第2讲：明挖法施工

明挖法就是从地面向下开挖基坑，在坑内修筑结构再回填恢复地面。按深度分，开挖深度小于5m含5m的为浅基坑可放坡开挖，大于5m或虽未超5m但地质条件和周围环境复杂的为深基坑。按支护方式分，放坡开挖适合场地开阔土质好深度不大的情况；悬臂式支护用于较浅土质较好的基坑；内支撑支护适合软弱地层和深大基坑；拉锚式支护用于场地条件允许设锚杆的基坑。

开挖前要做几件大事。编制专项施工方案，开挖深度超过3m含3m的基坑就要编方案，超过5m含5m的专项方案必须组织专家论证，这个"含5m"的界限很多同学记混，3m是编方案的起点5m是论证的起点，两个数字务必分清。还要完成地质勘察，查明基坑影响范围内的土层分布、地下水条件、地下管线和周边建构筑物；对影响范围内的管线迁改或保护；平整场地设置截水沟排水沟等防排水设施；布设监测点测读初始值，初始值要在开挖前至少连续测读2到3次取稳定值作为基准，没有初始值后续数据无法比较；准备好开挖设备运输道路和弃土场地。

基坑开挖必须遵循"开槽支撑、先撑后挖、分层开挖、严禁超挖"十六字原则，这是铁律，任何情况下都不能违反。具体来说，按设计要求分层分段对称均衡开挖，每层深度根据支护设计确定一般不超过2m，软土地层不超过1m；挖到支撑设计标高必须及时安装支撑并施加预应力，严禁超挖后补做支撑，这是基坑安全事故最常见的原因；机械开挖坑底保留200到300mm由人工清底，不能扰动基底原状土；基坑周边严禁超量堆载，边缘2m内不得堆载，2m外堆载不超过设计限值；做好降排水保持坑底干燥；挖到设计标高后及时组织验槽，合格后立即浇筑垫层混凝土减少暴露时间；开挖过程中发现位移过大、涌水、涌砂等异常情况立即停工，查明原因采取措施后再继续。

答题时如果考基坑开挖原则，这样写：遵循十六字原则，开挖前编专项方案超5m组织专家论证；分层分段对称开挖每层不超2m软土不超1m；挖到支撑标高及时安装支撑施加预应力严禁超挖；机械开挖留200到300mm人工清底不扰动原状土；坑边2m内不堆载2m外不超设计限值；及时验槽浇筑垫层封底；加强监测异常立即停工。先撑后挖不超挖，分层对称留老底；边二米不堆载，验槽封底要及时。

接下来说支护结构，这是明挖法的核心内容。常用类型有七种：排桩支护由灌注桩沿基坑侧壁排列组成，分悬臂式、锚拉式、内支撑式，适合深度较大土质较差的情况；地下连续墙在地下浇筑连续钢筋混凝土墙壁，刚度大止水性能好，适合深大基坑、软弱地层、周边环境保护要求高的工程，还能兼作主体结构外墙即两墙合一；SMW工法桩在水泥土搅拌桩内插入H型钢形成受力和止水复合结构，H型钢可回收经济性好；土钉墙在侧壁设密集土钉并喷射混凝土面板，适合地下水位以上土质较好的浅基坑，深度一般不超12m；钢板桩用于浅基坑临时支护，止水效果取决于锁口质量；水泥土重力式挡墙由搅拌桩搭接形成，适合开挖深度不超6m的软土基坑；内支撑包括钢支撑和混凝土支撑用于平衡围护墙侧压力。

排桩施工前要探明地下障碍物必要时清障，成孔根据地质选旋挖钻、冲击钻或回转钻，必须采取间隔成桩顺序，相邻桩施工间隔不小于36小时或等混凝土终凝，混凝土连续浇筑不中断超灌高度不小于0.5m，桩间止水用高压旋喷桩或水泥土搅拌桩并与排桩有效搭接，冠梁在排桩桩顶混凝土达到设计强度后施工将排桩连为整体，腰梁与排桩紧密接触空隙用混凝土或砂浆填实。

