项目3
天然地基上浅基础施工

天然地基上浅基础一般采用明挖法施工。基坑应尽量在枯水或少雨季节施工，一旦基坑挖开就不能间断施工，应一直施工达到要求的深度。

1.旱地上浅基础施工

采用明挖法在旱地上进行浅基础施工一般包括以下内容：

①施工准备；

②基坑开挖与支护；

③基坑排水；

④基底检验与处理；

⑤基础砌筑和基坑回填；

⑥基坑现场监测与信息化施工。

如必须在水中修建浅基础，一般要在基坑周围预先建成一道临时性挡水围堰，然后将堰内的水排干，再挖基坑。如不能排水，可进行水下施工。

1）基础的定位放线

基坑开挖前，应做好计划和准备工作，如施工场地的布置、基础的定位和放样、基坑土方量计算和临时便道的修筑等。

首先要进行基础的定位放样工作（图 2.19），要复核中心线、方向和高程，正确地将设计图纸上的基础位置、形状和尺寸在实地标定出来，准确地设置到桥址上。

基础中心及轴线定位后，应按地质水文资料，结合现场情况，决定开挖坡度、支护方案以及地面的防水、排水措施。在此基础上按照基础设计尺寸，确定基坑尺寸、边线位置及标高，并根据上部结构的纵横轴线，推算出基础边线的定位点，再放线画出基坑开挖范围。

基坑为渗水的土质基底时，坑底尺寸应根据排水要求（包括排水沟、集水井、排水管网等）和基础模板设计所需基坑大小而定。一般基底应比基础的平面尺寸增宽 0.5~ 1.0 m。不设模板时，可按基础底的尺寸开挖基坑。基坑底面尺寸确定后，根据土质确定放坡坡率，得到基坑顶的尺寸，如图 2.20 所示。

当基础尺寸为 a 、 b 时，则基坑顶的尺寸为：

式中 A 、 B ——基坑顶的长、宽，m；

a 、 b ——基底的长、宽，m；

H ——基坑开挖深度；

n ——基坑放坡坡率。

2）基坑开挖

基坑开挖可采用人工开挖、机械开挖或半机械化开挖方法。

根据目前的施工条件，一般中小型工程的基坑开挖采用人工开挖比较经济。在大型工程中，如施工条件许可，采用机械开挖。常用的机械多为位于坑顶的吊机操纵的挖土斗、抓土斗等；遇开挖工作量特别大的基坑，如明挖地铁施工等，还常用铲式挖土机、铲运机、倾卸车等。基坑不宜采用水力机械开挖。

基坑开挖后，如果地基土质较为坚实，开挖后能保持坑壁稳定，可不加支护，做成无支护基坑。但实际上，由于土质条件、开挖深度、放坡受到用地或施工条件限制等因素影响，需要进行各种坑壁支护，然后再进行开挖。

（1）无支护基坑开挖

当基坑较浅，地下水位较低或渗水量较少，不影响坑壁稳定时，坑壁可不加支护，将坑壁挖成竖直或斜坡形坑壁的形式，如图 2.21 所示。竖直坑壁只适宜在岩石地基或基坑较浅又无地下水的硬黏土中采用。在一般土质条件下开挖基坑时，采用局部或全深度的放坡开挖方法。一般来说，该方法所需的工程费用较低，施工工期短，可为主体结构施工提供宽敞的作业空间。所以，开挖场地土质为杂填土、黏性土或粉土，场地较开阔，地下水位较低或降水后不会对相邻建筑物、道路及管线产生不利影响时，通常优先采用放坡开挖。当基坑不具备全深度放坡开挖条件时，上段可自然放坡，下段可设置其他支护体系。

①基坑放坡开挖坡度。基坑坑壁坡度应按地质条件、基坑深度和施工方法等情况确定。一般基坑深度在 5 m以内，施工期较短，当为无水基坑、土的湿度正常（接近最佳含水率），且土层构造均匀时，桥涵刚性扩大基础施工开挖基坑坑壁坡度可按表 2.17 选用。如土的湿度较大可能引起坑壁坍塌时，坑壁坡度应适当放缓。

基坑开挖经过不同土层时，坡度可分层选定，并酌情留平台；基坑深度大于 5 m时，坑壁坡度可适当放缓或加设平台，各级过渡平台宽度为 1.0~ 1.5 m，必要时台宽可选 0.6~ 1.0 m，小于 5 m的土质边坡可不设过渡平台。岩石边坡过渡平台的宽度不小于 0.5 m，施工时应按上陡下缓原则开挖。放坡设计时，应调整至合适的坡度，或采用折线形、台阶式放坡开挖，常用边坡形式如图 2.21 所示。

