3-2-13 明挖法基坑开挖技术
1 前言
1.1 明挖法基坑开挖概述
明挖法基坑开挖分为基坑放坡开挖及在基坑周边施作围护结构后垂直开挖两大类。
放坡开挖的基坑视地质情况确定合理的边坡坡率，一般还需要对边坡采取如钢筋网、锚杆（管）、喷射混凝土、加劲肋等加固措施来保证基坑的安全、稳定。该法施工简单，造价低。
设置围护结构的基坑开挖是预先在基坑周边设置竖向的围护结构，在围护结构的保护下进行基坑开挖，开挖时，视基坑深度一般需要设置数道内支撑以达到控制围护结构的变形和稳定的目的。目前，根据地质情况，一般采用的围护结构有钻（挖）孔排桩、连续墙、SMW桩、咬合桩等。
1.2 适用范围
在施工场地较宽阔，周边结构物对施工限制少的条件下，适于采用基坑放坡开挖。城市施工场地狭小，周边结构物对施工限制大，则要采用设置围护结构后进行基坑开挖。
2 明挖法基坑开挖施工工艺
放坡开挖的基坑采用在端头设运输坡道，视基坑尺寸和边坡支护情况分层、分段、分块开挖和支护，施工简单，在此不做赘述。
城市地铁基坑开挖为了控制变形一般都设有围护结构，土方开挖及内支撑是基坑的主要施工工序，对工程工期、质量、安全具有重大影响。土方开挖根据工程结构基坑规模、几何尺寸、围护及内支撑体系的布置、地基加固和施工条件等要求，严格按照“时空效应”规律，采用分段、分层、分块、对称、平衡、限时支撑的原则进行施工，并确定各工序的时限，保证基坑和周边建筑物安全。
⑴分段、分层
分段：对于地铁基坑，每一开挖小段的分段长度大约为6.0m。
分层：土方开挖分层厚度与内支撑竖向间距一致。
⑵对称、平衡、限时
对称、平衡：基坑土方每小段开挖由中心向两侧对称开挖，两侧的开挖高度一致，起到两侧基坑开挖平衡，保证围护结构均匀受力和方便及时架设支撑。
限时：基坑每开挖层段开挖时间一般不超过10小时，随即在6小时以内安装支撑（斜撑段总时间控制在20小时内），并及时施加支撑预应力。
2.1 工艺流程
2.1.1 基坑开挖竖向顺序
开挖遵循“分段分层、由上而下、先支撑后开挖”的原则，每段从上到下分层开挖，开挖步序如下：
⑴开挖至第一道钢支撑下一定位置，一般采用50cm，架设第一道内支撑；
⑵依次开挖至第二层，架设第二道支撑，如此反复；
⑶开挖至基坑底，人工检底30cm，及时处理基底。
2.1.2 基坑开挖纵向顺序
纵向开挖顺序与基坑完成时间要求、基坑开挖现场条件有关，一般分为：从两端向中间两个工作面对向开挖，或从中间向两端两个工作面反向开挖，或从一端向另一端一个工作面独头开挖。2.2 前期准备
基坑开挖前须完成下列准备工作。
⑴按设计技术标准、地质资料以及周围建筑物和地下管线资料等，做好基坑施工组织设计和施工操作规程，制定出开挖步序，并严格遵照执行。
⑵对基坑周边30m范围内的建筑物进行调查，并对基坑、周围建筑物、地面及地下管线等编制详细的监控和保护方案，预先做好监测点的布设、初始数据的测试和检测仪器的调试工作。
⑶对开挖中可能遇到的渗水、边坡稳定、涌泥流砂等现象，提出应急措施预案并提前进行相关的物资储备。
⑷按设计要求备足支撑，并为出土、运输和弃土创造条件，确保连续开挖。
⑸配备足够的开挖及运输机械设备，做好机械的检测、维修保养等工作，确保机械正常作业。
⑹地基加固达到强度要求，在基坑开挖前15～30天左右提前预降水，并准备好地面排水及基坑内抽排水系统。
⑺采用爆破作业时，事先编制爆破施工组织方案，报城市主管部门及公安部门批准。
2.3 土方开挖
2.3.1 中间段土方开挖
⑴开挖方法
挖土时采用盆式开挖，每段开挖时先挖中间土，最后挖两侧土，每挖出一根支撑位置，及时安装支撑，待支撑安装好后，再开挖下一段土体。
第一层开挖：根据场地情况，合理布置开挖及运输设备，按照施工顺序进行开挖，每挖完一小段立即安装该段支撑，直至第一层土挖完。
第二、三层土开挖：在基坑外布置挖掘机挖土装车，并安排挖掘机下入基坑配合翻挖土，挖深不低于该层支撑的底面。待支撑安装结束后，再施工下一段落。
第四以下层土开挖：当挖掘机在基坑顶部不能进行挖装作业时，采用基坑内挖掘机翻挖土方，在基坑顶部布置吊车带抓斗或可伸缩式挖掘机进行装土。
中间段土方开挖工况如图2-1。
⑵土方开挖要点
做好坑内排水，按照规定步序开挖，避免超挖，按规定随挖随撑，减少基坑暴露时间。
坑顶堆载符合规定及计算要求，适当隔离振动荷载。
在设计坑底标高以上20～30cm的土方采用人工开挖；开挖时，集中劳动力和配套设备，开挖一片，铺设一片垫层，及时封闭坑底。对局部超挖处按规定填实。
2.3.2 端头井开挖
⑴采用岛式开挖法施工时，端头井土方开挖按先角边再中间的原则进行。先挖标准段②区，支撑完毕后以小挖掘机沿墙边挖至端头井内角，将土方转移到⑥区装土，开挖完②区后作斜撑和角撑，支撑完毕后再开挖③区，支撑第二、三根支撑。
如此类推，直至完成⑥区开挖支撑后进行下一层施工。
⑵采用盆式开挖法施工时，即先撑好标准段内的2根对撑，然后依次对称分层开挖斜支撑区域的土体，并按照分层及时施工斜撑。
端头土方开挖施工顺序见图2-2。
2.4 石方开挖
中风化、微风化石方开挖采用浅眼松动微差控制爆破。
爆破前，必须进行爆破方案设计。根据基坑周边环境对爆破震动的要求，结合类似工程实际经验，采取“多打孔、少装药、短进尺、弱震动”的浅眼松动微差控制爆破的方法。在靠近坑壁部位进行预留控制，同时沿基坑轮廓线布设减震孔，以取得良好的爆破效果，减少爆破对和围护结构的伤害。
由于爆破过程中部分炸药能量转化为地震波，同时产生一定飞石、冲击波、爆破毒气和噪音，影响建筑物、工业设施及生命财产的安全，必须采取严格的防范措施加以保护，确保爆破安全。
2.5基坑排水
⑴地面排水
基坑顶部沿围护结构设排水沟，用于承接基坑抽排水及地面雨水，经过沉淀池后，排入下水道。在围护结构边缘修筑挡水缘，防止地表水倒灌入基坑内。
从基坑内抽出的水，由于含有一定量的泥砂，采用在基坑两侧设置沉淀池。沉淀池一般由三个
