记忆宫殿｜S07 基坑支护与开挖

总原则：地质条件、现场条件允许时，通常采用放坡开挖；放坡以控制分级坡高和坡度为主，必要时辅以局部支护和防护措施，放坡设计与施工时应考虑雨水的不利影响。

坡率法：条件许可时应优先采取，控制边坡的高度和坡度；一句话定义——无须对边坡整体进行加固而能达成自身稳定的一种人工边坡设计方法（与支护结构的本质区别就在"无须加固"）。

形式与平台：按是否设置分级过渡平台分一级放坡和分级放坡；分级过渡平台宽度——岩石边坡不宜小于零点五米、土质边坡不宜小于一米；不同土层处做成折线形边坡或留置台阶。

失稳本质与稳定控制：当基坑边坡土体中的剪应力大于土体的抗剪强度时，边坡就会失稳坍塌；据土层物理力学性质及边坡高度确定坡度；严格按照设计坡度开挖、不得挖反坡；基坑周围影响边坡稳定的范围内对地面采取防水、排水、截水等防护措施，防止雨水等地面水浸入土体，保持基底和边坡的干燥。

护坡四招：叠放砂包或土袋；水泥砂浆或细石混凝土抹面（人工修平坡面后抹面，厚三十到五十毫米，水泥砂浆砌筑砖石护坡脚，坡面水引入基坑排水沟，预留泄水孔且间距不宜大于三米）；挂网喷浆或混凝土（挂钢筋网或钢丝网后喷射水泥砂浆或细石混凝土，厚五十到六十毫米）；其他——锚杆喷射混凝土护面、塑料膜或土工织物覆盖坡面。

坡顶禁令：严禁在基坑边坡坡顶较近范围堆放材料、土方和其他重物以及停放或行驶较大的施工机械（正确做法是材料离基坑边一定距离，且不超过设计允许荷载）。

应急三招：边坡有失稳迹象时，应及时采取削坡、坡顶卸荷、坡脚压载或其他有效措施——削坡减小下滑力、卸荷减小下滑力、压载增大抗滑力。

降雨经验数：软土地区施工经验表明，降雨可能使土坡的安全系数降低百分之四十到百分之五十；施工期间特别是雨天必须制定监护与保护措施。

适用与特点：经济、简便、施工快速、无须大型施工设备；适用于地下水位以上或经降水的非软土基坑（三个限定：水位以上、降水后、非软土）。

禁用：当基坑潜在滑动面内有建筑物、重要地下管线时，不宜采用土钉墙。

几何三数：坡比不宜大于一比零点二；土钉水平间距和竖向间距宜为一到二米；倾角宜为五度到二十度；基坑较深、土的抗剪强度较低时，坡比和间距都应取小值。

成孔注浆数：成孔直径宜取七十到一百二十毫米；钢筋直径宜取十六到三十二毫米；沿土钉全长设对中定位支架、间距一点五到二点五米；保护层厚度不宜小于二十毫米；注浆材料可采用水泥浆或水泥砂浆，强度不宜低于二十兆帕。

面层（土钉墙高度不大于十二米时）：喷射混凝土设计强度等级不应低于 C25，面层厚度宜取八十到一百毫米；面层中应配置钢筋网和通长的加强钢筋，土钉与加强钢筋宜采用焊接连接。

两个时间：喷射混凝土终凝两小时后应及时喷水养护；应在土钉、喷射混凝土面层的养护时间大于两天后，方可下挖基坑（案例高频陷阱："喷完第二天就开挖下一层"是错的）。

纵向放坡：长条形基坑开挖过程中通常考虑纵向放坡，目的一是保证开挖安全、防止滑坡，二是保证出土运输方便；坑内纵向放坡是动态的边坡，安全性在施工时常被忽视、非常容易产生滑坡事故，一旦坍塌可能冲断横向对撑并导致基坑失稳。

坡陡与沉降规律：地铁车站基坑纵向放坡较陡处，往往也是坑外地表纵向差异沉降较大处；土坡越缓，沉降曲线越平缓；基坑附近有需要保护的管线或建筑时，应减缓该处坡度。

复合土钉墙三条：宜采用钢绞线锚杆；预应力锚杆应设置自由段、自由段长度应超过土钉墙坡体的潜在滑动面；锚杆与喷射混凝土面层之间设置腰梁连接、紧密接触；注浆时注浆管端部至孔底的距离不宜大于二百毫米。

门类：围护结构一般是在开挖面基底下有一定插入深度的桩、墙结构；我国应用较多的有排桩、地下连续墙、重力式挡墙，以及这些结构的组合形式。

钻孔灌注桩：对悬臂式排桩，桩径宜大于或等于六百毫米；对拉锚式或支撑式排桩，桩径宜大于或等于四百毫米；排桩的中心距不宜大于桩直径的两倍；桩身混凝土强度等级不宜低于 C25，排桩顶部应设置混凝土冠梁；应在混凝土终凝后，再进行相邻桩的成孔施工。

SMW 工法桩（型钢水泥土搅拌墙）：利用搅拌设备就地切削土体，注入水泥类混合液搅拌形成均匀的水泥土搅拌墙，然后在墙中插入型钢，形成劲性复合围护结构；水泥土搅拌桩直径宜采用六百五十、八百五十、一千毫米；内插型钢宜采用 H 型钢；搅拌桩二十八天龄期无侧限抗压强度不应小于设计要求且不宜小于零点五兆帕。

咬合式排桩：采用软切割工艺施工时，加筋桩应在非加筋桩初凝前进行施工并确保相互咬合；垂直度允许偏差应为百分之零点三；抓斗在套管内取土时，套管底部应始终位于抓土面下方，且抓土面与套管底的距离应大于一米（防止塌孔）。