为稳定坑壁，基坑顶有动载时，基坑顶缘与动载间至少应留有 1 m宽的护道；当地质、水文条件不良，或动载过大时，如土质边坡放坡开挖时边坡高度大于 5 m，具有与边坡开挖方向一致的斜向界面，有可能发生土体滑移的软弱淤泥或含水量丰富的夹层、坡顶堆载、堆物有可能超载时，应对边坡整体稳定性进行验算，必要时采取增宽护道或其他有效加固措施。

②基坑坑壁的防护与支护。放坡开挖有时也需对坡面采取保护措施，常用的坡面防护有以下方法：

a.水泥砂浆抹面：对于易风化的软质岩石、老黏性土及破碎岩石边坡的坡面，常用 3 ~5 cm厚水泥砂浆抹面，也可先在坡面挂铁丝网再喷抹水泥砂浆。

b.浆砌片石护坡：对于各种土质或岩石边坡，可用浆砌片石护坡；也可在坡脚处砌筑一定高度的浆砌片石或红砖墙，用于反压及挡土，并与排水沟相接。

c.堆砌砂土袋护坡：对已发生或将要发生滑坍失稳或变形较大的边坡，常用砂土袋（草袋、土工织物袋）堆置于坡脚或坡面。

d.铺设抗拉或防水土工布护面：用于边坡面防水、防风化、防坡面土流失的加固处理，在土工布上可上覆素土、砂土或水泥砂浆抹面。

（2）有支护基坑开挖

当地下水位高于基底且渗透量大，影响坑壁稳定；基坑较深，坡度不宜保持，放坡开挖工作量过大，施工期较长；受施工场地限制或邻近有建筑物，不能采用放坡开挖时，可采用坑壁支护进行加固施工。加固坑壁的方法很多，现就目前常用的方法介绍如下。

①板桩墙支护。板桩墙支护是将板桩在开挖前垂直打入土中至坑底以下一定深度，然后边开挖、边支撑，开挖基坑始终在板桩的保护下进行。如图 2.22 所示，板桩墙支护分为无支撑式、内撑式和锚撑式。无支撑式（悬臂式）板桩的桩顶位移较大，故要求它的自身刚度较大，基坑较浅。内撑式有单支撑（锚）式和多支撑（锚）式，单支撑（锚）式板桩对施工干扰较小，但基坑的深度不能很大；多支撑（锚）式板桩则相反，可根据基坑深度和施工方法进行选用。

常用的板桩材料有钢板桩、木板桩和钢筋混凝土板桩 3 种。木板桩成本低，容易加工和施工，但强度较低，不宜用于坚硬土层，且长度受限制，一般只适于深度不超过 5 ~6 m的基坑，目前在我国除林区外已很少采用。钢筋混凝土板桩的优点是耐久性好、刚度大、变形小，比钢板桩造价低；缺点是笨重且接头处防渗水性差，多用于码头等永久性挡土结构，修建桥梁基础很少采用。钢板桩的优点很多，如板厚度小（约 10 mm）、强度大、能穿过较坚硬的土层、锁口紧密、不易漏水、可焊接接长、不受基坑深度的限制、能反复多次使用、断面形状多样、可适应各种条件的需要。

②喷射混凝土护壁。喷射混凝土护壁宜用于土质较稳定、渗水量不大、深度小于 10 m、直径为 6 ~12 m的圆形基坑。亚黏土、轻亚黏土及砂夹卵石的地质条件均可采用。其优点是施工进度较快，机械设备简单，能减少大量因放坡而增加的土方工程量。

喷射混凝土护壁的基本原理是以高压空气为动力，将搅拌均匀的砂、石、水泥和速凝剂干料，由喷射机经输料管吹送到喷枪，在通过喷枪的瞬间，加入高压水进行混合，自喷嘴射出，喷射在坑壁，形成环形混凝土护壁结构，以承受土压力，如图 2.23 所示。

