陈寿稀
（贵州地矿基础工程有限公司，贵州，贵阳，550000）
【摘 要】在开挖基坑时，会使得周边的土体发生位移变形；当开展复杂周边环境基坑工程时，变形控制则为工程主要的控制条件。其中，在进行基坑工程设计之前，工作人员应仔细调查周边的环境，并以此为依据来将基坑变形的控制指标确定下来；而在设计时，则应对开挖基坑对周边环境产生的附加变形情况进行预估，并采取相应的隔离或加固措施。本文就周边环境复杂的基坑工程的变形控制技术展开探究。
【关键词】复杂周边环境；基坑工程；变形控制技术
1．复杂周边环境基坑工程变形控制技术的主要流程
在开展复杂周边环境基坑工程的变形控制时，应当采取调查周边环境、支护结构设计、工程施工以及监测基坑等措施[1]。其中，图1为基坑工程变形控制的主要流程。
图1 复杂周边环境基坑工程变形控制流程图
在开展复杂周边环境基坑工程设计之前，工作人员应仔细调查周边的环境，并以此为依据来确定基坑变形的控制指标；在开展工程设计时，则应对开挖基坑对周边环境产生的附加变形情况进行预估，当预估的变形值比变形控制指标还要大时，就需要采取相应的隔离或加固措施；而在实际施工过程中，还应严格监测周边环境及支护结构，并借助变形监测，来对周边环境受到基坑工程的影响程度进行了解，当实际测量的变形对于变形的控制值时，就需要将原因及时找出，并合理调整工程设计或施工方案[2]。
2．复杂周边环境基坑工程变形控制的相关指标
在城市化进程不断深入的影响下，基坑周边环境也受到了更加严格的保护要求。在开展工程设计之前，需专项调查基坑的周边环境，并以环境保护要求，周围环境受到基坑开挖的影响程度，以及周边环境承受附加变形能力等为依据，来对基坑变形的控制指标进行确定。在多数情况下，由于问题较为复杂，因而在确定基坑周边环境承受附加变形能力，以及对周边环境受到基坑开挖的影响程度进行预测时，会存在不小的困难，此时就无法针对某一具体的基坑工程确定科学合理的变形控制指标。在此种情况下，一项行之有效的方法便是根据已成功的工程资料来确定具体的变形控制指标[3]。
在我国制定的建筑地基相关设计规范中，明确给出了建筑物地基变形的允许值；而在上海市制定的基坑工程技术规范及标准中，便以基坑周边环境重要程度以及与基坑距离等为依据，提出了基坑变形的相关设计控制指标；此外，不少文献也指出了建筑物损坏程度与差异沉降之间的关系，这些文献及资料均可为基坑工程的变形控制提供可靠参考。
3．预测复杂周边环境基坑变形的主要方法
3.1经验预测方法
Peck R B最早提出通过观测资料，从而来对基坑开挖造成的地表沉降进行预测，并以奥斯陆及芝加哥等地的地表沉降观测资料为依据，制定了性质不同的土层中，基坑距离与地表沉降量之间的关系曲线，此曲线直至当前依然被国内外部分工程师引用。Clough G W等人则以部分工程案例数据为依据展开分析，提出了各种土层开挖造成的地表沉降的不同包络线形式。例如，对于硬黏土以及砂土等，则建议沉降包络线的分布形式为三角形。此外，Hsieh P G等人则以支护结构变形中悬臂及深槽部分面积之间的关系为依据，将地表沉降区分为了凹槽与三角槽这两种形式。
3.2数值预测方法
当前，基坑及其周边环境愈发复杂，如果仅采取经验预测方法，那么就无法满足工程设计的实际需求。在此种形势下，就需要采取数值方法。其中，有限单元法为常用的一项数值方法。Clough G W等人首次采取有限单元法来对基坑开挖问题展开分析，经过不断的改进与完善，这一方法已被广泛应用在复杂基坑设计中。近些年来，计算机技术与土体本构关系，以及有限元技术得到不断的发展，也出现了许多适用于基坑开挖分析的专业软件[4]。
