明挖法

明挖法是指一種先將地面挖開，在露天情況下修築襯砌，然後再覆蓋回填的地下工程施工方法。多用於淺埋隧道。明挖法是軟土地下工程施工中最基本、最常用的施工方法。

基本介紹

• 中文名：明挖法
• 外文名：Cut and cover method
• 優點：施工技術簡單、快速等
• 缺點：阻斷交通時間較長，噪聲與震動等
• 套用：地下工程施工
• 學科：公路交通科學技術

簡述

明挖法即先從地表向下開挖基坑或塹壕，直至設計標高後，自基底由下向上順序施工，完成地下工程主體結構後進行土方回填，最終完成地下工程施工。明挖法施工具有歷史悠久、套用廣泛的特點。據統計採用明挖法建造的地下工程約占軟土工程總數的三分之二以上。

明挖法的優點是施工技術簡單、快速、經濟及主體結構受力條件較好等，在沒有地面交通和環境等條件限制時，應是首選方法。但其缺點也是明顯的，如阻斷交通時間較長，噪聲與震動等。

隨著科學技術的進步與施工技術水平的不斷提高，明挖法施工在技術上已有較大發展，主要表現為：

(1)支護類型的發展。場地開闊時，基坑開挖一般採用放坡開挖；當開挖深度大於7 m，場地受到限制或擬減少土方開挖量時，需設定支護結構保護基坑。可供選擇的支護類型有鋼板樁、木板樁、鋼筋混凝土預製板樁、柱列式鑽孔灌注樁、挖孔樁、水泥土攪拌樁、土錨、土釘和地下連續牆等支護結構類型。

(2)支撐類型的發展。開挖深度小於4.0 m時，通常可不加橫撐，僅用懸臂式圍護結構保護基坑；基坑深度大於4.0 m，需加設一道或數道橫撐。支撐結構分內支撐和外拉錨兩類。內支撐有型鋼撐、鋼管撐、鋼筋混凝土撐、圍檁、立柱撐等；外拉錨有拉錨、土錨兩種結構形式。

(3)地下水控制技術的發展。在地下水位較高的地區進行明挖法施工時，排水方法有明排法、盲溝法和現已廣泛套用的人工井點降水法。

(4)蓋挖法技術。為了克服明挖法對地面影響大的局限性，宜採用蓋挖法。益挖法是由地面向下開挖至一定深度後，將頂部封閉，其餘的下部工程在封閉的頂蓋下進行施工，主體結構可以順作，也可逆作。

概念

所謂明挖法，是構要求的尺寸和高程，然後在基坑中進行主體結構施工以及防水作業，最後恢復地面的一種工法。明挖法施工簡單、方便，地層表面附近(淺埋)的地下工程多採用明挖法進行修建，如房屋基礎、地下商場、地下街、地下停車場、捷運車站、人防工程及地下工業建築等。

明挖法通常分為無支護放坡開挖和基坑支護開挖兩種形式。放坡開挖的優點是不必設定支護結構，而且主體結構施工時場地較大，便於施工布置；缺點是開挖工程量相對較大，而且占用場地大，適合在曠野採用明挖法修建的地下工程。在場地條件受限的情況下，如城市地下工程施工，常採用基坑支護開挖方法。通常，為保證基坑側壁穩定及鄰近建築物的安全，需採取基坑側壁的支護加固措施，即設定基坑支護結構，包括支護樁牆、支撐系統、圍檁、防滲帷幕、土釘及錨桿等。基坑支護結構安全與否，不僅直接關係到所建工程的成敗，而且關係到鄰近已建工程的安危。

施工時，採用無支護放坡開挖還是基坑支護開挖，應根據工程地質條件、開挖工程規模、地面環境條件、交通狀況等因素綜合確定。

適用條件

明挖法的套用與許多因素相關，如建築周邊的環境條件，工程地質、水文地質條件，結構物的埋深及技術經濟指標等。因此，選用明挖法修建各種地下工程時，應全面、綜合考慮各種因素。

(1)淺埋地下工程施工。常見的淺埋地下工程主要有捷運車站、捷運行車通道、城市地下人行通道、地下綜合管網工程等。這些淺埋工程的覆土厚度(埋人土中的深度)多為5～10 m，一般都採用明挖法施工。在某些情況下，有的埋深達10多m甚至20多m的地下工程，也可採用明挖法施工。但是，明挖法施工明顯受結構埋深的制約。當埋深較大時，由於施工技術難度大，同時往往因開挖和回填工程量很大，工程費用有可能比暗挖法高，此時從技術經濟角度考慮，選用明挖法就不適宜了。