喷射混凝土厚度主要取决于地质条件、渗水量大小、基坑直径和基坑深度等因素。一般无渗水时，可取 3 ~8 cm（碎石类土）至 10~ 15 cm（砂类土）；对于有少量渗水的基坑，混凝土应适当加厚 3 cm左右。为改善喷护效果，喷射混凝土中可加入钢纤维、玻璃纤维等材料，还可以加入钢丝网提高面层承载力。喷射混凝土技术与使用钢筋网、土钉、锚杆结合而成的土钉墙和喷锚支护都是深基坑支护的新型结构。

③混凝土围圈护壁。混凝土围圈护壁适应性较强，可以按一般混凝土施工，除流砂及呈流塑状态的黏性土外，适合于各类土的开挖防护。围圈可以就地灌注，也可预制混凝土块件在现场拼装或用喷射混凝土制成。混凝土围圈护壁也采用混凝土，环形结构承受土压力，基坑采用圆形、垂直开挖，按土压力作用下环形结构计算。壁厚较喷射混凝土大，一般为 15 ~ 30 cm，基坑深度可达 15 ~ 20 m。

采用混凝土围圈护壁时，基坑自上而下分层垂直开挖，开挖一层后随即灌注一层混凝土壁（图 2.24）。为防止已浇筑的围圈混凝土施工时因失去支承而下坠，顶层混凝土应一次整体浇筑，其作用与喷射混凝土护壁中的井口防护圈作用相同。

在一些基础工程施工中，对局部坑壁的围护也常因地制宜、就地取材采用多种灵活的围护方法。如在放坡开挖时，为增加边坡稳定性和减少土方量，常采用简易支护（图 2.25）；地下水影响不大时，也可使用木挡板支撑（路桥工程施工除在特定条件下，现较少采用）。

此外，在软弱土层中的较深基坑中，出现了许多深基坑支护的新型结构，如钻孔灌注桩、深层搅拌桩、粉体喷射混凝土搅拌桩、旋喷桩等。按密排或格栅形形成的排桩支护、地下连续墙、拱圈墙支护、喷锚支护、土钉墙等，在桥梁工程中也有使用成功的实例。

3）基坑排水

基坑应尽量在枯水或少雨季节施工。雨季施工时，要特别注意地面水的排除和防止地面水流入开挖后的基坑，需要在基坑周围挖截水沟，同时在开挖过程中及时开挖坑内边沟和汇水井，以便排除坑内积水。开挖基坑较深、低于地下水位时，随着基坑的下挖，渗水将不断涌集基坑，为保持基坑干燥，便于基坑挖土和基础的砌筑与养护，必须采取适当的基坑排水和地下水控制措施。一般来说，地下水控制方法有集水明排法、降水法、截水和回灌技术，可单独或组合使用。表 2.18 所列各方法的适用条件可供设计者参考。

（1）集水明排法

集水明排，即表面排水（重力排水），也称集水井或排水沟排水，是最简单、应用最普遍的方法。基坑整个开挖过程及基础砌筑和养护期间，在基坑四周开挖集水沟汇集坑壁及基底的渗水，并引向一个或数个比集水沟挖得更深一些的集水坑，用抽水机（水泵）将水抽走，将水面降至坑底以下，如图 2.26 所示。

集水明排法可单独采用，也可与其他方法结合使用。单独使用时，降水深度不宜大于 5 m，否则在坑底容易出现软化、泥化，坡角出现流砂、管涌、边坡塌陷、地面沉降等问题。与其他方法结合使用时，其主要功能是收集基坑和坑壁局部渗出的地下水和地面水。

排水沟和集水井可按下列规定布置：

①排水沟和集水井宜布置在拟建建筑基础边净距 0.4 m以外；排水沟边缘距离边坡坡脚不应小于 0.3 m；在基坑四角或每隔 30~ 40 m应设一个集水井。

②排水沟沟底一般在基坑底面（开挖面）以下 0.3 ~ 0.5 m，沟底设为 0.3%~ 0.5%的坡度，使地下水沿明沟流向集水井；集水井井底高程应低于边沟底，高程差不小于 0.5 m，具体视渗水量而定，一般 1.0 m左右。

③沟、井截面应根据排水量确定；排水量应不小于基坑总涌水量的 1.5 倍；集水井容积大小决定排水沟的来水量和水泵的排水量，宜保证水泵停抽后 30 min内基坑坑底不被地下水淹没。

基坑侧壁出现分层渗水时，可按不同高程设置导水管、导水沟等构成明排系统；基坑侧壁渗水量较大或不能分层明排时，宜采用导水降水法。基坑明排还应重视环境排水，地表水对基坑侧壁产生冲刷时，宜在基坑外采取截水、封堵、导流等措施。

