桥梁基础基坑开挖的施工方法与流程

本发明涉及桥梁工程施工，具体涉及一种桥梁基础基坑开挖的施工方法。

背景技术：

1、桥梁扩大基础作为桥梁下部结构的重要组成部分，其基坑开挖施工的质量与安全直接关系到桥梁整体结构的稳定性和使用寿命。在桥梁基础施工领域，基坑开挖通常采用放坡开挖方式，即根据土体或岩体的力学性质将基坑边坡开挖成具有一定坡度的斜面，以依靠土体自身强度维持边坡稳定。对于开挖深度较大的基坑，放坡开挖方式因无需设置复杂的支护结构、施工简便、成本较低而得到广泛应用。

2、在土岩复合地层条件下，基坑开挖范围内的地层往往同时包含土层与岩石层，两者的力学性质差异显著。土层抗剪强度低、遇水易软化，需要采用较缓的放坡坡度以保证边坡稳定；岩石层强度高、整体性好，可以采用较陡的放坡坡度以减小开挖工程量。现有技术中，基坑放坡开挖通常采用统一的放坡坡度，难以同时兼顾土层边坡的稳定性与岩石层段的开挖效率，容易造成土层段边坡失稳或岩石层段不必要的超挖。

3、公开号为cn103898919a的中国发明专利申请公开了一种深基坑开挖过程边坡坡率控制方法，其技术方案为：采用石灰粉撒线确定基坑上口边线与下口边线位置，采用挖掘机分层开挖，每层按照深基坑支护设计工况确定的深度进行开挖，并通过边坡坡率控制保证边坡成型质量。该方案提出了分层开挖和坡率控制的基本思路，但未涉及土岩复合地层条件下针对土层段与岩石层段分别设定不同放坡坡度的分级放坡方案，也未提出在土层与岩石层交界位置将不同坡度平滑过渡衔接、避免交界面应力集中的技术手段。

4、陈殿凯、张万志在《山东交通科技》2026年第1期发表的论文《土岩复合地层深大基坑开挖工序优化及变形分析》中，以青岛市东城站基坑开挖为工程背景，采用数值模拟和现场监测相结合的方法，对土岩复合地层深大基坑的不同开挖工序进行了对比研究，提出采用纵向分段、竖向分层的逐段放坡开挖方法，以提高土岩复合地层基坑开挖的安全性和施工效率。该论文侧重于开挖工序的优化与变形特性的分析，但未涉及地质勘察参数驱动下土层段与岩石层段放坡坡度的分级确定方法，也未提出开挖过程中位移监测预警与数值模型预测结果对比联动的控制策略。

5、因此，现有技术中尚缺乏一种能够根据土岩复合地层力学参数差异分级确定放坡坡度、通过阶梯状放坡结构与坡度平滑过渡实现边坡稳定与开挖效率兼顾，并结合位移监测预警进行动态控制的桥梁基础基坑开挖的施工方法。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是：现有技术中土岩复合地层条件下基坑放坡开挖采用统一放坡坡度，难以同时兼顾土层边坡的稳定性与岩石层段的开挖效率，容易造成土层段边坡失稳或岩石层段不必要的超挖；同时，现有放坡开挖方法缺乏开挖过程中的动态监测预警与地质参数驱动的分级放坡设计，无法适应土岩复合地层的复杂条件。

2、为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

3、一种桥梁基础基坑开挖的施工方法，其中，对基坑开挖范围内的地层进行地质勘察，获取土层与岩石层的分层分布情况，分别确定土层段和岩石层段的放坡坡度；采用全站仪放样出基础的轴线，用水准仪测出基础位置的地面标高以确定基坑开挖深度，并按基础设计尺寸在基础四周每边加宽设定距离确定开挖宽度，用石灰线标出开挖轮廓；采用挖掘设备沿开挖轮廓进行开挖，其中土层段按照土层段放坡坡度放坡开挖，岩石层段按照岩石层段放坡坡度放坡开挖，使基坑侧壁形成土层缓坡与岩石层陡坡相衔接的阶梯状放坡结构，基坑开挖深度超过设定深度时在边坡表面覆盖防护网，在基坑较宽敞一侧设置供人员和机械通行的马道，并在马道两侧搭设护栏；开挖过程中对基坑边坡的水平位移和垂直位移进行持续监测，设定位移累计预警值和单日位移预警值，当监测位移超过预警值时停止开挖并对边坡采取加固措施；当开挖面距基坑底面设定距离时，停止机械开挖，采用人工配合开挖，一次清基至设计标高；对基底承载力进行检测，当检测结果不满足设计要求时继续向下开挖，当继续开挖后检测结果仍不满足设计要求时停止施工，并将检测结果告知设计单位；清除基坑内积水、杂物和松散土质，使基底清洁平整后，浇筑混凝土垫层形成基础底模，在基础底模上绑扎基础钢筋并安装模板后，浇筑基础混凝土。

