12.1.1 明挖扩大基础施工
1.一般基础开挖的规定
刚性扩大浅基础的施工常采用明挖法，其施工顺序和主要工作包括基础定位放样、基坑的开挖、坑壁支撑、基坑排水、基坑检验和基底土的处理、基础砌筑及基坑的回填等工序。基础开挖的规定如下。
（1）在基础开挖开始之前应先检查、测量基础平面位置和现有地面标高。在未完成检查测量之前不得开挖。为便于开挖后的检查校核，基础轴线控制桩应延长至基坑外加以固定。
（2）开挖应进行到图纸指定的标高，最终的开挖深度依据设计期间进行的钻探和土工试验，并结合基础开挖的实际调查资料来确定。在开挖的基坑未经有关部门批准之前，不得浇筑混凝土或砌筑圬工。
（3）在原有建筑物附近开挖基坑时，应按《公路工程施工安全技术规范》（JTG F90—2015）的规定，采取有效防护措施，使开挖工作不致危及附近建筑物的安全，所采用的防护措施须经安全部门同意。基坑周围不得堆放建筑材料、设备和危及基坑安全的杂物。
（4）所有从挖方中挖出的材料，如果认为适用，可用作回填或铺筑路堤，或按相关部门批示的其他方法处理。
（5）在基桩处的基坑开挖，应在打桩之前完成。
（6）必要时，挖方的各侧面应始终予以可靠的支撑。
（7）所有基础挖方都应始终保持良好的排水，在挖方的整个施工期间都不致遭受水的危害。凡是在低于已知地下水位的地方进行开挖并构成基础时，必须提交一份建议用于每个基础的排水方法以及为此而采取的各项措施的报告，并取得相关部门的批准。
（8）在施工期间应维护天然水道并使地面排水畅通。
（9）基坑开挖至图纸规定基底标高后，如发现基底承载力达不到图纸规定的承载力要求，应根据实际钻探（或挖探）及土壤实验资料提出地基处理的方案，报告监理部门审查，并按监理部门的批示处理。
2.基础的定位放样及施工
基础定位放样，就是将设计图纸上的墩、台位置和尺寸标定到实际工地上去，这主要是测量问题。定位工作可分为垂直定位和水平定位两个方面。垂直定位是定出墩台基础各部分的标高，可借助于施工现场的水准基点进行；水平定位是定出基础在平面上的位置。定位桩随着基坑的开挖必将被挖去，所以还必须在基坑位置以外不受施工影响的地方，订立定位桩的护桩，以备在施工中能随时检查基坑和基础位置是否正确，而基坑外围通常可用龙门板固定，或在地面上以石灰线标出。为避免雨水冲坏坑壁，基坑顶四周应做好排水，截住地表水，基坑下口开挖的大小应满足基础施工的要求，对于渗水的土质，基底平面尺寸可适当加宽50～100 cm，便于设置排水沟和安装模板，其他情况可适当调整加宽尺寸，不设基础模板时，按设计平面尺寸开挖。
3.基础的排水
基础工程必须防止地下水和地表水的渗透和浸湿，各种水流经基础有侵蚀、解体等作用，会导致构筑物质量受到较大的影响，以致破坏。此外，在施工中将会遇到很多困难，特别是深水区操作，既影响工期，又不能保证质量。因此，基础施工的防水和排水极为重要。现在应用较多的排水方法有表面排水法和井点降水法两种。
1）表面排水法
表面排水法是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和基底的渗水，并引向一个或多个比集水沟挖得更深一些的集水坑的方法。集水沟和集水坑应在基础范围以外，在基坑每次下挖以前，必须先挖集水沟与集水坑，集水坑的深度要大于抽水机吸水龙头的高度，在吸水龙头上罩竹筐围护，以防土体塞入龙头。这种排水方法设备简单、费用低，一般土质条件下均可以采用。当地基土为饱和粉细砂土等黏聚力较小的细料土层时，抽水会引起流砂现象，造成基坑的破坏与坍塌，因此应避免采用表面排水法。
2）井点降水法