集水明排法设备简单，费用低，一般土质条件均可采用。但地基土为饱和粉细砂土等黏聚力较小的细粒土层时，由于抽水会引起流砂现象，造成基坑破坏和坍塌，因此应避免采用集水明排法。如果使用集水井排水，应采取措施，防止带走泥沙；或将集水井排水方法改为井点法降低地下水位或者采用水下施工。

（2）井点降水法

井点降水法主要是将带有滤管的降水工具沉设到基坑四周的土中，利用各种抽水工具，在不扰动土的结构条件下，将地下水抽出，以便于基坑开挖。井点降水法适用于粉质土、粉砂类土、细砂类土，以及地下水位较高、有承压水、挖基较深、坑壁不稳定的土质基坑，在无砂的黏质土中不宜使用。

根据使用设备的不同，一般有轻型井点、喷射井点、电渗井点、管井井点和深井泵井点等多种类型。降水深度不超过 6 m时，可用一级轻型井点。如超过不多，可采用明沟排水与井点降水结合的方法，将抽水总管设在原地下水位以下。如降水深度较大，但不超过 12 m，且基坑周围开阔，则可采用多级轻型井点。如在建筑物较密集地区不能放坡时，要用降水深度大的设备，如喷射井点和深井泵井点，或采用多种井点组合降水。

降水井宜在基坑外缘采用封闭式布置，井间距应大于 15 倍井管直径，在地下水补给方向适当加密；基坑面积较大、开挖较深时，也可在基坑内设置降水井。

降水井深度应根据设计降水深度、含水层的埋藏分布和降水井的出水能力确定。设计降水深度在基坑范围内，不宜小于基坑底面以下 0.5 m。以下以轻型井点降水为例进行介绍。

①轻型井点系统组成和原理。轻型井点系统由井点管、连接管、集水总管及抽水设备等组成。一般沿基坑周边以一定间距（计算确定）埋入井点管，在地面上用水平铺设的集水总管将各井点管（下端为滤管）连接起来，在一定位置设置离心泵和水力喷射器，离心泵驱动工作水，当水流通过喷嘴时形成局部真空，地下水在真空吸力作用下经滤管进入井管，然后经集水总管排出，从而使井管两侧一定范围内的水位逐渐下降，各井管相互影响形成了一个连续的疏干区（图 2.27）。在整个施工过程中仍不断抽水，保证在基坑开挖和基础砌筑的整个过程中基坑始终保持着无水状态。降水曲线至少应深于基底设计高程 0.5 m。

用这种方法降低地下水的特点是井管范围内的地下水不从基坑的四周边坡和底面流出，而是以相反的方向流向井管，因而可以避免发生流砂和边坡坍塌现象，且由于流水压力对土层还有一定的压密作用。

②井点布置。井点布置应根据基坑的大小、平面尺寸和降水深度的要求，以及含水层的渗透性和地下水流向等因素确定。根据经验，轻型井点常按下列要求布设：

a.井点距坑壁不小于 1 ~ 2 m，井点间距一般为 0.6 ~ 1.2 m。井点管长 5 ~ 7 m，下端滤管长1.0 ~ 1.7 m，下端深度要比坑底深 0.9 ~ 1.2 m。

b.若要求降水深度在 4 ~5 m，可采用单级井点；若降水深度要求大于 6 m，则可采用两级（图 2.28）或多级井点，每增加 3 m，增加 1 级，最多为 3 级。

c.轻型井点基坑宽度不大于 10 m，可设单排井点，布置在地下水流上游一侧；基坑宽度大于 10 m或土质不良时，宜在基坑两侧设双排井点；基坑面积宽大时，布置环状井点。井点管位于基坑壁的外侧，距基坑壁不小于 1 ~2 m，以免造成局部漏气，影响抽水效果。线状井点两端和环状井点转角处，以及靠近河流处等都要加密布置井点。

