天然地基上淺基礎施工又稱為明挖法施工。采用明挖法施工特點是工作面大,施工簡便,其施工程序和主要內(nèi)容為定位放樣、基坑圍堰、基坑排水、基坑開挖、基底檢驗、基礎砌筑及基坑回填。
一、基礎定位放樣
基礎定位放樣是根據(jù)墩臺的位置和尺寸將基礎的平面位置與基礎各部分的標高標定在地面上。放樣時,首先定出橋梁的主軸線,然后定出墩臺軸線,最后詳細定出基礎各部尺寸?;A位置確定后采用釘設龍門板或測設軸線控制樁,作為基坑開挖后各階段施工恢復軸線的依據(jù)。
基礎的尺寸由設計圖紙查得為a、b如圖8-5-1所示,根據(jù)土質(zhì)確定放坡率與工作面等寬度可得到基坑頂?shù)某叽鐬椋?br />
式中A———為基坑頂?shù)拈L;
B———為基坑頂?shù)膶挘?br />
H———基礎底高程與地面平均高程之差;
n———邊坡率。
二、基坑圍堰
在水中修筑基礎必須防止地下水和地表水浸入基坑內(nèi),常用的防水措施是圍堰法。圍堰是一種臨時性的擋水結構物。其方法是在基坑開挖之前,在基礎范圍的四周修筑一個封閉的擋水堤壩,將水擋住,然后排除堰內(nèi)水,使基坑的開挖在無水或很少水的情況下進行。待工作結束后,即可拆除。
(一)圍堰的一般要求
?。?)堰頂應高出施工期間可能出現(xiàn)的最高水位(包括浪高)0.5~0.7m。
(2)圍堰的外形應與基礎的輪廓線及水流狀況相適應,堰內(nèi)平面尺寸應滿足基礎施工的需要,堰的內(nèi)腳至基坑頂邊緣不小于01.m距離。
?。?)圍堰要求堅固、穩(wěn)定,防水嚴密,減少滲漏。
(二)常用圍堰的形式和施工要求
1. 土圍堰
如圖8-5-2所示,適應于河邊淺灘地段和水深小于1.5m,流速小于1.5m/s滲水性較小的河床上。
一般采用松散的粘性土作填料。如果當?shù)責o黏性土時,也可用河灘細砂或中砂填筑,這時最好設黏土心墻,以減少滲水現(xiàn)象。筑堰前,應將河床底雜物淤泥清除以防漏水,先從上游開始,并填筑出水面,逐步填至下游合攏。倒土時應將土沿著已出水面的堰順坡送入水中,切勿直接向水中倒土,以免使土離析。水面以上的填土應分層夯實。
土堰的構造:頂寬1~2m,堰外迎水面邊坡為1:2~1:3,堰內(nèi)邊坡為1:1~1:1.5,外側坡面加鋪草皮、柴排或草袋等加以防護。
2. 土袋圍堰
土袋圍堰適用于水深3.5m以下,流速小于2m/s的透水性較小的河床,如圖8-5-3所示。
堰底處理及填筑方向與土圍堰相同。土袋內(nèi)應裝袋容量1/3~1/2松散的黏土或亞黏土。土袋可采用草包、麻袋或尼龍編織袋。疊砌土袋時,要求上下、內(nèi)外相互錯縫,堆碼整齊。土袋圍堰也可用雙排土袋與中間填允黏土組成。
土袋圍堰構造:頂寬2~3m,堰外邊坡為1:0.5~1:1.0,堰內(nèi)邊坡為1:0.2~1:0.5。
3.木板樁圍堰
木板樁圍堰適用于砂性土、黏性土和不含卵石的其他土質(zhì)河床。
水深在2~4m,可采用單層木板樁圍堰,必要時可在外側堆土,如圖8-5-4(a)所示。當水深在4~6m時,可用中間填黏土的雙層木板樁圍堰,如圖8-5-4(b)所示。
4. 鋼板樁圍堰
鋼板樁圍堰適用水深5m以上各類土質(zhì)的深水基坑,如圖8-5-5所示。
鋼板樁在使用前要檢查其機械性能和尺寸,并進行鎖口試驗與檢查,鋼板樁的鎖口應用止水材料捻縫。施打順序一般由上游分兩頭向下游合攏,施打時宜先將鋼板樁打到穩(wěn)定的深度再依次打到設計深度。鋼板樁需接長時,相鄰兩樁的接頭位置應上下錯開。施打過程要檢查其位置的正確性和樁身的垂直度,不符合要求時應立即糾正或拔出重打。
鋼板樁可用錘擊、振動或輔以射水等方法下沉,但在黏土地基中不宜使用射水。錘擊時宜使用樁帽,以分布沖擊力和保護樁頭。
板樁入土深度,應按基坑開挖深度、土質(zhì)、施工周期、施工荷載等因素經(jīng)計算確定,入土深度應保證樁自身的穩(wěn)定外,還應保證基坑不會出現(xiàn)隆起或管涌現(xiàn)象,按現(xiàn)場支護條件和實際情況,應根據(jù)基坑開挖深度和土層物理力學性質(zhì)選取合適的板樁入土深度(T)和基坑深度(H)的比值。
?。?)在一般土質(zhì)條件下,基坑深度在5m 以內(nèi),T/H值宜取0.35;5~7m宜取0.5;在7m以上時取0.65。
?。?)土質(zhì)條件較好,液性指數(shù)IL≤0.25的硬塑黏土,T/H按以上選定的值適當減少,但至少入土深度不小于1m。
(3)土質(zhì)條件差IL≥1的軟塑流塑黏性土、黏性類粉砂的土層中,選定值可適當增加。
三、基坑排水