在基坑工程中应用有限元方法时，对土体本构模型及计算参数等进行准确选用为关键所在。其中，每种本构模型均反应了某一类土体的现象，当模型的复杂性越大，表明涉及到的参数越多，应用在实际工程中的难度也更大。设计人员应当以工程特点及分析目的等为依据，选择合适的模型。此外，参数的选择还会对有限元分析计算结果的合理性产生直接影响。其中，经验关系、土工试验及原位测试等为获取参数的主要途径。需要注意的是，土工试验无法对应力的实际状态进行完全模拟，原位测试则无法提供直接的模型参数值，此外，在实际工作中，通常不具备完善的测试数据，因而应通过多种途径、积累经验及交叉检验等多种途径来选择参数。作为模拟基坑开挖问题的一项有效方法，有限元方法不仅将土与结构之间的相互作用考虑在内，充分满足位移协调、静力平衡等，同时还能综合考虑到土层性质及分层、支撑系统性质及分布、周边建筑物受到土层开挖的影响等多项复杂因素。然而，由于有限元分析法存在不小的复杂性，容易出现不合理的分析结果，因此，在采用此种数值方法时，应根据工程实际测量的数据，并将其与经验方法进行核对与比较，以确保获得合理的分析结果。
4．复杂周边环境基坑工程施工的变形控制
作为支护结构施工、地下水控制以及基坑土方开挖的一项系统工程，基坑坑工程施工主要会对周边环境造成以下影响：其一，在进行支护结构的施工时，会产生土体损失或挤土效应，进而造成相邻地面沉降或隆起；其二，地下水大幅度的降低极易导致地面沉降的发生，进而使得邻近建筑物及地下的管线出现开裂与变形情况；其三，在开挖基坑时，软粘土可能会出现蠕变，再加上补平衡力的产生等，从而使得围护墙及周围的土体朝开挖区移动，以及坑底隆起等现象，使得邻近建筑物及地下的管线出现沉降及侧移等现象。为达到环保的目的，除了做好基坑工程设计方面的工作外，还应从支护结构施工、地下水控制以及基坑土方开挖等方面来加强环保措施。
在进行支护结构施工时，采取的施工工艺应当不会对基坑周边环境造成太大的影响，同时还需加大控制施工过程的力度。对于钻孔灌注桩施工，为防止孔壁坍塌，有效减小周边土体的变形，可将泥浆的比重及其液面高度进行适当提高，并采取隔桩跳打等措施。同时注意不要在软弱、不稳定的土层以及不良地质的地段设置土层锚杆锚固段，对于以上地质条件，特别是基坑周边的环境比较复杂时，应当注意防止应用锚杆方案。
在开展土方开挖施工时，除了要严格按照设计标准进行外，还应确保开挖的部位及高度与设计工况相同，并严格遵循平衡、对称、分层、分段，以及先撑后挖、限时支撑等施工原则。此外，为防止因安排工序不当而使得基坑变形，或引发险情等，就应充分加大施工监管力度。
5．结语
综上所述，在社会经济不断发展及城市化进程不断深入的大背景下，越来越多的建筑工程投入设计与施工中，这也使得基坑开挖工程的规模不断扩大。在此种形势下，为达到环境保护的目的，减小因变形及地面沉降造成的经济损失及对社会的影响，就应当在实际施工过程中，采取科学有效的变形预测方法，严格监测周边环境及支护结构，加强信息化、动态化施工的实施。
参考文献：
[1]孙毅.复杂条件下改扩建工程基坑周边变形控制研究[J].铁道工程学报,2014,7(06): 10-13.
[2]冯晓腊,熊宗海,莫云.复杂条件下基坑开挖对周边环境变形影响的数值模拟分析[J].岩土工程学报,2014,36(02):331-334.
[3]王曙光.复杂周边环境基坑工程变形控制技术[J].岩土工程学报,2013,35(01):475- 477.
[4]贺俊,杨平,张婷.复杂条件下深基坑施工变形控制及周边环境监测分析[J].铁道建筑,2010,12(07):96-98.
作者简介：
陈寿稀（启1968-），男，贵州遵义县人，大学本科，主要从事岩土工程勘察施工技术管理。
论文作者:陈寿稀
论文发表刊物:《工程建设标准化》2016年3月总第208期
论文发表时间:2016/6/13
标签：基坑论文; 周边环境论文; 工程论文; 方法论文; 土层论文; 指标论文; 结构论文; 《工程建设标准化》2016年3月总第208期论文;