摘要：近年来深坑基工程在我国得到了广泛的实施，由于我国不同地区的地质条件差别巨大，给深坑基工程的建设实施带来了很大的困难和挑战。深坑基工程是一门经验性很强的工程学科，在施工过程中要根据具体的情况采取相应的应对措施。深坑基形变是困扰着坑基工程建设的一大难题，本文就深坑基形变的规律和机理进行了研究，并就深坑基形变的监测技术进行了介绍。
关键词：深坑基工程；监测方法；坑基形变
随着我国经济水平的快速发展发展，对建筑工程的需求越来越多。由于地下轨道交通建设和地下建筑的大量实施，坑基项目建设的规模和工程难度不断加大。在坑基的建设开挖过程中，确保坑基的安全稳定是工程建设的首要问题。在坑基的建造过程中，影响坑基支护稳定的因素很多，不同的地质环境对坑基的安全性都会产生不同的影响。在我国软土地质的分布非常广泛，尤其在东南沿海发达地区地质主要以软土形式存在。软土的含水量大、压缩比高，承重能力和地质稳定性都比较差。在基坑开挖完成后，由于坑底和周围的土体会吸水膨胀，使得土骨架上的有效应力和抗剪强度减弱，引发坑体结构不稳定。因此，在坑基的生产过程中要对坑基的形变变化及时的监测，确保坑基的安全性。
1.深坑基工程的发展现状
坑基工程是一门实践性很强的工程学科，经过长期的时间摸索，工程科技人员对坑基工程的工程建设积累了宝贵的工作经验，并摸索总结出了一些工程规律。通过实践和理论研究向结合的方式坑基工程的研究取得了很大的进展，有效地提高了坑基工程的施工水平。最早在上世纪初就有人对坑基工程的经验规律展开了研究，并提出了将总应力法应用到预估挖方稳定程度和计算支撑载荷的工程实践中去。
我国对坑基工程的研究相对较晚，在上世纪七十年代北京地铁的修筑过程中修筑了深度为21m的基坑，开创了我国深度基坑修建的先河。随着改革开放后大规模工程建筑的井喷式爆发，对基坑修筑的研究也开始不断丰富，通过工程科研人员的努力，我国的基坑工程理论水平和工程修建能力都获得了显著的提高。通过对大量工程经验的总结和对国外相关资料的借鉴，我国编制完成了基坑和围护结构的设计和施工的规范手册，出台了相关的行业标准和技术规范[1]。
随着坑基建设的不断推进，在坑基的施工建造中也暴露出来许多的困难和挑战。首先是各地区间的地质条件差别较大，不同的施工项目间的可比性较低，造成施工工作出现困难。例如就地质土壤的类型雷说就有软粘土地、砂土场地和黄土场地的区别，它们之间的地质状况和水文条件差别巨大，基坑的结构稳定性能也各不相同。在施工中需要针对不同的情况采取相应的应对措施。即使是在同一地区，不同地段之间的地质状况也会有很大差别，因此在工程施工前要做好调研工作，针对不同的地质状况制定不同的应对措施。
其次是坑基工程的理论研究还不完善，在实际的坑基设计中经验估算仍然占到很大部分，缺少相应的理论支撑。目前的计算公式和方法主要是建立在以往的工作经验上的，在公式的设计开发上缺少理论支撑，公式的适用性也不够。此外，在地下水和渗流作用对土层压力的影响上还存在着很大的争议，需要进行更多的研究。不同地区和不同单位间使用的坑基建设工程手册有所不同，造成施工工作不规范。坑基的施工建设要求施工人员具有丰富的工程建设经验，在工程设计中往往需要对施工的计算结果进行修正。
2.深坑基变形的规律及机理
基坑在施工过程中基坑的稳定性、土层结构和支护体系都会发生相应的变化，如果不能对这些变化及时的掌握和应对，很容易造成基坑的变形，对周边的建筑和结构稳定带来安全隐患。围护结构是保证坑基稳定的重要结构，在施工中要根据不同的地质状况和坑基类型采取相应的围护施工。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆影响坑基稳定性的因素众多，坑基的土压力、土体强度、地下水状况、支护条件都会对坑基的稳定性产生影响。
