一邊向另一邊平行開挖，或從基坑兩端對稱開挖，或從基坑中間向兩邊平行對稱開挖，也可交替分層開挖，具體應根據工作面和土質情況決定。

運土可采取設坡道或不設坡道兩種方式。設坡道土的坡度視土質、挖土深度和運輸設備情況而定，一般為1∶10～1∶8，坡道兩側要采取擋土或加固措施。不設坡道一般設鋼平臺或棧橋作為運輸土方通道。

（2）分段挖土。分段挖土是將基坑分成幾段或幾塊分別開挖。分段與分塊的大小、位置和開挖順序，根據開挖場地、工作面條件、地下室平面與深淺及施工工期而定。分塊開挖即開挖一塊，施工一塊混凝土墊層或基礎，必要時可在已封底的坑底與圍護結構之間加設斜撐，以增強支護的穩定性。

（3）盆式挖土。盆式挖土是先分層開挖基坑中間部分的土方，基坑周邊一定范圍內的土暫不開挖，如圖1-13所示。開挖時，可視土質情況按1∶1～1∶1.25放坡，使之形成對四周圍護結構的被動土反壓力區，以增強圍護結構的穩定性，待中間部分的混凝土墊層、基礎或地下室結構施工完成之后，再用水平支撐或斜撐對四周圍護結構進行支撐，并突擊開挖周邊支護結構內部分被動土區的土，每挖一層支一層水平橫頂撐如圖1-14所示，直至坑底，最后澆筑該部分結構混凝土。本法對支護擋墻受力有利，時間效應小，但大量土方不能直接外運，需集中提升后裝車外運。

（4）中心島式挖土。中心島式挖土是先開挖基坑周邊土方，在中間留土墩作為支點搭設棧橋，挖土機可利用棧橋下到基坑挖土，運土的汽車也可利用棧橋進入基坑運土，可有效加快挖土和運土的速度，如圖1-15所示。土墩留土高度、邊坡的坡度、挖土分層與高差應經仔細研究確定。挖土也是采用分層開挖的方式，一般先全面挖去一層，然后中間部分留置土墩，周圍部分分層開挖。挖土多用反鏟挖土機，如基坑深度很大，則采用向上逐級傳遞方式進行土方裝車外運。整個土方開挖順序應遵循“開槽支撐，先撐后挖，分層開挖，防止超挖”的原則。

深基坑在開挖過程中，隨著土的挖除，下層土因逐漸卸載而有可能回彈，尤其在基坑挖至設計標高后，如擱置時間過久，回彈更為顯著。如彈性隆起在基坑開挖和基礎工程初期發展很快，將加大建筑物的后期沉降。因此，對深基坑開挖后的土體回彈，應有適當的估計，如在勘察階段，土樣的壓縮試驗中應補充卸荷彈性試驗等；還可以采取結構措施，在基底設置樁基等，或事先對結構下部土質進行深層地基加固。施工中減少基坑彈性隆起的一個有效方法是把土體中有效應力的改變降低到最小，具體方法有加速建造主體結構，或逐步利用基礎的重量來代替被挖去土體的重量。

二、土方邊坡

開挖土方時，邊坡土體的下滑力產生剪應力，此前應力主要由土體的內摩阻力和內聚力平衡，一旦土體失去平衡，邊坡就會塌方。為了防止塌方，保證施工安全，在基坑（槽）開挖查過一定限度時，土壁應放坡開挖，或者加以臨時支撐或支護以保證土壁的穩定。

土方邊坡的大小主要與土質、開挖深度、開挖方法、邊坡留置時間的長短、邊坡附近的各種荷載狀況及排水情況有關。

一般情況下，黏性土的邊坡可陡些，砂性土則應平緩些。當基坑周邊有主要建筑物時，邊坡應取1∶1.0～1∶1.5。

根據《土方與爆破工程施工及驗收規范》（GB50201—2012）規定，土質均勻且地下水水位低于基坑（槽）或管溝底面標高時，其挖方邊坡可做成直立壁不加支撐。挖方深度應根據土質確定，但不宜超過下列規范中的規定值：