地下连续墙是重点中的重点，工艺流程必须掌握。导墙是施工的基准，深度一般1.5到2m，顶面高于地面100mm防止地表水流入，内侧净距比设计墙厚大40到60mm。泥浆具有护壁、携渣、冷却和润滑作用，液面始终高于地下水位0.5m以上且不低于导墙顶面0.3m，要定期检测泥浆比重、黏度、含砂率等性能指标。挖槽用液压抓斗或铣槽机分段开挖，槽段长度一般4到6m。清槽用泵吸法或气举法清除槽底沉渣，沉渣厚度永久结构不大于100mm临时结构不大于200mm，这个数字必须记牢。钢筋笼在平台上整体制作，采用双机抬吊整体吊装入槽，吊装过程中防止变形。水下混凝土采用导管法浇筑，导管埋深2到6m，混凝土超灌300到500mm。墙段接头常用接头管即锁口管法，接头管在混凝土初凝后终凝前适时拔出确保接缝质量。

内支撑方面，施工和拆除顺序必须和支护结构设计计算工况一致；钢支撑安装按设计要求施加预应力，一般为设计支撑轴力的50%到80%，安装后检查节点连接质量支撑与腰梁密贴；混凝土支撑必须达到设计强度后方可进行下方土方开挖；支撑拆除应在换撑结构或主体结构达到设计强度后进行，严禁在换撑条件未满足时拆撑；严禁在支撑上堆放重物或作为施工脚手架使用；钢支撑要采取防坠落措施。

考地连墙质量控制时按工艺顺序写：导墙深度1.5到2m顶面高100mm净距大40到60mm；泥浆液面高于地下水位0.5m以上不低于导墙顶面0.3m定期检测性能；随时观测槽壁稳定发现塌孔迹象及时处理；清槽后沉渣永久结构不大于100mm临时不大于200mm；钢筋笼整体制作双机抬吊防止变形；导管法浇筑埋深2到6m超灌300到500mm；接头管初凝后终凝前适时拔出。地连墙，导墙先，泥浆护壁液面高；清槽沉渣百毫米，导管浇筑超灌足。支撑选型看深度，软土深大连续墙；先撑后挖加预力，换撑达标才能拆。

第三块是基坑降水。降水目的有四个：使开挖面保持干燥便于土方开挖；提高土体抗剪强度增强基坑稳定性；防止坑底突涌、流砂、管涌等渗透破坏；减少围护墙侧向变形和坑底隆起。方法选择上，集水明排在基坑内设排水沟和集水井用水泵抽，适合地下水位较低水量不大的浅基坑，深基坑和软土地基不能用明排否则可能管涌流砂；轻型井点沿基坑四周埋井点管通过抽水设备降水，适合渗透系数0.1到20m/d的土层，单级降水深度3到6m多级6到12m；喷射井点利用喷射器产生真空抽水，降水深度8到20m；管井降水钻孔成井每井一泵，适合渗透系数1到200m/d水量丰富的含水层，降水深度不受限制；截水帷幕在地连墙、水泥土搅拌桩、高压旋喷桩等形成止水帷幕切断坑外地下水补给，坑内辅以降水。

降水井要在开挖前至少7到15天开始预降水，使水位降至开挖面以下0.5到1m，不能等开挖了才开始降水。井的深度间距数量根据水文地质条件计算确定。井点管安装保证滤网完好滤料回填密实防止涌砂，安装前检查滤网完好性和滤料级配。降水期间连续抽水不能随意停泵，要配备双电源或备用发电机防止断电导致水位回升引发涌水突涌。当降水可能危及周边环境安全时要采取截水帷幕或回灌措施，基坑外侧设回灌井保持坑外地下水位减少降水影响。工程结束后降水井要用水泥浆或水泥砂浆封堵密实，不能留下地下水通道。

第四块基坑监测，案例题高频考点。一级基坑应测项目有十项必须背熟：围护墙顶水平位移和竖向位移、深层水平位移即测斜、支撑轴力、立柱竖向位移、锚杆拉力、地下水位、周边建构筑物沉降和倾斜、周边地下管线沉降和位移、周边地面沉降、裂缝监测。选测项目包括围护墙侧向土压力、围护墙内力、孔隙水压力、土体分层竖向位移、坑底隆起等。

监测点布置：墙顶水平和竖向位移点间距不大于20m每边不少于3个；深层水平位移孔布置在围护墙内或墙后土体中间距20到50m；支撑轴力点在受力最大位置每层不少于3个；地下水位孔在基坑外侧间距20到50m；建筑沉降点在墙角柱基等位置；管线监测点在节点转角和敏感管段。监测频率：开挖期间每天不少于1次，深度大或变形速率大时每天2到3次，底板浇筑后每1到2天1次，拆撑期间每天不少于1次，稳定后适当降低。