2.1深坑基形变的规律
根据大量工程实践研究表明，坑基围护结构入土深度较深的时候，发生地表沉降时沉降曲线呈现凹槽型分布。若围护结构自身也发生了较大的形变变化，地表沉降就会呈现倒三角分布。围护结构的刚度是影响坑基形变的重要因素，同时坑基的施工方法、地质条件和支撑体系的结构都会对围护结构的形变产生很大影响。围护结构发生水平位移时的主要包括悬臂式位移、组合式位移和抛物线型位移三种类型。
坑基在开挖深度不大时，在没有进行支撑保护时的最大水平位移主要发生在低下墙的顶部位置；随着坑基开挖深度的不断加大，对围护墙体需要进行适当的支撑保护。此时在支撑力的作用下墙体可能会出现水平位移，墙体中间部位会向坑基内侧鼓出，出现呈现抛物线形状的水平位移；对于刚性围护结构则容易与坑基边缘出现三角形的水平位移；多支撑体系的坑基则往往会出现组合式的位移形式[2]。
2.2深坑基形变的机理
在深坑基的施工建造过程中，随着坑内土体的减少，坑基底部的土体受到的上方压应力减小，造成坑基底部的土体向上回弹。坑基的逐渐挖深使得围护结构两侧土体的土压力得到释放，会产生水平压力差使得围护结构发生一定程度的水平位移。根据深坑基形变变化原因的不同，可以将深坑基形变分为坑基底部土体隆起、围护结构形变和坑基周围土层变形几种类型。下面将就坑基底部隆起形变的机理着重分析一下。
坑基底部隆起是因为坑基在挖建过程中大量土体被挖开，使得土体向下的压应力得到释放造成的。根据力学性质的不同可以将坑基底部隆起分为弹性隆起和塑性隆起两种不同形式。深度较小的坑基主要发生的是弹性隆起，由于土体的压应力减小是坑基底部呈现中间高、四周低的弹性形变。塑性隆起主要发生在坑基深度和宽度都很大的坑基中，由于坑内外的压力差不断增大，外侧主动土压力压迫围护结构，引发坑外土体向坑内发生水平位移，进而引发塑性形变。
2.3深坑基变形监测技术
由于坑基施工工程技术的复杂性，目前很难用理论计算的方法为坑基形变现象进行有效的预测，因此在施工过程中对坑基形变进行有效的监测就显得很有必要。在工程项目的实施建造过程中，要根据施工监测得到额数据信息对施工方案进行及时的调整，对形变较大的工程项目要及时采取必要的补救措施，确保施工工作的安全进行。
目前对深坑基形变变化的检测主要包括水平位移检测、深层位移检测、地表沉降检测和支撑轴力检测。另外，对水平位移的检测主要用全站仪和配套棱镜组进行检测，在实际的操作过程中主要用极坐标法和小角度法进行监测。对深层位移的检测主要种活动式测斜仪来进行，将测斜仪放入到导管当中，每隔一段距离测量一下位置偏差，通过计算得到坑基的位移变化数据。地表沉降反映了坑基内降水、挖建和施工过程中土体和结构形变的过程，工程上可以用高程测量的方法对坑基地表沉降进行估算。深坑基的支撑体系可以分为钢筋混凝土支护和钢结构支撑两种类型，根据不同的类型的受力特点要选用恰当的轴力测量变量。
3.结语
随着地铁和地下车库等建筑工程项目的大量实施，深坑基工程得到了大量应用。深坑基工程是一项经验性很强的工程学科，不同的地质环境和建设要求都会对坑基的状况产生很大的影响。本文就深坑基形变的规律和机理展开了研究，指出在深坑基的建造过程中要注意对坑基的形变进行严密的监测，并根据监测数据结果进行有效的调控。目前，对坑基的检测主要包括水平位移检测、深层位移检测、地表沉降检测和支撑轴力检测几种类型，针对不同的坑基和检测要求要采取相应的检测手段。
参考文献：
[1] 王正晓，刘保信，张晓春等.深基坑变形监测浅析[J].测绘通报，2006（6）
论文作者:黄靖华
论文发表刊物:《基层建设》2016年13期
论文发表时间:2016/10/19
标签：深坑论文; 位移论文; 工程论文; 基坑论文; 结构论文; 地质论文; 水平论文; 《基层建设》2016年13期论文;