（1）密實、中密的砂土和碎石類土（充填物為砂土）1.0m；

（2）硬塑、可塑的輕粉質黏土及粉質黏土1.25m；

（3）硬塑、可塑的黏土和碎石類土（充填物為黏性土）1.5m；

（4）堅硬的黏土2.0m。

基坑（槽）或管溝挖好后，應及時進行地下結構和安裝工程施工，在施工過程中，應經常檢查坑壁的穩固狀態。對地質條件良好、土質均勻且地下水水位低于基坑（槽）或管溝底標高時，挖方深度在5m以內不加支撐的邊坡最大坡度應符合表1-6的規定。

永久性挖方邊坡應按設計要求放坡。對使用時間較長的臨時性挖方邊坡坡度，在坡體整體穩定情況下，如地質條件良好、土質較均勻、高度在10m以內的應符合表1-7的規定。

三、淺基坑（槽）支護

淺基坑（槽）的常用支撐方法見表1-8、表1-9。

四、基坑邊坡保護

當基坑邊坡高度較大，施工工期和暴露時間較長時，易于疏松或滑塌。為防止基坑邊坡因氣溫變化，或失水過多而疏松或滑塌；或防止坡面受雨水沖刷而產生溜坡現象。應根據土質情況和實際條件采取邊坡保護措施，以保護基坑邊坡的穩定。常用基坑坡面保護方法如下。

1．薄膜或砂漿覆蓋法

對基礎施工期較短的臨時性基坑邊坡，采取在邊坡上鋪塑料薄膜，在坡頂及坡腳用草袋或編織袋裝土壓住；或在邊坡上抹水泥砂漿2～2.5cm厚保護。為防止薄膜脫落，在上部及底部均應搭蓋不少于80cm，同時，在土中插適當錨筋連接，在坡腳設排水溝，如圖1-16（a）所示。

2．掛網或掛網抹面法

對基礎施工工期短、土質較差的臨時性基坑邊坡，可在垂直坡面楔入直徑為10～12mm、長度為40～60cm的插筋，縱橫間距為1m，上鋪20號鋼絲網，上下用草袋或編織袋裝土或砂壓住，或在鋼絲網上抹2.5～3.5cm厚的M5水泥砂漿。在坡頂坡腳設排水溝[圖1-16（b）]。

3．噴射混凝土或混凝土護面法

對鄰近有建筑物的深基坑邊坡，可在坡面垂直楔入直徑為10～12mm、長度為40～50cm的插筋，縱橫間距為1m，上鋪20號鋼絲網，在表面噴射40～60mm厚的C15細石混凝土直到坡頂和坡腳；也可不鋪鋼絲網，而坡面鋪?4～6mm@250～300mm鋼筋網片，澆筑50～60mm厚的細石混凝土，表面抹光，如圖1-16（c）所示。

4．土袋或砌石壓坡法

對深度在5m以內的臨時基坑邊坡，在邊坡下部用草袋或編制袋裝土堆砌或砌石壓住坡腳。在坡頂設擋水土堤或排水溝，防止沖刷坡面，在底部做排水溝，防止沖壞坡腳，如圖1-16（d）所示。

五、深基坑支護

深基坑支護按照接受力不同可分為重力式支護結構、非重力式支護結構和邊坡穩定式支護結構。

1．重力式支護擋墻

（1）深層攪拌水泥土樁擋墻。該法是用特制進入土層深處的深層攪拌機將噴出的水泥漿固化劑與地基土進行原位強制拌和形成的水泥土樁，水泥土樁相互搭接一起硬化后即形成具有一定強度的壁狀擋墻，既可以擋土又可以形成隔水帷幕。如圖1-17所示，平面呈現任意形狀，開挖深度一般不超過6m，比較經濟。水泥土的物理性質取決于水泥摻入量。

（2）旋噴樁擋墻。該法是鉆孔后將鉆桿從地基土深處逐漸上提，與此同時，利用鉆桿端部的旋轉噴嘴，將水泥漿固化劑高壓噴入地基土中形成水泥土樁，樁體相互搭接形成擋墻。它與深層攪拌水泥土樁一樣，屬于重力式擋墻，只是形成水泥樁的工藝不同。在旋噴樁施工時，要控制好鉆桿的上提速度、噴射壓力與噴射量，以保證施工質量。