井点降水是人工降低地下水位的一种方法，故又称井点降水法。它是在基坑开挖前，在基坑四周埋设一定数量的滤水管（井），利用抽水设备抽水使所挖的土始终保持干燥状态的方法。采用的井点类型有轻型井点、喷射井点、电渗井点、管井井点、深井井点等。
一般该方法用于地下水位比较高的施工环境中，是土方工程、地基与基础工程施工中的一项重要技术措施，能疏干基土中的水分、促使土体固结、提高地基强度，同时可以减少土坡土体侧向位移与沉降、稳定边坡、消除流砂、减少基底土的隆起，使位于天然地下水以下的地基与基础工程施工能避免地下水的影响，提供比较干燥的施工条件，还可以减少土方量、缩短工期、提高工程质量和保证施工安全。
4.水中围堰的修建
围堰是指在水力工程建设中，为建造永久性水力设施，修建的临时性围护结构。其作用是防止水和土进入建筑物的修建位置，以便在围堰内排水、开挖基坑、修筑建筑物。一般主要用于水工建筑中，除作为正式建筑物的一部分外，围堰一般在用完后拆除。在桥梁基础施工中，当桥梁墩、台基础位于地表水位以下时，可根据当地材料修筑成各种形式的土堰；在水较深且流速较大的河流，可采用木板桩或钢板桩（单层或双层）围堰，目前多使用双层薄壁钢围堰。围堰既可以防水、围水，又可以支撑基坑的坑壁。
1）围堰分类
围堰应符合以下要求：在材料强度、结构稳定性及防止冲刷等方面应有足够的可靠性；尽量减少渗漏水；水中围堰的堰顶标高一般要求在施工水位0.7 m以上。围堰可用土、石、木、钢、混凝土等材料或预制件修建，在基础工程中通常以材料命名，也有以结构形式命名的。例如利用下沉沉井作为防水围堰，称沉井围堰，中国江西九江长江大桥使用的双壁钢围堰即属此类。常用的围堰有下列几种。
（1）土围堰。用土堆筑成梯形截面的土堤，迎水面的边坡坡度不宜大于1∶2（竖横比，下同），基坑侧边坡坡度不宜大于1∶1.5，通常用砂质黏土填筑。土围堰仅适用于浅水、流速缓慢及围堰底为不透水土层处。为防止迎水面边坡受冲刷，常用片石、草皮或草袋填土围护。在产石地区还可做堆石围堰，但外坡用土层盖面，以防渗漏水。
（2）木板桩围堰。深度不大，面积较小的基坑可采用木板桩围堰。为了防渗漏，板桩间应有榫槽相接。当水不深时，可用单层木板桩，内部加支撑以平衡外部压力；当水较深时，可用双壁木板桩，双壁之间用铁拉条或横木拉紧，中间填土。其高度通常不超过6 m。
（3）木笼围堰。在河床不能打桩、流速较大，同时盛产木材和石料的地区，可用木笼做围堰的堰壁。最常用的形式是用方木做成透空式木笼，迎水面设多层木板防水，就位后，在笼内填石。为减少与河床接触处的漏水，一般用麻袋盛土或混凝土堆置在木笼堰壁外侧。近年来也有用钢筋混凝土预制构件装配的笼式围堰。
（4）钢板桩围堰。钢板桩围堰是一种常用的板桩围堰。钢板桩是带有锁口的一种型钢，其截面有直板形、槽形及Z形等，有各种尺寸及联锁形式。常见的有拉尔森式、拉克万纳式等。其优点为强度高，容易打入坚硬土层；可在深水中施工，防水性能好；能按需要组成各种外形的围堰，并可多次重复使用。因此，它的用途广泛，在桥梁施工中常用于沉井顶的围堰，管柱基础、桩基础及明挖基础的围堰等。这些围堰多采用单壁封闭式，围堰内有纵横向支撑，必要时可加斜支撑成为一个围笼。如中国南京长江大桥的管柱基础，曾使用钢板桩圆形围堰，其直径21.9 m，钢板桩长6m，待水下混凝土封底达到强度要求后，抽水筑承台及墩身，抽水设计深度达20 m。在水工建筑中，一般施工面积很大，则常做成构体围堰。该围堰由许多互相连接的单体构成，每个单体又由许多钢板桩组成，单体中间用土填实。围堰所围护的范围很大，不能用支撑支持堰壁，因此每个单体都能独自抵抗倾覆、滑动和防止联锁处的拉裂。常用的有圆形及隔壁形等形式。