采用井点法降低地下水位时，应将滤管尽可能设置在透水性较好的土层中。轻型井点管过滤器顶端埋置深度（图 2.29）按下式计算：

式中 H ——基坑深度，m；

h ——基坑底面至降低后水位的竖向距离，一般取 0.5~ 1.0 m；

i ——降落漏斗平均水力坡降，环形井点取 1 /10，单排井点取 1 /4；

L ——井点管至基坑中心的距离，m。

井管的成孔可根据土质分别用射水成孔、冲击钻孔、旋转钻机及水压钻探机成孔。

（3）其他降水方法

①喷射井点。喷射井点特点：井点管的滤管以上部分有内外两层（图 2.30），内管下端连接喷射扬水器，采用高压水泵，每台泵带动 30~ 40 根井点管。

喷射井点一般有喷水和喷气两种，井点系统由喷射器、高压水泵和管路组成。利用井点下部的喷射装置，将高压水（喷水井点）或高压气（喷气井点）从喷射器喷嘴喷出，管内形成负压，使周围含水层中的水流从管中排出。

喷射器结构形式有外接式和同心式两种（图 2.31）。其工作原理是利用高速喷射液体的动能工作，由离心泵供给高压水流入喷嘴高速喷出，经混合室使得混合室压力降低，形成负压和真空，则井内的水在大气压力作用下，将水由吸气管压入吸水室，吸入水和高速射流在混合室中相互混合，射流的动能将本身的一部分传给被吸入的水，使吸入水流的动能增加，混合水流入扩散室，由于扩散室截面扩大，流速下降，大部分动能转为压能，将水由扩散室送至高处。

管路系统布置和井点管的埋设与轻型井点基本相同，但总降水能力强于轻型井点，故适用范围较广，降低水深可达 18~ 20 m。如将喷射扬水器安设在井管内较高位置，成为吸喷井点，则可在不增加高压水泵的情况下，使降水深度增至 25 m或带多个井点管。但成井工艺要求高，工作效率低，最高理论效率仅 30%，运转过程要求管理严格。

②管井井点。管井井点利用钻孔成井，多采用井点单泵抽取地下水的降水方法。一般情况下，管井深度大于 15 m时，也可称为深井井点降水。管井井点直径较大，出水量大，适用于中、强透水层，如砂砾、碎卵石以及基岩裂隙等含水层，可满足大降深、大面积降水要求。

管井井点由井壁管和滤水管两部分组成。井壁管可用直径 200~ 350 mm的铸铁管、无砂混凝土管、塑料管。滤水管可用钢筋焊接骨架，外包滤网（孔眼为 1 ~ 2 mm），长 2 ~ 3 m（图2.32），也可用铸铁管打孔，外缠镀锌铅丝。

管井井点的确定：先根据总涌水量验算单根管井极限涌水量，再确定管井的数量。根据已确定的管井数量沿基坑外围均匀设置管井。

4）基底检验处理

基坑挖好后，在基础施工前应进行验槽，即应做基底土质鉴定。鉴定方法可直接观察、打钢钎测定或取土样试验。如坑中积水较深又无法排干，可由潜水员到水下检查；对于特大桥及重要大中桥墩台基础等，必要时还需要在坑底钻探（至少 4 m）。

一般基底检验的主要内容有：

①基底地质、承载力是否与设计资料相符；

②基底的排水处理情况是否能确保基础圬工的质量；

③检查施工记录及有关试验资料等。

鉴定合格后应立即进行基底处理。承重层如为黏性土，铲平基底时，应尽量保持其天然状态，不得用回填土夯实。必要时，可夯入一层 10 cm以上厚度的碎石层，碎石层顶面不得高于基底设计高程。处理完后，应尽快砌筑基础，不得暴露过久，以免土面风化松软，使土的强度显著降低。对砂石类或砂类土层承重面应修理平整夯实，砌筑基础时，先铺一层水泥稠砂浆。在未风化的岩层上建造基础时，应先将岩面上的松碎石块凿出新鲜岩面，表面应刷洗干净。如岩层倾斜，应将层面基本凿平或凿成台阶，以免滑动。在易风化岩层上建造基础时，开挖基坑宜尽量不留或少留坑底富余量，将基础圬工填满坑底，封闭岩层。坑底如发现有泉眼涌水，应立即堵塞或排水加以处理，不能任其浸泡圬工或带出土粒。对于多年冻土地基和溶洞地基等，应采用特殊方法处理。基底检查后，如发现土质比设计要求差，地基承载力不够时，应改变基础设计，如扩大基底面积或改为桩基等；也可按具体情况进行人工加固的特殊处理，如采用砂夹卵石换填或用爆破挤压砂桩，使地基土密实；或用压注胶结物（如水泥浆灌注法、硅化法），使之胶结坚固等。