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集水坑排水適用于除嚴重流沙以外的各種土質(zhì)。它主要是用水泵將水排出坑外,排水時,泵的抽水量應大于集水坑內(nèi)的滲水量。
基坑施工接近地下水位時,在坑底基礎范圍以外設置集水坑并沿坑底周圍開挖排水溝,使?jié)B出的水從溝流入集水坑內(nèi),排出坑外。隨著基坑的挖深,集水坑也應隨著加深,并低于坑底面約0.30~0.50m,集水坑宜設在上游。
?。ǘ┚c排水法
井點排水法適用于粉、細砂或地下水位較高,挖基較深、坑壁不易穩(wěn)定的土質(zhì)基坑。井點的選擇應根據(jù)土壤的滲透系數(shù)、要求的降底水位深度以及工程特點而定。各種井點的適用范圍見表8-5-1。
!1. 輕型井點法降低地下水位
輕型井點法是在基坑四周將井點管按一定的間距插入地下含水層內(nèi),井點管的上端通過彎聯(lián)管與總管相連接,再用抽水設備將地下水從井點管內(nèi)不斷抽水,使地下水位降至坑底以下,保證基坑挖土施工處于干燥無水的狀況下進行。
輕型井點系統(tǒng)的主要設備有井點設備(井點管、彎聯(lián)管、集水總管)和抽水設備(真空泵、離心水泵、集水箱)。其施工程序為埋設井管、用彎聯(lián)管連接井點管和集水總管、連接抽水系統(tǒng)、開動抽水系統(tǒng)抽水、拔管,如圖8-5-6 所示。

2. 井點法施工應注意事項:
(1)井點管距離基坑壁一般不宜小于1m,宜布置在地下水流的上游。
?。?)井點的布置應隨基坑形狀、大小、地質(zhì)、地下水位高低與降水深度等要求可采用單排、雙排、環(huán)形井點。有時為了施工需要,也可留出一段不加封閉。
?。?)井點管露出地面0.2~0.3m盡可能將濾水管埋設在透水性較好的土層中,埋深保證地下水位降至基坑底面以下0.5~1.0m。
?。?)射水沖孔深度低于濾管底1.0m,并灌粗砂至濾管以上1.0m,距地面1.5m處用黏土封口以防漏氣。
(5)應對整個井點系統(tǒng)加強維護和檢查,保證不間斷地抽水。
?。?)應考慮水位降低區(qū)域建筑物可能產(chǎn)生的沉降,應做好沉降觀測,必要時應采取防護措施。
?。?)為防止在抽水過程中,個別井點管因失效而影響抽水效果,在使用時應比原來確定數(shù)增加10%。
四、基坑開挖
?。ㄒ唬┎患庸炭颖诘拈_挖(放坡法)
1. 適用條件
對于在干涸無水河灘、河溝或修筑圍堰后能排除地面水的河溝;在地下水位低于基底,或滲水小不影響坑壁穩(wěn)定;基礎埋置不深,施工周期短,挖基坑時不影響鄰近建筑物的安全可采用放坡開挖。
?。?)為避免地面水沖刷坑壁,在基坑頂四周適當距離設置截水溝。
?。?)基坑頂邊應留有護道,棄土或靜荷載距基坑邊緣不小于0.5m,動荷載距基坑邊緣不小于1.0m。
?。?)基坑深度大于5m 時,可采用二次放坡法施工,在邊坡中段加設寬約0.5~1.0m的護道,如圖8-5-7所示。
?。?)基坑開挖在有條件的情況下,宜在枯水或少雨季節(jié)進行,開挖后應連續(xù)快速施工。
?。?)當采用機械挖土時,挖至坑底時應保留1.0~0.2m底層,在基礎澆筑圬工前用人工挖至基底標高。
(6)基坑開挖不得擾動基底土;如發(fā)生超挖,嚴禁用土回填。
?。?)開挖后的基坑不得長期暴露,擾動或浸泡,應及時組織驗槽、砌筑。
(8)施工時應隨時觀察基坑邊緣頂面土有無裂縫,坑壁有無松散塌落,確保安全施工。
?。ǘ┘庸炭颖诘拈_挖
1.適用條件
當?shù)叵滤惠^高而基坑較深、坑壁土質(zhì)不穩(wěn)定,放坡開挖工作量大,施工影響鄰近建筑物的安全,可將基坑的坑壁加固后再開挖或邊開挖基坑邊加固坑壁。加固坑壁的方法有:擋板支撐和噴射混凝土護壁。
1.擋板支撐
?。?)垂直襯板支撐加固坑壁
在黏性土,緊密的干砂土地基中,當基坑尺寸較小,挖深不超過2m時,可采用圖8-5-8(a)的加固方法,一次挖至基底后再安裝支撐。但有些黏性差的土,開挖時易坍塌,可采用圖8-5-8(b)的加固方法,分段下挖,隨挖隨撐。
?。?)水平襯板支撐加固坑壁
用水平襯板支撐加固坑壁要比垂直襯板加固坑壁來得簡單方便。如土質(zhì)的黏性較好,地基密實,可一次挖到設計標高后進行支撐加固,如圖8-5-9(a)所示;對于黏性較差,易坍塌的土,可分層開挖,分層支撐,最后以長立木替換短立木,如圖8-5-9(b)所示。

如果基坑寬度很大,無法安設支撐時,可采用錨著式支撐,如圖8-5-10所示。柱樁采用螺栓拉桿連接錨樁,錨樁距柱樁L≥H/tgφ。式中H為基坑開挖深度,φ為土的內(nèi)摩擦角。