2．非重力式支護擋墻

（1）鋼板樁。常用的鋼板樁有槽鋼鋼板樁和熱軋鎖口鋼板樁。鋼板樁由大規格的槽鋼并排或正反扣搭接組成。槽鋼長度為6～8m，型號依照計算確定。其抗彎能力較弱，多用于深度不超過4m的基坑，頂部需設置一道拉錨或支撐，以提高抗彎能力。常用鋼板樁截面形式（圖1-18）有U形、Z形、一字形、H形組合形。常用U形和Z形。當基坑深度較大時，常用H形組合形鋼板樁，U形鋼板樁可以用于5～10m的基坑。

鋼板樁具有一次性投資較大、施工工期短，可以重復使用的特點。特別在軟土地區，鋼板樁打設方便，有一定擋水能力，打設后可以立即開挖。鋼板樁柔性較大，當基坑較深、支撐工程量較大時，坑內施工難度就會隨之增加，特別應注意鋼板用后拔樁帶土，拔樁后會形成孔隙帶，若處理不當將會引起土層移動，給施工結構及周邊設施帶來危害。

（2）H形鋼支柱擋板支護擋墻。支護擋墻支柱按照一定間距打入土中，支柱之間設置木擋板或其他擋土設施（隨挖土逐步加設），支柱和擋板可以回收使用，較為經濟。其適用于土質較好、地下水水位較低的地區，其在國內外應用較多。

（3）鋼筋混凝土排樁擋墻。在開挖基坑的周邊，采用鋼筋混凝土鉆孔灌注樁、沉管灌注樁，待混凝土達到設計要求后開挖基坑，在挖出的護壁上設置一道或幾道腰梁并與支撐或拉桿連接，在樁頂部設置鋼筋混凝土圈梁以增強整體性。鋼筋混凝土排樁擋墻剛度較大、護彎能力較強、變形相對較小，有利于保護周圍建筑，價格較低，經濟效益較好。但施工工藝難以做到樁之間相切，樁之間留有100～150mm的間隙，擋水能力較差，需要另做防水帷幕。目前，常在樁級相隔100mm左右處施工兩排深層攪拌水泥土樁，或樁之間施工豎根樁、注漿止水。

鋼筋混凝土鉆孔灌注樁常用的樁徑為?600～1100mm，深度為7～13m的基坑，多在兩層地下室及以下的深坑支護結構中優先選用；沉管灌注樁常用樁徑為?500～800mm，多用于深度為10m以上的基坑。

（4）地下連續墻。地下連續墻現已成為深基坑的主要支護結構擋墻之一，常用的厚度為600mm、800mm、1000mm。地下連續墻使用特殊挖槽設備，利用水泥漿護壁沿地下結構邊墻開挖狹長深槽，在槽內放置預制鋼筋籠并澆筑水下混凝土，筑成一段混凝土墻體，然后將若干段墻體連接成整體，形成連續墻體。地下連續墻可以截水防滲或擋土承重，強度高、剛度大，不僅可以用于深基坑支護結構，而且采取一定結構構造措施后可以用作地下工程的部分結構，一定條件下大幅度減少工程總造價，并可以結合“逆作法”施工，在地下室頂板完成后，同時，進行多層地下室和地面高層房屋的施工，縮短施工總工期。

3．土層錨桿

土層錨桿是一種受拉桿件，其一端錨固在穩定的地層中，另一端與支護結構的擋墻相連接，將支護結構和其他結構所承受的荷載（土壓力、水壓力以及水上浮力等）通過拉桿傳遞到錨固體上，再由錨固體將傳來的荷載分散到周圍穩定的地層中。

利用土層錨桿支護結構在基坑施工可以實現坑內無支撐，開挖土方和地下結構施工不受支撐干擾，施工作業面寬敞，在高層建筑深基坑工程中的應用已日益增多。

錨桿支護體系由支護擋墻、腰梁（圍檁）及托架、錨桿三部分組成，如圖1-19所示。腰梁將作用于支護擋墻的水、土壓力傳遞給錨桿，并使各桿的應力通過腰梁得到均勻分配。錨桿由錨頭、拉桿（拉索）和錨固體三部分組成。