5）基础砌筑与基坑回填

基础是建筑物极为重要的一个组成部分，对基础材料和施工方法应严格控制。

（1）基础砌筑

桥涵浅基础可在以下 3 种情况下砌筑，即无水砌筑、排水砌筑和水下灌筑。为方便施工和保证质量，基础的砌筑应尽可能在干燥无水的状况下进行。基坑渗漏很小时，可采用排水砌筑。

排水砌筑的施工要点如下：

①确保在无水状态下砌筑圬工；

②禁止带水作业及用混凝土将水赶出模板外的灌注方法；

③基础边缘部分应严密隔水。

水下部分圬工必须待混凝土终凝后，才能停止抽水。只有当渗水量很大、排水困难时，才采用水下灌注混凝土的方法。基础圬工的水下灌注分为水下封底与水下直接灌注基础两种。前者封底后仍要排水砌筑基础，封底只能起封闭渗水的作用，其混凝土只作为地基而不作为基础本身，适用于板桩围堰开挖的基坑。基础圬工用料应在挖基完成前准备好，以保证能及时砌筑基础，避免基底土质变差。

（2）桥梁混凝土基础与墩台身的接缝

桥梁混凝土基础与墩台身的接缝，应按设计文件处理。设计无规定时，一般有如下要求：

①对于混凝土基础与混凝土墩台身的接缝，周边应预埋直径不小于 16 mm的钢筋或其他铁件，埋入与露出长度不小于钢筋直径的 30 倍，间距不大于钢筋直径的 20 倍。

②对于混凝土或浆砌片石墩台身的接缝，应预埋片石，片石厚度不应小于 15 cm，片石的强度要求不低于基础或墩台身混凝土或砌体的强度。

（3）基坑回填

基础砌筑完毕后，应检验其质量和各部位尺寸是否符合设计要求，如无问题，即可进行基坑回填。基坑宜用原土或好土及时回填，每层回填厚度不大于 30 cm，并应分层夯实，达到设计要求。回填时，应在相对两侧或四周同时进行，以免单向挤动基础，造成位置偏移或挤坏基础。回填后，应立即做好地面排水，以免积水或渗水。

地下水或生产用水对基础材料有侵蚀性时，应弄清其性质，采取相应的预防措施。通常在基础四周涂以焦油、热沥青或用沥青胶粘贴两层卷材等，而后在坑壁和基础间填以黏性大的粉质黏土，分层夯实。

2.水中浅基础施工

许多大型结构（如桥梁墩台及水工结构等），多位于江河、湖泊或海峡中。如基础底面在河底以下不深，可在水中修筑浅基础。在浅水中修筑浅基础，有以下几种常用方法：

①改河截流法：河流较小，施工时水量不大，容易修筑临时引水渠将水绕过桥位处引出（图 2.33），要求不能影响周围农田建设。根据河流具体可能情况采用改河截流法。

②防水围堰法：河流流量较大不宜改河截流时，在将开挖的基坑周围先建一道挡水的围堰，将围堰内的水排干，形成旱地施工条件，再开挖基坑修筑基础。如果排水困难，也可在围堰内形成的静水条件下进行水下开挖基坑，达到基底标高后再灌筑水下混凝土封底，然后抽干水后再修筑基础。

此外，有时也采用水下挖浚整平地基后直接浇筑混凝土基础。在海港码头的岸壁工程或防浪堤工程中，常采用由抛石层、砂垫层及排水砂井组成的抛石基床，然后在抛石基床上直接吊装砌筑基础或设置有底浮式基础。

1）水中基坑开挖的围堰工程

水中围堰的种类很多，有土围堰、草（麻）袋围堰、钢板桩围堰、双壁钢围堰，还有地下连续墙围堰等。各种围堰都应符合以下要求：

①围堰顶面应高出施工期间可能出现的最高水位 0.5~ 0.7 m以上，有风浪时应适当加高。

②修筑围堰将压缩河道断面，使流速增大引起冲刷，或堵塞河道影响通航，要求河道断面压缩一般不超过流水断面面积的 30%。对两边河岸河堤或下游建筑物有可能造成危害时，必须征得有关单位同意并采取有效防护措施。