4、优选的是，采用纵向分段、竖向分层的逐段放坡开挖方式，将基坑沿纵向划分为若干开挖段，每个开挖段沿竖向划分为若干开挖层，逐段逐层交替推进开挖，每开挖完一个分段即对该分段边坡表面进行封闭处理并完成该分段的边坡防护措施设置，再转入下一分段开挖；在开挖前对基坑开挖全过程建立数值计算模型，模拟不同开挖工序条件下基坑邻近地表沉降和边坡侧向位移的分布规律，据此确定各分段的开挖顺序、各层的开挖厚度及放坡坡度；在基坑边坡顶部及各级放坡平台上设置位移监测点，将现场监测数据与数值计算模型的预测结果进行对比分析，当现场监测数据与预测结果的偏差超过设定范围时，调整后续分段的开挖参数；在基坑边坡坡脚位置采取抗滑加固措施，并对地下水位进行动态观测，当观测水位上升至影响边坡稳定的水位时，采用降水措施降低地下水位，待地下水位降低后再继续开挖；在土层与岩石层交界位置将土层放坡坡度与岩石层放坡坡度平滑过渡衔接。

5、优选的是，在基底处理完成后进行基础模板安装，安装时使模板紧贴基础侧面拼装，对模板拼接接缝进行封缝处理防止漏浆；在模板外侧按设定间距设置第一层支撑构件，在第一层支撑构件外侧按设定间距设置第二层支撑构件，使模板与各层支撑构件形成由外至内的分层支撑，采用对拉连接件将相对两侧的支撑体系拉结固定；模板安装完成后以设计桩中心点为基点，对模板位置进行测量校正并固定；在模板表面涂刷脱模剂，浇筑混凝土前检查支撑和模板的稳定性，发现松动、变形或移位时及时处理，不支撑混凝土的垂直面模板在浇筑后不少于设定时间或混凝土强度不低于设定值时拆除；再次使用的模板表面清洁并修复，不使用裂开、磨损或分层的模板面层材料。

6、优选的是，模板安装完成后浇筑基础混凝土，浇筑基础混凝土前进行配合比优化，选用低水化热水泥并掺加矿物掺合料，通过外加剂调整混凝土凝结时间和和易性；浇筑时将基础沿竖向划分为若干浇筑层，各浇筑层按照设定的顺序和间隔时间依次连续浇筑，控制每层浇筑厚度和相邻浇筑层的浇筑间隔，使前一层混凝土在初凝前完成上层混凝土的覆盖；实时测量混凝土内部温度、表面温度及环境温度，计算混凝土内外温差和温升速率，设定温差控制阈值，当混凝土内外温差达到阈值时在混凝土表面增加保温覆盖层厚度，当温差回落至安全范围后逐步减少保温覆盖层；混凝土表面覆盖保温保湿材料，根据环境温度变化和混凝土温度测量结果动态调整覆盖层数量和洒水频次；在混凝土温峰出现后进入降温阶段时，采用分区拆模方式，先拆除温度应力较小的区域模板，对拆除区域立即进行保温覆盖处理，再依次拆除其余区域模板，对养护全过程进行记录管理，记录覆盖材料、覆盖时间、洒水频次、拆模时间和温度测量数据。

7、优选的是，混凝土浇筑完成并封闭表面后，先覆盖一层塑料薄膜，待混凝土初凝后去除塑料薄膜并覆盖土工布洒水保湿养护，养护期间定时测量温度，养护时间不少于设定天数；在基础平面内按设定间距布置测温点，测温点距基础边缘设定距离，采用人工温度计定时测温，根据测温结果监测混凝土内外温差并调整养护措施。