（1）土層錨桿類型。

1）一般注漿圓柱體（壓力為0.3～0.5MPa）。孔內注水泥漿或水泥砂漿，適用于拉力不高的臨時性錨桿，如圖1-20（a）所示。

2）擴大的圓柱體或不規則體，采用壓力注漿，壓力從2MPa（二次注漿）到5MPa（高壓注漿）左右，在黏土中形成較小的擴大區，在無黏性土中可以形成較大的擴大區，如圖1-20（b）所示。

3）孔內沿長度方向擴一個或幾個擴大頭的圓柱體，采用特制擴孔機械通過中心桿壓力將擴張刀具緩緩張開削土成型而成，在黏性土及先黏性土中都適用，如圖1-20（c）所示。

（2）土層錨桿的施工。土層錨桿的施工包括鉆孔、拉桿安裝、注漿、張拉和錨固等工作。

1）鉆孔。旋轉式鉆孔機、沖擊式鉆孔機、旋轉沖擊式鉆孔機均可用于土層錨桿的鉆孔，主要根據土質、鉆孔深度和地下水的情況進行選擇。

土層錨桿孔壁要求平直，以便安放鋼拉桿和灌注水泥漿。孔壁不得坍塌和松動，不得影響鋼拉桿和土層錨桿的承載能力。鉆孔時，不得使用膨潤土循環泥漿護壁，以免在孔壁上形成泥皮，降低錨固體與土壁之間的摩阻力。

2）拉桿安裝。土層錨桿用的拉桿，常用的有鋼管、粗鋼筋、鋼絲束和鋼絞線。為將拉桿安置在鉆孔中心并防止入孔時攪動孔壁，應當沿拉桿每隔1.5～2m布設一個定位器。

3）注漿。錨孔注漿是土層錨桿施工的重要工序之一。注漿的目的是形成錨固段，并防止拉桿腐蝕。錨桿注漿宜用強度不低于42.5級的普通硅酸鹽水泥，注漿常用水膠比為0.4～0.5的水泥漿，或灰砂比為1∶1～1∶1.2、水膠比為0.38～0.45的水泥砂漿。

注漿可分為一次注漿和二次灌漿。

①一次注漿是用泥漿泵通過一根注漿管自孔底起開始注漿，待漿液流出孔口封堵，穩壓數分鐘后注漿結束。

②二次注漿是同時裝入兩根注漿管，兩根注漿管分別用于一次注漿和兩次注漿。一次注漿管注完予以回收，二次注漿用注漿管管底封堵嚴密，從管端起向上沿錨固段每隔1～2m做一段花管，待一次注漿初凝后，即可進行二次壓力注漿。二次注漿為劈裂注漿，二次漿液沖破一次注漿體，沿錨固體與土的界面向土體擠壓劈裂擴散，使錨固體直徑加大、徑向壓力增大，顯著提高土錨的承載力。

4）張拉和錨固。錨桿壓力灌漿后，待錨固段的強度大于15MPa，并達到設計強度等級的75%后方可進行張拉。

4．土釘墻

土釘墻是采用土釘加固的基坑側壁土體與護面等組成的結構。其將拉筋全部插入土體內部與土粘結，并在坡面上噴射混凝土，從而形成加筋土體加固區帶，用以提高整個原位土體的強度并限制其位移，同時，增強基坑邊坡坡體的自身穩定。

按照施工方法的不同，土釘墻可分為鉆孔注漿型土釘墻、打入型土釘墻和射入型土釘墻三類。

（1）土釘墻的構造。土釘墻的構造如圖1-21所示，構造要求如下：

1）土釘墻的墻面坡度不宜大于1∶0.1；

2）土釘鋼筋材料宜采用16～32mm的HRB335級以上的螺紋鋼筋，鉆孔直徑宜為70～120mm，長度為開挖深度的0.5～1.2倍，間距宜為1～2m，與水平面的夾角宜為5°～20°;