③围堰内尺寸应满足基础施工要求，留有适当工作面积，从基坑边缘至堰脚距离一般不小于 1 m。

④围堰结构应能承受施工期间产生的土压力、水压力以及其他可能发生的荷载，满足强度和稳定性要求。围堰应具有良好的防渗性能。

（1）土围堰和草袋围堰

在水深较浅、流速缓慢、河床渗水较小的河流中修筑基础，可采用土围堰（图 2.34）或草（麻）袋围堰，也称土袋围堰，如图 2.35 所示。

土围堰一般适用于水深在 2 m以内，流速小于 0.5 m /s，宜用黏性土填筑。缺黏性土时，也可用砂类土填筑，但必须加宽堰身以加大渗流长度，砂土颗粒越大，堰身越要加厚。围堰断面应根据使用土质条件、渗水程度及水压力作用下的稳定程度确定。若堰外流速较大时，可在外侧用草袋柴排防护。

草（麻）袋围堰一般适用于水深在 4 m以内、流速小于 1.5 m /s、河床为渗水性较小的土壤。围堰内外圈均堆码草（麻）袋，中间用黏土填心。在流速较大处，外侧草（麻）袋可装填粗砂或小卵石。草（麻）袋内装松散黏性土，装填量约为袋质量的 60%。施工时，堆码土袋的上下层和内外层应互相错缝，尽量堆码密实平整。

（2）木板桩围堰

水深在 3 ~4 m时可采用单层木板桩围堰，必要时可在外围加填土堰，可节省部分筑堰用土量，由于支承关系，坑内工作面加大，如图 2.36（a）所示。水深在 4 ~6 m时，可采用双层木板桩围堰，在双层板桩中间填以黏土或亚黏土心墙，如图 2.36（b）所示。

此外，在岩石河床不能插打板桩，而又水深流急的河流，还可以用竹笼片石围堰和木笼片石围堰做水中围堰。其结构由内外两层装片石的竹（木）笼之间以铁丝成十字形连接，填以黏土心墙（图2.37）。黏土心墙厚度应小于2 m。为避免片石笼对基坑顶部压力过大，并为必要时变更基坑边坡留有余地，片石笼围堰内侧一般应距基坑顶缘 3 m以上。

（3）钢板桩围堰

钢板桩本身强度大、防水性能好，打入土中穿透力强，不但能穿过黏性土、砂类土砾石、卵石层，也能切入软岩层和风化层，一般河床水深在 4 ~8 m，且为较软岩层时最为适用。围堰深一般为 20 m以内。若有超出，板桩可适当接长。

钢板桩围堰有单层（图 2.38）、双层（图 2.39）和构体式（图 2.40）等结构形式。钢板桩围堰的形式有矩形、多边形、圆形和圆端形等，分单层与双层围堰。图2.41 为圆形与矩形钢板桩围堰平面结构详图，施工中结合具体情况选用。在桥梁深基础施工中，多用圆形围堰，其受力合理，支撑结构最简单，但占河道面积大。浅基坑多用矩形围堰，其占河道面积小，但受水流冲击力大。

钢板桩的类型较多，有平形、Z形、槽形等，如图2.42所示。在一般桥梁工程基坑施工中，浅基础多采用矩形木导框，较深基坑多用圆形型钢，因其防水性能较好，多用单层围堰，使用的钢板以槽形为主。钢板桩的锁口有阴阳锁口、环形锁口和套口锁口。

围堰还可根据具体的施工条件和要求，采用其他各种结构形式，如浮运套箱围堰、双壁钢围堰等。有些围堰结构形式适用于在深水中修筑桩基、管柱或沉井等基础，将在有关章节中介绍。钢板桩围堰施工的基本程序是：施工准备→导框安装→插打与合龙→抽水堵漏及拔桩整理等。

（4）钢套箱围堰

钢套箱围堰适用于流速较小、覆盖层较薄、透水性较强的砂砾或岩石深水河床。对于埋置不深的水中基础，也可用作修建桩基承台。

①基本构造。钢套箱是利用角钢、工字钢或槽钢等刚性杆件与钢板连接而成的整体无底钢围堰，可制成整体式或装配式，并采取相应措施，防止套箱接缝渗漏。

②就位下沉。钢套箱可在墩台位置处以脚手架或浮船搭设的平台上起吊下沉就位。下沉钢套箱前，应清除河床表面障碍物。随着钢套箱下沉，逐步清除河床土层，直至设计标高。钢套箱位于岩层上时，应整平基层。若岩面倾斜，则应根据潜水员探测的资料，将钢套箱底部做成与岩面相同的倾斜度，以增加钢套箱的稳定性，并减少渗漏。

