5.1　地基开挖

各种类型的混凝土坝、有些土石坝的防渗体，一般都要求修建在坚实可靠的岩基上。而坝址的天然岩层，却多在不同程度上存在有节理、裂隙、断层和破碎带、风化层、软弱夹层或岩溶等缺陷。为修建建筑物，将其基础范围内底面以上的土和岩石挖除，目的是将不符合设计要求的风化、破碎、有缺陷和软弱的岩层、松软的土和冲积物等挖掉，使建筑物修建在可靠的地基上；或者是根据结构设计的要求，为将建筑物建在指定的高程上。在施工前，应根据建筑物布置、地形地质条件、水文气象资料、工期要求等，编制施工组织设计或施工技术措施。

岩基的处理方法很多，而开挖处理是岩基、浅层软基处理中最普遍也是最可靠的处理方法。

5.1.1　岩石地基开挖

岩石地基的开挖处理就是按照设计要求，将风化、破碎、有缺陷的岩层挖掉，使坝体修建在完整坚硬的岩体上，是地基处理最通用的方法。

5.1.1.1　地基开挖基求

土基开挖的岸坡应大致平顺，不应成台阶状、反坡或突然变坡，岸坡上缓下陡时，变坡角应小于20°，岸坡不宜陡于1：1.5，应留有20～30cm的保护层，等填土前坝断面范围内的岩石坝基与岸坡，应清除表面松动石块、凹处积土和突出的岩石。岩石岸坡一般不陡于1：1.5，应留有20～30cm的保护层，等填土前进行人工开挖；坝体断面内的低强度、高压缩性软土及地震时易液化的土层应清除或处理。岩石地基一般不陡于1：0.5，若陡于此坡度应有专门论证，并采取必要的措施。开挖方法主要是钻孔爆破。采取分层钻孔爆破、分层开挖的方法，接近建基面采用控制爆破或留有一定的保护层的方式进行开挖，严禁在设计建基面、设计边坡附近采用洞室爆破法或药壶爆破法施工。

对失水时很快风化变质的软岩石（如叶岩、泥岩等），开挖时应预留保护层，待开始回填时，随挖除、随回填，或在开挖后采用喷砂浆或混凝土保护。

坝基开挖的基本要求：保证质量，注重安全，方便施工，综合平衡。其中以质量、安全为重点。保证质量具体在两个方面：一方面要求在爆破开挖过程中既有效地按设计分层逐层下挖，又要有效地防止由于爆破震动破坏保留岩体和设计基岩线下的岩体；另一方面要求在爆破开挖时对已建成的水工建筑物或已完工的灌浆地段不造成损坏。为了防止爆破的影响和破坏，对岩基开挖提出以下要求。

1.开挖深度

每一层的开挖深度不大于2／3设计开挖深度，且不大于6～8m。采用分层钻孔，分层开挖方式。

2.预留保护层

保护层是指在一定的爆破方式和爆破规模（最大—段起爆药量）下，不同直径的药卷爆破对设计建基面不产生破坏而在建基面以上（或以外）预留的相应安全厚度。保护层厚度可根据水工建筑物对地基的要求通过现场试验来确定，在不具备试验条件时，可参照有关表格选取。

保护层以上岩体的开挖，一般采用延长药包梯段爆破，毫秒分段起爆，最大一段起爆药量（是指一次爆破中，毫秒分段中振波不同相叠加的串联孔最多的各孔药量之和）不大于500kg。对于不具备梯段地形的岩基，则应先进行平地拉槽毫秒起爆，创造出梯段爆破的条件后再进行梯段爆破。

建基面以上1.5m以内的垂直方向的保护层，宜采用手风钻逐层钻孔、装药、火花起爆，药卷直径不得大于32mm。最后一层保护层的开挖钻孔可视建基面处岩质情况分别处理：坚硬完整的岩体可钻至建基面终孔；软弱、破碎岩体，则应留足20～30cm的撬挖层，用风镐或人工撬挖。

技术要点：分层开挖，梯段爆破，控制一段起爆药量，按药卷直径若干倍数预留保护层。

优点：可减少爆破开挖对岩基的震动破坏，不降低基岩的承载力和抗渗能力；缺点：施工速度相对较慢，人工耗费量大、工效低，开挖单价高。

3.不留保护层

（1）先锋槽开挖。打斜孔，楔形爆破，形成先锋槽，以创造临空面，提高开挖的爆破效果；把出渣道路引入基坑，为出渣创造条件；布置排水沟，解决基坑排水问题，分作业区开挖，提高作业强度。先锋槽形成以后，再逐层扩挖下降。先锋槽的位置，一般选在地形较低，排水方便，容易出渣运输的部位，同时可考虑水工建筑物的底部轮廓，如截水槽、齿槽部位。

（2）邻接块控制爆破开挖。采用水平预裂、水平梯段爆破，在顶部则用垂直或倾斜孔梯段爆破。

（3）用深孔梯段与规格洞相结合方法开挖。规格洞就是沿建基面轮廓，先开挖出若干个水平辅助洞，辅助洞连接若干水平支洞，在支洞底部布置水平预裂孔，其上一定间距布置主爆孔，在规格洞顶部或外侧采用深孔爆破。

5.1.1.2　坝基开挖的方法

在开挖程序上，掌握“自上而下，先岸坡后河槽”的原则。即按照事先确定的开挖范围，从坝基轮廓经边缘开始，由上而下，分层开挖，直到河槽部分。

当开挖程序确定之后，开挖方式的选择主要取决于总开挖深度、具体开挖部位、开挖量、技术要求以及机械化施工程度等因素。当坝基范围比较开阔，上下干扰可避免的场合，也可先开挖河槽部分，以争取早日开始进行灌浆处理或混凝土浇筑。河槽部分的开挖也要分层开挖，逐步下降。这时，为了增加开挖工作面，扩大钻爆的效果，解决开挖施工时基坑的排水问题，通常采用“先锋槽”的开挖。对于岸坡部分比较松散的覆盖层和滑坡体的开挖，为了保证开挖边坡的稳定，防止滑坡和落石伤人，更应该遵循自上而下的原则。

5.1.1.3　岩基开挖中应注意的问题

（1）及时排除基坑积水，确保开挖在不受水的干扰下进行。

（2）合理安排开挖程序，保证施工安全。

（3）合理选定基坑开挖范围与形态。

（4）正确选择开挖方法及参数，保证坝基开挖质量。

5.1.2　软基开挖

软基开挖对土质或砂砾石地基，包括岩基上的覆盖层的开挖，同样要根据工程条件，采用不同的施工方式和方法。软基开挖需要注意边坡稳定，根据地质条件和开挖深度，确定开挖坡度。土方开挖时，如因地质原因，或周围条件不允许放坡开挖，必须严格按照“分层进行，先撑后挖”的原则，开挖时设置坑壁支撑，防止塌方和滑坡。还要注意做好施工排水措施，防止外水流入施工场地，并将地表积水、雨水排至场外。开挖低于地下水位的基坑时，可采用集水坑、井点排水或其他措施，降低地下水位，使基坑底部和边坡在施工期间保持无水状态，改善施工条件，稳定施工边坡。对于坝基和坝头岸坡，需按要求的坡度、深度及坝岸结合形态进行开挖。开挖后不能立即回填的部分，要预留保护层，在回填前再行挖除。