8、优选的是，在基坑开挖前对场区水文地质条件进行勘察，查明含水层分布、承压水头高度及渗流路径；在基坑周边采取截水措施，使截水措施伸入基坑底面以下的隔水层，在基坑内设置排水措施和集水措施，将基坑内的渗水汇集后排出坑外；当基坑底部存在承压水层时，采取减压降水措施降低承压水头高度，使承压水头高度降低至基坑底面以下的安全高度后继续开挖；开挖过程中对基坑底面和侧壁进行渗漏巡查，当发现局部渗漏点时，将渗水引导至集水区域，并在渗漏点周围采用反滤材料回填封堵；当发生突发性管涌或突涌时，停止开挖并在涌水点周围堆筑反滤压重体，加大排水能力，待涌水稳定后采用水下混凝土封堵或注浆封堵方式对涌水通道进行封堵。

9、优选的是，基础钢筋采用搭接绑扎，任一截面的钢筋拼接不超过设定比例，一层内钢筋之间的净距不小于钢筋公称直径的设定倍数且不小于粗骨料最大尺寸的设定倍数，层与层之间的净距不小于设定值；通过设置保护层控制件控制钢筋与模板之间的间距，保护层控制件相互错开布设且与钢筋绑扎牢固，绑扎丝头不进入混凝土保护层内；墩身预埋钢筋伸入基础内部，相邻预埋钢筋外露端错开设置。

10、优选的是，混凝土养护完成后，基础与土壤接触处均进行防水处理，浇筑垫层前在基底铺设防水卷材，基础混凝土浇筑完成后在基础外露表面涂刷乳化防水沥青。

11、优选的是，基础混凝土养护至设定强度后按设计要求对基坑进行回填，回填土采用人工或小型机械分层压实，控制每层填土厚度，回填压实度不低于设定值，填筑高度高出基础设定距离，压实时确保不对基础结构造成影响。

12、优选的是，基坑监测频率根据施工阶段动态调整，基坑开挖期间按较高频率监测，基础浇筑完成后按设定频率监测，随龄期增长逐步降低监测频率，直至基坑回填完成并验收合格。

13、本发明具有以下有益效果：

14、第一，通过地质勘察获取土岩复合地层的分层分布情况，分别确定土层段和岩石层段的放坡坡度，使基坑侧壁形成土层缓坡与岩石层陡坡相衔接的阶梯状放坡结构，既保证了土层段边坡的稳定性，又减小了岩石层段的开挖工程量，实现了边坡稳定与开挖效率的兼顾。

15、第二，开挖过程中对基坑边坡进行水平位移和垂直位移的持续监测，设置位移累计预警值和单日位移预警值，当监测位移超过预警值时停止开挖并采取加固措施，有效降低了危大基坑工程边坡失稳的风险。

16、第三，开挖面距基坑底面设定距离时停止机械开挖并采用人工配合开挖，避免机械开挖扰动基底，并通过基底承载力检测及不合格时的逐级处理流程，保证了基底质量，为后续基础施工提供了可靠的基础条件。

17、第四，采用纵向分段、竖向分层的逐段放坡开挖方式，并结合数值计算模型预测与现场监测数据对比联动，动态调整开挖参数，在土岩复合地层中实现了开挖工序的优化，进一步提高了基坑开挖的安全性和施工效率；在土层与岩石层交界位置将不同坡度平滑过渡衔接，避免交界面处应力集中。

18、第五，模板安装采用模板与多层支撑构件形成分层支撑结构，配合测量校正和拉结固定，提高了模板体系的刚度和稳定性，保证了基础混凝土成型质量。

19、第六，大体积混凝土浇筑采用配合比优化、分层连续浇筑、温度实时测量、温差阈值控制与保温覆盖层动态调整、分区拆模相结合的温控方案，有效防止温度裂缝的产生，并通过对养护全过程的记录管理形成可追溯的温控档案，提高了混凝土基础的施工质量。

20、第七，通过截水措施、排水集水措施、减压降水、反滤封堵及突涌封堵等手段，系统解决了基坑开挖过程中地下水渗流、基底突涌及边坡失稳等水害问题，保障了基坑施工的安全。