③清基封底。钢套箱下沉就位后，先由潜水工将钢套箱脚与岩面间空隙部分的泥沙软层清除干净，然后在钢套箱脚堆码一圈沙袋，作为封堵砂浆的内膜由潜水工将 1∶ 1水泥砂浆轻轻倒入套箱壁脚底与沙袋之间，防止清基时砂砾涌入套箱内。清基可采用吹砂吸泥或静水挖抓泥沙方法，进行水下挖基。经过检验即可灌注水下混凝土封底，最后抽干钢套箱内存水，浇筑墩台。

2）水下挖土

围堰建成后，应尽可能边抽水边开挖，将水抽干进行旱地施工。但如河床土质透水性大，基坑排水有困难，或因抽水会引起严重流砂、涌泥无法继续施工时，除采用井点法降水外，也可采用不排水开挖。

水下挖土机械主要有抓土斗（抓土机）和吸泥机（挖泥机）两类。对于一般土质、砂砾土基坑，宜用抓土斗抓土，有条件时可用空气吸泥机吸出泥沙，然后立模用导管法灌注水下混凝土。有关水下挖土的施工方法在沉井施工中也会涉及。

抓土斗有双瓣式、四瓣式等，前者适于挖泥沙，后者适于挖漂卵石。用抓土斗挖土要特别注意不能撞坏围堰支撑，以免造成事故。

吸泥机有离心吸泥机、水力吸泥机、水力吸石筒、空气吸泥机等，可结合具体情况选用。

3）灌注水下混凝土

若因基底为粗砂层、碎石层等透水性的土层，很难直接抽干围堰内积水；或因基底为粉砂、细砂等细颗粒土层，抽水可能引起涌砂危险时，要在水下灌注一层混凝土，以封住坑底，防止漏水。封底后，至少经过 3 昼夜养护，使混凝土强度达到规定要求，再抽干围堰内积水，以便于旱地作业。考虑到在水下灌注混凝土，水泥浆易被水冲走而影响工程质量，水下混凝土的强度应提高 20%~ 30%。

如前所述，基础圬工的水下灌注不仅适用于水下封底，而且广泛应用于直接灌注基础、墩台，包括钻（挖）孔桩、管柱、沉井等大体积混凝土工程。

（1）水下混凝土封底再排水砌筑圬工

坑壁有较好防水设施（如钢板桩护壁等）但基坑渗漏严重时，可采用水下灌注混凝土封底方法。待封底混凝土达到强度要求后排水，清除封底混凝土面浮浆，冲洗干净后再砌筑基础圬工。水下封底混凝土应在基础底面以下。封底只能起封闭渗水的作用，封底混凝土只作为地基，而不能作为基础。因此，不得侵占基础厚度。

水下封底混凝土层的最小厚度由以下条件控制：围堰作业已封底并抽干水后，板桩和封底混凝土组成一个浮筒，该浮筒的自重应能保证不被浮起；同时，封底混凝土作为周边简支板，在基底面上水压力作用下，不致因向上挠曲而折裂。

（2）水下直接灌注混凝土

水下混凝土灌注主要有以下方法：

①垂直导管法，适用于厚度不大且面积不大的场合；

②液压阀软管法和双层导管（KDT）法，适用于灌注速度不快而质量要求高的工程；

③填石灌浆法，适用于体积大灌注速度快的工程；

④吊斗法及麻袋法，适用于体积小、数量少的工程或修补工程；

⑤水平移动软管或泵送直接浇筑抗离析混凝土法，适用于薄而面积大的水下板状构筑物。

垂直导管法是目前最常用的水下混凝土灌注施工方法，如图 2.43 所示。混凝土经导管输送至坑底，并迅速将导管下端埋设。随后，混凝土不断地输送到被埋设的导管下端，从而迫使先前输送到但尚未凝结的混凝土向上和向四周推移。随着基底混凝土的上升，导管也缓慢地向上提升，直至达到要求的封底厚度时，停止灌入混凝土，并拔出导管。封底面积较大时，宜用多根导管同时或逐根灌注，按先低处后高处，先周围后中部次序并保持大致相同的标高进行，以保证使混凝土充满基底全部范围。导管的有效作用半径，因混凝土的坍落度大小和导管下口超压力大小而异，其注意事项和要求可参阅桩基施工部分。

正常情况下，所灌注的水下混凝土仅表面与水接触，其他部分的灌注状态与空气中灌注无异，从而保证水下混凝土的质量。至于与水接触的表层混凝土，可在排干水而外露时予以凿除。