摘要：基坑开挖是所有建筑工程的基础，也是影响工程整体质量的关键。随着基坑开挖深度的增大、周围环境的复杂化，基坑工程开挖时遇到的难题越来越多。在深基坑支护施工中，尤其要注意支护结构变形、基坑失稳、基底隆起等问题。鉴于此，本文将从深基坑工程变形角度着手，在探讨变形内容和主要形式的基础上，结合基坑工程变形特点和规律，谈谈如何做好深基坑变形控制设计和变形管控。
关键词：深基坑工程；变形；管理控制
1 深基坑工程变形内容和主要形式
在基坑开挖时，因为会改变土体应力场和地下水等环境因素，从而会导致基坑支护结构变形甚至遭到破坏，使基坑周围地表沉降，使基坑失稳和基底隆起变形。其中支护结构变形包括水平变形和竖向变形，在基坑开挖较浅时支护结构变形主要以水平位移变形为主，而当基坑开挖深度变大以后土体的自重应力增加，土压力增加，从而使地面变形范围扩大，变形量增大。基坑周围地表沉降变形一方面来自地下水疏干产生的差异性地面沉降，在疏干以后地下水位降低幅度过大但疏干范围又小时就必须要注意该不均匀沉降是否会引起建筑物倾斜甚至墙体开裂的问题。另一方面是来自支护结构侧向变形引起的地面沉降，集中发生在基坑的周围。基坑失稳一是因为支护结构强度或刚度不足引起的，二是因为支护结构地基土强度不足引起的。导致基底隆起变形的主要因素有以下几个方面：第一因为土体被挖除，导致土体的自重应力得到释放而增加了土体的压力，使基底向上回弹。第二在基底土体回弹以后，土体因松弛和蠕变等的影响导致基底隆起变形。第三在基坑开外后，支护结构向基坑内变形，在基底面以下部分的支护结构向基坑方向变形，挤推前面的土体从而造成基底隆起。第四因为粘性土吸水导致土体体积变大从而引起基底隆起变形。第五在开挖基坑时，支护结构后面潜在的滑动面内土体的重量超过了基坑底部地基能承受的压力，就会出现流土问题，导致坑顶下陷而基坑隆起，出现基坑失稳的现象。
2 深基坑工程开挖变形的特点和规律
2.1 影响基坑开挖变形的因素很多
影响深基坑工程开挖变形的因素有很多，除了和基坑本来的形状、面积和开挖深度、土体的压力以及地下水位、水压等因素有关外，还和支护结构的形式、刚度、强度以及安装方式、支护结构之间的距离、预应力的大小和时间，以及基坑内地基的加固情况、开挖的工艺、周边的建筑物等因素有关。
2.2 变形机理复杂
在进行基坑开挖，尤其是软土地基开挖时，因为改变了原来土体的应力场，改变了地下水位，以及土体的流变性等特征，所以引起基坑周围地面沉降、支护结构变形、基坑失稳、基底隆起等问题非常常见，而这些不同的变形类型它们的变形机理也是不一样的。
2.3 变形过程的阶段性
深基坑工程变形的过程具有阶段性的特点，大致可以分成三个主要阶段。第一个阶段因为挡土墙和止水帷幕的施工，导致墙横向挤土，进而产生地表沉陷和基底隆起变形的问题。第二个阶段随着开挖深度的增加，使土体的压力不断增加，从而使支护结构产生了水平方向的位移，引起地表沉降和基坑失稳现象。第三个阶段，在开挖以后，基底土发生蠕变、松弛，从而引起基坑隆起、地表固结沉降等问题。
2.4 变形危害的严重性
一旦出现基坑变形的问题，不但会对当地的地质环境产生破坏，而且会给社会带来巨大影响。过去多次基坑变形事故证明，深基坑支护结构失效、周围地表沉降等问题可能会影响周围的建筑物、地下电缆线、煤气管道等，如果造成线路破坏或者煤气管道泄漏，就不仅是基坑变形问题了，而是会带来严重的社会影响，危害人们的生活健康，也给社会带来了巨大的经济损失。
3 结合具体工程分析深基坑变形控制内容和具体措施
3.1 工程概述
某深基坑工程的基坑长度为140m，宽度为80m，开挖深度约20m，基坑东边紧邻某大酒店，西边紧邻某大楼。根据地质勘查报告可知，该地区地下大多是回填杂土，地下水位高，涌水量大约为1800m3/d。周围市政管线密布，深基坑西边坡土质是回填土，基坑周围放坡空间有限，支护结构十分复杂。所以对西边坡的变形监测与控制是本工程的关键。
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3.2 深基坑变形控制设计内容与流程