报警值由设计单位根据基坑等级地质条件周边环境综合确定。一般情况下：墙顶水平位移累计值一级基坑不大于30mm或不大于0.3%H（H为基坑深度）；深层水平位移累计不大于40mm或0.4%H；地面沉降累计不大于30mm；水平位移连续3天超过3mm/d应报警；地下水位累计变化超过1000mm应报警。累计值和速率值两个指标都要关注，不能只看一个。当监测数据达到报警值、变化速率突然增大、支护结构开裂变形过大、周边建筑开裂沉降加速、基坑涌水涌砂管涌时，必须立即报警并采取应急措施。深基坑工程由建设方委托有资质的第三方监测，施工单位也要自行开展施工监测，两者不能混淆。

考监测方案时写清六部分内容：监测项目和布点图、监测方法和精度要求、监测频率和周期、报警值、数据记录处理和反馈制度、异常应急措施。十项应测项目要列全。达到报警值立即停止施工启动应急预案，采取回填反压、加撑、注浆加固等措施并加密监测，变形稳定后才能恢复。还要注意，深基坑工程应由建设方委托具备相应资质的第三方进行监测，施工单位也应自行开展施工监测，两套监测体系相互验证，考试如果问"监测由谁组织"要答建设方委托第三方。基坑监测十项全，顶斜撑力水位线；建筑管线地面沉，达到报警即停工。

这里再补充一个常考细节，监测点的保护和初始值采集。监测点布设后要牢固可靠、易于保护和观测，施工过程中要防止监测点被挖除或破坏。初始值应在开挖前至少连续测读2到3次，取稳定值的平均值作为基准，如果初始值不可靠，后续所有监测数据都失去了比较基础。另外，监测频率不是一成不变的，当变形速率增大或出现异常时要加密监测，当变形稳定后可以适当降低频率但不能停止监测，直到回填完成。监测数据要及时整理分析，绘制位移时间曲线，通过曲线斜率判断变形趋势，曲线变缓说明趋于稳定，曲线变陡说明变形加速必须立即采取措施。

第五块安全控制。专项方案和专家论证再强调：开挖深度超过3m含3m编专项方案，超过5m含5m组织专家论证；深度虽未超3m但地质环境管线复杂或影响毗邻建筑安全的也要编方案，深度虽未超5m但条件复杂的也要论证。专家论证主要审查方案是否完整可行、计算书和验算依据是否符合标准规范、安全施工基本条件是否满足现场实际，专家组不少于5人。

常见安全事故及预防：基坑坍塌多因超挖、支撑不及时、堆载过大、降水不足，预防是严格按方案先撑后挖控制堆载确保降水效果；坑底隆起是基坑卸荷引起回弹在软土地区尤为明显，预防是加快施工减少暴露时间、坑底搅拌桩或注浆加固、坑内降水；流砂管涌是地下水在水头差作用下携带土颗粒涌入基坑，预防是设截水帷幕降低水头差避免粉砂层明排；坑底突涌是承压水顶破隔水层，预防是验算隔水层厚度必要时降低承压水位或坑底加固；周边沉降由降水和围护墙变形引起，预防是截水帷幕减少降水影响控制围护墙变形必要时回灌。

应急措施要具体可操作：变形过大或速率突增立即停工必要时回填反压增设临时支撑或锚杆加密监测；涌水涌砂在涌出处用沙袋围堵或注入水泥水玻璃双液浆必要时回填；支撑失稳或断裂立即撤离人员增设临时支撑分析原因处理；建筑管线变形过大停工注浆加固或隔离通知产权单位；暴雨期间加强排水检查截水沟暂停开挖。现场要配备沙袋、钢支撑、水泵、注浆设备等应急物资，建立应急预案和响应机制定期组织演练。三米方案五米论，先撑后挖控堆载；监测报警即停工，应急物资要备齐。

来，看这道综合题。某城市地铁车站明挖法施工，基坑长200m宽20m开挖深度12m，地层自上而下填土1.5m、粉质黏土3m、淤泥质黏土6m、粉砂3m、黏土，地下水位埋深2m。北侧6m有一栋6层砖混住宅楼，东侧8m有DN800给水管。设计φ1000@1200钻孔灌注桩围护加三道钢筋混凝土支撑，桩间φ800@600双重管高压旋喷桩止水帷幕，坑内管井降水。事件一：施工单位编了专项方案经项目总工审批后即施工。事件二：挖到第二道支撑标高时工期紧张将第二层土方一次挖深3m准备挖到第三道支撑标高后一起安装第二三道支撑，监理要求停工整改。事件三：挖到设计标高后因设计变更等了10天才浇垫层，发现坑底隆起约80mm。事件四：监测显示北侧住宅楼沉降累计25mm速率连续3天2mm/d，围护墙深层水平位移累计35mm速率2mm/d。