重力式水泥土挡墙：宜采用水泥土搅拌桩相互搭接成格栅状结构形式，也可采用搭接成实体的结构形式；采用格栅形式时要满足面积转换率——对淤泥质土不宜小于零点七、对淤泥不宜小于零点八；采用重力式结构，开挖深度不宜大于七米；二十八天无侧限抗压强度不宜小于零点八兆帕；需增加墙体抗拉性能时，可在桩内插入钢筋、钢管等杆筋，插入深度宜大于基坑深度并应锚入面板内，面板厚度不宜小于一百五十毫米。

优点：施工时振动小、噪声低，墙体刚度大，对周边地层扰动小；可适用于多种土层。

槽段：一字形槽段长度宜取四到六米；当成槽施工可能对周边环境产生不利影响或槽壁稳定性较差时，应取较小的槽段长度。

导墙五大作用：①挡土——单元槽段挖完之前起挡土作用；②基准——作为测量挖槽标高、垂直度和精度的基准；③承重——挖槽机械轨道的支承、钢筋笼接头管等搁置的支点；④存蓄泥浆——稳定槽内泥浆液面；⑤其他——防止泥浆漏失、阻止雨水流入槽内，邻近建筑时起一定补强作用。

泥浆双控：泥浆液面始终保持在导墙面以下二十厘米，并高出地下水位一米（低于导墙是防溢出、高于水位是保压力差稳槽壁，口诀"低于导墙、高于水位"）；地下水位高的土层须将导墙提高，以保持泥浆面距地下水位一米，导墙提高后两边要填土找平。

槽段接头：宜采用圆形锁口管接头、波纹管接头、楔形接头、工字钢接头或混凝土预制接头等柔性接头；当地下连续墙作为主体地下结构外墙、且需要形成整体性墙体时，宜采用刚性接头。

作用与传力路径：支撑结构起减小围护结构变形、控制墙体弯矩的作用，分为内支撑和外拉锚两种形式；在软弱地层的基坑工程中，支撑结构承受围护墙所传递的土压力、水压力，应力传递路径是围护（桩）墙 → 围檩（冠梁） → 支撑。

材料与体系：内支撑材料有钢撑、钢管撑、钢筋混凝土撑、钢与钢筋混凝土的混合支撑；现浇钢筋混凝土支撑体系刚度大、变形小，但需要养护时间、不能立即受力、拆除麻烦；钢结构支撑体系通常为装配式，可以立即施加预应力、可重复用，但刚度相对小、节点多。

施工四规：①施工与拆除顺序应与设计一致，必须坚持先支撑后开挖的原则；②围檩与围护结构之间紧密接触、不得留有缝隙，如有间隙应用强度等级不低于 C30 的细石混凝土填充密实或采用其他可靠连接措施；③钢支撑应按设计要求施加预压力，当监测到预加压力出现损失时，应再次施加预压力；④支撑拆除应在替换支撑的结构构件达到换撑要求的承载力后进行，当主体结构的底板和楼板分块浇筑或设置后浇带时，应在分块部位或后浇带处设置可靠的传力构件。

外拉锚锚杆五条：①基坑工程中锚拉结构宜采用钢绞线锚杆，承载力要求较低时也可采用钢筋锚杆；当环境保护不允许锚杆杆体滞留在地层内时，应采用可拆芯钢绞线锚杆；②在易塌孔的松散或稍密的砂土、碎石土、粉土、填土层，高液性指数的饱和黏性土层，高水压力的各类土层中，宜采用套管护壁成孔工艺；③锚杆注浆宜采用二次压力注浆工艺；④锚杆锚固段不宜设置在淤泥、淤泥质土、泥炭、泥炭质土及松散填土层内；⑤复杂地质条件下，应通过现场试验确定锚杆的适用性。

基本要求五条：①根据支护结构设计、降水或隔水要求，确定基坑开挖方案；②基坑周围地面应设排水沟，且应避免雨水、渗水等流入坑内，基坑内也应设置必要的排水设施；放坡开挖时，应对坡顶、坡面、坡脚采取降水排水措施；③软土基坑必须分层、分块、对称、均衡地开挖，分块开挖后必须及时支护；对于有预应力要求的钢支撑或锚杆，还必须按设计要求施加预应力；当基坑开挖面上方的支撑、锚杆和土钉未达到设计要求时，严禁向下开挖；④必须采取措施防止开挖机械等碰撞支护结构、格构柱、降水井点或扰动基底原状土；⑤当开挖揭露的实际土层性状或地下水情况与设计依据的勘察资料明显不符，或出现异常现象、不明物体时，应停止开挖，在采取相应措施后方可继续开挖。

六种异常情况——必须立即停止开挖并立即查清原因、及时采取措施后方可继续施工：①支护结构的内力超过其设计值或突然增大；②围护结构或隔水帷幕出现渗漏，或基坑出现流土、管涌现象；③开挖暴露出的基底出现明显异常（黏性土强度明显偏低或砂性土层水位过高导致开挖施工困难）；④围护结构发生异常声响；⑤边坡或支护结构出现失稳征兆；⑥基坑周边建（构）筑物等变形过大或已经开裂。

开挖方法：浅层土方一般采用短臂挖掘机及长臂挖掘机直接开挖、出土；深层土方开挖有机械和运输车辆停靠在基坑边缘或下至基坑内施工两种；软弱饱和土层承载力低，可采用多台挖机分台阶开挖、长臂挖机开挖或小型挖掘机配合垂直提升设备出土；坑底以上零点三米的土方采用人工开挖。

分块开挖原则十二字：分段分层、由上而下、先支撑后开挖；兼作盾构始发井的车站，一般从两端或一端向中间开挖，以方便端头井的盾构始发。