首先，变形控制设计的基础是变形预测分析，关键是选择合理的计算方法和计算模型，计算模型是极度接近实际的，对主要方面与主要因素的模拟。与此模型输出是一种趋势的预测，其真实性和可靠性需要通过动态实际来进行验证、改善和提升，尤其要从监测的信息中获得更加准确的计算参数。此外，变形控制设计的核心与关键是动态设计，也就是将设计放在动态的监控中，一边对支护施工进行动态跟踪，一边进行动态的补充和完善，根据监测到的信息对原来的设计做出必要的调整，从而实现对深基坑目标的有效控制。
3.3 深基坑变形控制具体技术措施和技术要点分析
3.3.1 选择合适的支护方案
首先从技术角度来讲，支护方案的选择将关系到整个支护结构的稳定性，影响变形量的控制质量。因此，必须根据工程的特点和当地的地形地质情况，结合以往的工作经验合理选用。当地质条件较好且四周情况稳定、对技术要求不高时可选择柔性支护，比如土钉墙和锚喷等。而对于四周环境复杂、对技术要求较高时，一般选择刚性支护方案，比如排桩或地下连续墙等方式可减少水平位移。但是这种方案的造价较高且工期较长。一般来说，可将排桩和工程桩结合起来以便缩短工期、便于施工组织；而地下连续墙适合用在地质条件很差很复杂的地区，尤其是基坑深度较大且对周围环境要求较高的基坑支护施工中。同时，在地质条件较差时宜采用内支撑形式，在特别差时可采用连续墙加逆作法的方式，尤其在有多层地下室的情况下，地下室结构体系可代替支撑体系，受力和工期均较为合理，在保证质量的同时还能实现经济效益。
3.3.2 做好基坑降水技术管控
基坑降水一般方法有设置明沟、集水井降水、轻型井点降水等，当地下水位较高时要采取措施先降低地下水，但要注意避免连续抽水，控制好出水含砂土量，避免出现地下水砂土流失的问题。另外应合理设置水位监测点和沉降位移观测点，及时掌握水位与周边建筑物动态变化，在基坑周围设置排水沟及时将地表水排除可避免深入基坑中造成对基坑的破坏。
3.3.3 做好土方开挖技术管控
在土方开挖施工中，首先必须清楚了解施工区域地下管道等地下设施的情况，并了解管道的标高和走向，在此基础上确定开挖方案。其次保证出土坡道设置合理，必须保证边坡支护体系受力均匀才能避免发生边坡失稳现象。再次要合理控制好土方开挖量，当开挖量较大时必定会对周围环境产生不利影响。在深基坑支护中如果遇到软土地基，则需先处理后再开挖且要控制好开挖的深度。此外在爆破时要严格控制炸药量，设置减震缓冲沟来保证岩面的完整性。最后尽量避免在雨季施工，如果深基坑支护施工时遇到下雨则需在坡面上覆盖防雨材料以免雨水冲刷。
3.3.4 其他控制管理措施
在对基坑周围环境进行监测时，采用动态跟踪监测方式，并做好及时信息反馈，随时提供支护体系安全信息和应急处理建议，然后根据反馈的信息对原有方案进行修正，使支护变形得到有效控制。具体需要监测的内容包括地下连续墙是否出现明显的变形，周围建筑物承重墙体是否出现开裂或剥落、周围地表情况、基坑边坡情况等。可根据基坑开挖区域和周围环境参数建立数值计算模型进行数值模拟计算，同时通过对地下连续墙、周围建筑物沉降、地表沉降等现场数据监测和收集，了解基坑开挖中数据的变化趋势，积累基坑开挖经验。为避免超深基坑施工对周围建筑物构筑物、生态环境、地下管线等造成破坏，还要做好安全防护措施，同样可利用模拟计算的方式对保护技术进行验证。此外还要注意提高超深基坑的防水效果，避免超深基坑受到地下水位的影响，这也是提升基坑承载能力和稳定性的关键。
4 结语
综上所述，深基坑工程变形问题是基坑开挖施工中不得不面对和解决的问题之一，由于基坑开挖本身会对原有土体和周围环境、建筑物构筑物等产生影响，加上受到复杂环境、开挖工艺等的影响，如果没有采取变形控制设计及其相关技术措施，出现基坑变形、基坑失稳的现象在所难免。为尽量保证地基结构的安全和稳定，必须加强对施工各环节各要素的控制和技术管理，同时要开展合理的变形控制设计并采取具体的控制技术措施，从而可保证基坑支护施工的质量。
参考文献：
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[3]李超.高层建筑工程中深基坑中支护施工技术研究[J].江西建材.2015（13）
论文作者:唐雪焕
论文发表刊物:《基层建设》2019年第27期
论文发表时间:2020/1/2
标签：基坑论文; 深基坑论文; 基底论文; 结构论文; 工程论文; 地表论文; 建筑物论文; 《基层建设》2019年第27期论文;