问题一，12m深基坑超5m属于超过一定规模的危大工程，方案仅经项目总工审批不妥，应由施工单位技术部门审核、技术负责人签字，组织不少于5名专家论证，根据论证意见修改完善后经施工单位技术负责人、总监理工程师、建设单位项目负责人签字方可实施。问题二，三个错误：第二道支撑未装就继续下挖违反先撑后挖；一次挖深3m超每层不超2m；准备两道支撑一起装存在严重超挖。后果是围护墙在无支撑区变形急剧增大可能失稳，淤泥质黏土灵敏度高蠕变极强增加坍塌风险，周边沉降增大危及住宅楼和给水管。问题三，隆起原因是卸荷回弹在软土显著、坑底暴露10天蠕变持续发展、可能存在承压水影响。处理是会同设计评估影响，注浆加固或换填，尽快浇筑垫层底板压重抑制隆起。预防是及时验槽浇筑垫层减少暴露，开挖前坑底加固，坑内降水提高强度，分层分段避免大面积卸荷，验算抗承压水突涌稳定性。问题四，住宅楼沉降25mm对砖混结构已接近或达到报警值，连续3天2mm/d虽未达3mm/d速率标准但持续发展应重视；深层水平位移35mm对12m基坑0.3%H=36mm已接近报警值。措施是立即停工，加密监测到每天2到3次，尽快安装支撑浇筑垫层减少无支撑暴露，检查住宅楼和给水管现状必要时通知产权单位，必要时坑外注浆加固或回灌，分析原因制定方案变形稳定后恢复。

再看一道小题。某市政隧道明挖基坑深8m，φ800@1000钻孔灌注桩加一道钢管支撑，南侧3m有220V电力管线和DN300燃气管道，雨季施工。挖到6m时南侧桩间渗漏水携带少量细砂，地面沉降一天内8mm。渗漏水含砂说明止水帷幕存在缺陷或搭接不严已发生管涌或流土，不及时处理会导致桩后土体流失地面塌陷。处理是立即停工插引流管引流，周围用速凝混凝土或双液浆封堵后关闭引流管，渗漏量大时坑外注浆加固止水，必要时坑内回填反压。地面沉降加速原因是帷幕缺陷水土流失、围护墙变形带动土体位移、坑内降水导致坑外水位下降固结、雨季地表水渗入增大土压力降低强度。管线保护措施是开挖前查明准确位置埋深管材接口与产权单位沟通，燃气管道等危险管线必要时迁改，不能迁改的暴露悬吊保护或注浆加固，设置直接监测点，控制基坑变形及时支撑，管线周围避免重型机械碾压和堆载，制定应急预案配备物资。

这一讲内容很多，最后帮大家串一下。基坑开挖记住十六字原则，每层不超2m软土1m，留200到300mm人工清底，坑边2m不堆载，及时验槽封底。支护选型：深大软土选地连墙加内支撑，中等深度排桩加支撑，浅基坑土钉墙或放坡；地连墙重点掌握导墙、泥浆护壁、沉渣控制和接头处理。降水：浅坑明排中等深度轻型井点大水量管井，水位降到开挖面以下0.5到1m，提前7到15天，配双电源，周边环境用帷幕或回灌。监测十项应测内容必须背，开挖期每天不少于1次，累计值和速率值双控，达到报警值立即停工。安全管理3m编方案5m专家论证，应急预案要具体物资要到位。这些内容在案例题中分值很高，一定要反复记忆熟练运用。

下一讲继续轨道交通模块，讲盾构法施工，对应大纲SZ0302，历年案例分值约25分。盾构法是城市地铁隧道最主要的施工方法，案例题常以盾构隧道为背景考查选型、始发接收、掘进参数控制、管片拼装和地表沉降。盾构选型依据是什么、始发端头怎么加固、掘进四要素怎么控制、管片拼装常见问题有哪些、地表沉降控制标准和措施是什么，下一讲详细讲。做好预习，第12讲见。