（5）锁口管柱围堰。我国于1957年在湖北省明山水库，将有锁口的直径1.55 m的钢筋混凝土管柱连成一排，作为防渗墙。20世纪60年代以后，日本发展的钢锁口管柱围堰是将钢管柱联锁成为一个整体，可建成任何形状。若将它作为永久基础使用，则称钢锁口管柱沉井基础，如1978年开始建造的大和川斜张桥，水中3个主墩就是用锁口钢管柱围成直径30～33 m、入土深40～50 m的这种基础。
（6）混凝土围堰。一般在河床无覆盖层的岩面，且水压较高处使用混凝土围堰。它的主要特点是耐冲刷、安全性高、防透水性好，可以考虑作为永久性结构物的一部分，但施工较困难。一般主要用于水工建筑中，其他土木工程中较少采用。
2）其他分类
按围堰与水流方向的相对位置分为横向围堰和纵向围堰；按导流期间基坑是否允许淹没分为过水围堰和不过水围堰。
围堰施工应严格按照施工方法和施工工艺流程组织施工，应注意以下几点：堰底内侧坡脚距基坑顶缘距离应不小于1.0 m；围堰填筑前应清理堰底处的树根、草皮、石块等杂物，如有冰块必须彻底清除，填筑时应自上游开始至下游合龙；应先在顶部支撑，才可抽水逐层安设支撑；应防止锁口损坏和自重引起的变形，在堆存期间应防止变形和锁口内积水，并采用坚固夹具；应在锁口内填充防水混合料，再用油灰和棉絮填塞接缝。
5.基底检验规定与处理
1）基底检验
基底检验的主要内容包括检查基底平面位置、尺寸大小、基底标高；检查基底土质均匀性、地基稳定性及承载力等；检查基底处理和排水情况；检查施工日志及有关试验资料等。按《公路桥涵施工技术规范》（JTG/T 3650—2020）的要求，基底平面周线位置允许偏差不得大于20 cm，土质基底标高允许偏差不得超过5 cm、石质基底标高允许偏差不得超过20 cm。
基底检验根据桥涵大小、地基土质复杂情况（如溶洞、断层、软弱夹层、易溶岩等）及结构对地基有无特殊要求等，按以下方法进行。
（1）小桥涵的地基，一般采用直观或触探方法，必要时进行土质试验。特殊设计的小桥涵对地基沉陷有严格要求，且土质不良时，宜进行荷载试验。对经加固处理后的特殊地基，一般采用触探或做密实度检验等。
（2）大、中桥和填土12 m以上涵洞的地基，一般由检验人员用直观、触探、挖试坑或钻探（钻深至少4 m）试验等方法，确定土质容许承载力是否符合设计要求。对地质特别复杂，或在设计文件中有特殊要求，或虽经加固处理又经触探、密实度检验后尚有疑问时，应进行荷载试验，确认符合设计要求后，方可进行基础结构物施工。
2）基底处理
基底处理的主要方法有换填土法、挤密土法、胶结土法、土工聚合物法、桩体挤密法、砂井法、袋装砂井法、预压法加固地基、强夯法、电渗法、振动水冲法、深层搅拌桩法、高压喷射注浆法、化学固化剂法等。对于一般软弱地基土层加固处理方法可归纳为以下4种类型。
（1）换填土法。将基础下软弱土层全部或部分挖除，换填力学物理性质较好的土。
（2）挤密土法。用重锤夯实或砂桩、石灰桩、砂井、塑料排水板等方法，使软弱土层挤压密实或排水固结。
（3）胶结土法。用化学浆液灌入或粉体喷射搅拌等方法，使土壤颗粒胶结硬化，改善土的性质。
（4）土工聚合物法。用土工膜、土工织物、土工格栅与土工合成物等加筋土体，以限制土体的侧向变形，增加土周压力，有效提高地基承载力。
6.基础的施工
桥梁基础的作用是承受上部结构传来的全部荷载，并把它们和下部结构荷载传递给地基。因此，为了全桥的安全和正常使用，要求地基和基础要有足够的强度、刚度和整体稳定性，使其不产生过大的水平变位或不均匀沉降。