3）注漿材料宜采用水泥漿或水泥砂漿，其強度不宜低于M10；

4）土釘應當與面層有效連接，設置承壓板或加強鋼筋等構造，承壓板或加強鋼筋應當與土釘墻焊接連接；

5）噴射混凝土面層中宜配置鋼筋網，鋼筋直徑宜為6～10mm的HPB300級，間距宜為150～300mm，坡度上下段鋼筋網搭接長度應當大于300mm，噴射混凝土強度等級不宜低于C20，面層厚度不宜小于80mm；

6）土釘墻墻頂應當采用砂漿或混凝土護面，在坡頂和坡腳應當設置排水措施。

（2）土釘墻的特點。

1）安全可靠。當基坑邊坡直立高度超過臨時高度，或坡頂有較大荷載以及環境因素有所變化時，都會引起基坑邊坡失穩，這是由于土體自身的抗剪能力低，抗拉強度很低，而土釘墻由于在原位土體內增設一定長度與分布密度的錨固體，使之與土體牢固結合并共同工作，從而彌補了土體自身強度的不足。

土釘墻還能增強土體破壞的延性，改變基坑邊坡破壞時突然塌方的性質，在超荷載作用下的變形特征表現為持續漸進性破壞，即使在土體內已出現局部剪切面和張拉裂縫，并隨著超荷增加而擴展，但仍然可以持續很長時間不發生整體塌滑，從而為土體加固、排除險情提供充裕時間，并使相應的加固方法簡單易行。

2）可縮短基坑施工工期。土釘墻不同于排樁擋墻等支護體系，其可以與土方開挖同期施工，還可以與土方開挖形成流水施工。

3）施工機具簡單、易于推廣。設置土釘采用的鉆孔機具及噴射混凝土設備都屬于可以移動的小型機械，它們移動靈活，振動小、噪聲低，在城市地區施工具有明顯優勢，具有鉆孔、灌漿、面層噴射混凝土等技術工藝，易于掌握，普及性強。

4）經濟效益較好。土釘墻材料用量遠低于排樁擋墻，成本低于灌注樁支護。

（3）土釘支護的施工。土釘支護的施工過程主要包括以下幾個方面：

1）作業面開挖。土釘墻施工是隨著工作面開挖分層施工的，每層開挖的最大深度取決于該土體可以直立而不破壞的能力，開挖高度一般與土釘豎向間距相匹配，每層開挖的縱向長度取決于交叉施工期間保持坡面穩定的坡面面積和施工流程的相互銜接程度。

2）成孔。成孔采用螺旋鉆、沖擊鉆、地質鉆機等機械成孔，鉆孔直徑為70～120mm。成孔時，必須按照設計圖紙的縱向、橫向尺寸及水平面夾角的規定進行鉆孔施工。

3）置筋。在置筋前，最好采用壓縮空氣將孔內殘留及擾動的廢土清除干凈。放置鋼筋應當平直，必須除銹、除油，保證鋼筋在孔中的位置，每隔2～3m在鋼筋上焊置一個定位架。

4）注漿。注漿采用水泥漿或水泥砂漿，水泥漿水膠比為0.38～0.5，水泥砂漿配合比為1∶0.8或1∶1.5。利用注漿泵注漿，注漿管插入距孔底0.2～0.5m處，孔口設置止漿塞，以保證注漿飽滿。

5）噴射混凝土面層。一般情況下，為了防止土體松弛和崩解，必須盡快做第一層噴射混凝土。根據地層的性質，可以在放置土釘之前做，也可以在放置土釘之后做。對于臨時性支護來說，面層可以做一層，厚度為50～150mm；對永久性支護則多用兩層或三層，厚度為100～300mm。兩次噴射作業之間應留一定的時間間隔，第一次噴射后鋪設鋼筋網，并使鋼筋與土釘牢固連接。為使施工搭接方便，每層下部300mm暫不噴射，并應做好45°的斜面形式。在此之后再噴射混凝土，并要求其表面平整、濕潤、具有光澤，噴射完成終凝2h后進行灑水養護3～7d。