(2)平面尺寸較大的地下工程。某些地下工程埋深不大，但平面尺寸很大，如一些城市的地下廣場、大規模捷運車站、地下商場等，其內部結構也多採用一般的梁板結構，這類工程適宜採用明挖法施工。對於這類大平面尺寸的地下工程，明挖法施工時通常採用分部開挖法或溝槽開挖法。先在周邊開挖至設計標高，建造好外圍結構，然後開挖中間部分，再進行內部結構施工及頂板施工和覆土回填。

(3)基坑工程。基坑工程是許多工程建設的輔助工程，並且基坑工程也只能採用明挖法施工。

(4)其他工程。與高層建築深基坑工程類似，有些工程在施工中也需要深基坑作為施工輔助工程，如橋樑工程中的錨錠基坑工程，需要將錨錠板埋置於很深的地層中，這就需要開挖深基坑。此外，盾構法和頂管法施工的施工井也採用自地面垂直向下開挖的明挖法進行修建。

分類

按照對邊坡維護方式的不同，明挖法可分為放坡明挖法、懸臂支護明挖法和圍護結構加支撐明挖法。應當注意的是，當採用懸臂支護明挖法或圍護結構加支撐明挖法時，工程的重點和難點就轉化為深基坑的維護問題。

1．放坡明挖法

放坡明挖法是根據隧道側向土體邊坡的穩定能力，由上向下分層放坡開挖隧道所在位置及其上方土體至設計隧道基底高程後，再由下向上順隧道襯砌結構和防水層，最後施作結構外填土並恢復地表狀態的施工方法。

放坡明挖法主要適用於埋置特淺、邊坡土體穩定性較好，且地表沒有過多的限制條件的隧道工程中。放坡明挖法雖然開挖方量較大且易受地表和地下水的影響，但可以使用大型土方機械。施工速度快，質量也易得到保證，作業場所環境條件好，施工安全度高。邊坡局部穩定性較差時，可採用噴射混凝土進行坡面防護或採用錨桿加固邊坡土體。

2．懸臂支護明挖法

懸臂支護明挖法是將基坑圍護結構插入基底高程以下一定深度，然後在圍護結構的保護下開挖基坑內的土體至設計隧道基底高程後，再由下向上順作隧道主體結構和防水層，最後施作結構並回填土以恢復地表狀態的施工方法。

懸臂支護明挖法常用的圍護結構有打入木樁、鋼樁、鋼筋混凝土預製樁、就地挖孔或鑽孔灌注鋼筋混凝土樁、鑽孔灌注鋼筋混凝土連續牆等，以上各種措施也可聯合採用。懸臂支護明挖法主要適用於埋置較淺、邊坡土體穩定性較差，且地表有一定的限制性要求隧道工程中。

3．圍護結構加支撐明挖法

圍護結構加支撐明挖法是當基坑深度較大、圍護結構的懸臂較長時，在不增加圍護結構的剛度和插入深度的條件下，圍護結構的懸臂範圍內架設水平支撐以加強維護結構，共同抵抗較大的外側土壓力；在主體結構由下向上順作的過程中，按要求的時序逐層分段拆除水平支撐，完成結構體系轉換，最後施作結構外回填土並恢復地表狀態的施工方法。

圍護結構加支撐明挖法主要適用於埋置不太淺、邊坡土體穩定性較差、外側土壓力較大且地表有一定限制性要求的隧道工程中。

水平支撐的強度、剛度、間距、層數及層位等技術參數，應根據對水平支撐與圍護結構的共同工作狀態、結構體系轉化過程工藝的要求進行力學分析計算確定。施工中必須經常檢查支撐狀態，必要時應對其應力進行監控和量測。採用水平支撐的優點是：牆體水平位移小，可靠安全，開挖深度不受限制。

水平支撐常用的形式有橫撐、角撐和環梁支撐。平面矩形圍護結構的基坑拐角或斷面變化處用角撐，短邊方向一般用橫撐，平面環形同護結構也採用環形支撐。開挖基坑寬度較大，水平支撐剛度不足時，還可考慮加設中間支柱來保持其穩定性。水平支撐結構以鋼管、型鋼及型鋼組合構件為好，因其拆裝方便，占空間較小，回收率較高，故在實際工程中套用較多。