与一般建筑物基础相比，桥梁基础埋置较深，作用在基础上的荷载集中而强大，加之浅层土一般比较松软，很难承受住这种荷载，故有必要把基础向下延伸，使其置于承载力较高的地基上。对于水中墩台基础，由于河床受到水流的冲刷，桥梁基础必须有足够的埋深，以防冲刷基础底面（简称基底）而造成桥梁沉陷或倾覆事故。一般规定桥梁的明挖、沉井、沉箱等基础的基底按其重要性和维修加固难度，应埋置在河床最低冲刷线以下至少2m。对于冻胀土地基，基底应在冻结线以下至少0.25 m。对于陆地墩台基础，除考虑地基冻胀要求外，还要考虑生物和人类活动及其他自然因素对表土的破坏，基底应在地面以下不小于1.0 m。对于城市桥梁，常把基础顶置于最低水位或地面以下，以免影响市容。基顶平面尺寸应较墩台底的截面尺寸大，以利施工。在水中修建基础，不仅场地狭窄、施工不便，还经常遇到汛期威胁及漂流物的撞击。在施工过程中如遇到水下障碍，还须进行潜水作业。因此，修建水中基础，一般工期长、技术复杂、易出事故、工程量大，造价常常占到整个桥梁造价的一半，桥梁基础的修建在整个桥梁工程中占有很重要的地位。
为建造基础而开挖的基坑，其形状和开挖面的大小可视墩台基础及下部结构的形式、施工条件的要求，挖成矩形的坑槽，基坑的深度视基础埋置深度而定。基坑开挖的断面是否设置坑壁围护结构，可视土的类别性质、基坑暴露时间长短、地下水位的高低以及施工场地大小等因素而定。开挖基坑时常采用机械与人工相结合的施工方法，它不需要复杂的机具，技术条件较简单易操作，常用的机具多为位于坑顶由起吊机操纵的挖土斗和抓土斗，大方量的特大基坑也可用铲式挖土机、铲运机和自卸车等。基坑采用机械挖土，挖至距设计标高约0.3 m时，应采用人工补控修整，以保证地基土结构不被扰动破坏。具体工序如下。
1）准备工作
在开挖基坑前，应做好复核基坑中心线、方向和高程的工作，并应按地质水文资料，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。放样工作系根据桥梁中心线与墩台的纵横轴线，推算出基础边线的定位点，再放线画出基坑的开挖范围。基坑底部的尺寸较设计平面尺寸每边各增加0.5～1.0 m，以便于支撑、排水与立模板（坑壁垂直的无水基坑坑底，可不必加宽，直接利用坑壁作基础模板亦可）。
2）基坑开挖
（1）坑壁不加支撑的基坑。
对于在干涸河滩、河沟中，或经改河或筑堤能排除地表水的河沟中，在地下水位低于基底，或渗透量少、不影响坑壁稳定，以及基础埋置不深、施工期较短、挖基坑时不影响邻近建筑物安全的场所，可选用坑壁不加支撑的基坑。
黏性土在半干硬或硬塑状态，基坑顶无活荷载，稍松土质，基坑深度不超过0.5 m，中等密实（锹挖）土质基坑深度不超过1.25 m，密实（镐挖）土质基坑深度不超过2.0 m时，均可采用垂直坑壁基坑。基坑深度在5m以内，土的湿度正常时，采用斜坡坑壁开挖或按坡度比值挖成阶梯形坑壁，每梯高度以0.5～1.0 m为宜，可作为人工运土出坑的台阶。基坑深度大于5 m时，坑壁坡度适当放缓，或加做平台。土的湿度影响坑壁的稳定性时，应采用该湿度下土的天然坡度或采取加固坑壁的措施。当基坑的上层土质适合散口斜坡坑壁条件时，下层土质为密实黏性土或岩石可用垂直坑壁开挖，在坑壁坡度变换处应保留至少0.5 m的平台。
（2）坑壁有支撑的基坑。
当基坑壁坡不易稳定并有地下水，或放坡开挖场地受到限制，或基坑较深、放坡开挖工程数量较大、不符合技术经济要求时，可根据具体情况，采取加固坑壁措施，如挡板支撑、钢木结合支撑、混凝土护壁及锚杆支护等。混凝土护壁一般采用喷射混凝土。根据经验，一般喷护厚度为5～8 cm，一次喷护1～2 h。一次喷护如达不到设计厚度，应等第一次喷层终凝后再补喷，直至达到要求厚度为止。喷护的基坑深度应按地质条件决定，一般不宜超过10 m。