深基坑開挖支護變形規律分析及控制措施

肖蓉

通常來講，深基坑開挖很可能引發相應的位移或者變形，對于上述的基坑變形應當予以全方位的防控與處理。在目前現狀下，有關部門針對深基坑開挖已經能夠運用與之有關的基坑支護措施，通過實測現場數據并且運用數值模擬的方式來探究其中的變形規律。這是由于，針對深基坑支護只有全面明確了固有的變形規律，那么才能顯著增強基坑開挖的實效性，對于基坑沉降、水平樁基位移與基坑底部隆起的現象予以妥善處理。除此以外，如果要致力于控制基坑變形，那么還需靈活運用加固基坑土地、增強支撐剛度或者布置隔離墻等方式來實現綜合性的基坑變形防控。

一、深基坑的受力狀態

一般情形下，開挖深基坑都將會很難避免干擾到附近地層，從而產生突顯的地層波動狀態。在開挖面的附近，基坑地層表現為相對顯著的變形趨向。具體而言，深基坑受力主要可以分成如下的受力狀態：

第一類為最小的基坑主應力。基坑主應力一般來講集中于樁基底部的位置，并且呈現快速變化的特征。在某些情形下，深基坑如果已經達到了80kPa的最小主應力，那么與之相應的樁腳范圍也將會延伸至2米左右。由此可見，最小主應力很可能呈現集中的趨勢，然后逐漸降低。

第二類為最大的基坑主應力。最大主應力整體上呈現水平性的分布狀態，其主要分布于樁腳以及圍護的某些特殊部位上。對于下側的基坑開挖面而言，關鍵在于防控豎向的基坑應力偏轉，以便于妥善控制最大限度的基坑主應力。

第三類為最大的基坑剪力。基坑剪力在較多情形下都會集中于粗砂層或者淤泥層的范圍內，此種剪應力占據較小的比例，而與之相應的數值也不會超出50kPa。在局部分布的塑性區中，基坑支護還可能呈現流動失穩的狀態。由此可見，對于防控潛在性的基坑變形通常都要關注于豎向的地層變形，與此同時還需關注附加性的基坑地面沉降。

二、分析基坑支護變形的基本規律

施工人員針對基坑支護變形如果要致力于全方位的監控，那么有必要因地制宜布置與之有關的各個監測點，以便于隨時測定當前的基坑整體位移與整體變形趨勢。例如針對整個基坑支護而言，最好在頂端支護位置上設計必要的監測點。具體而言，基坑支護變形涉及到如下的基本變形規律：

1.關于水平位移

水平位移與水平變形通常存在于基坑頂部的某個位置上，此種位移的典型為雙排樁支護引發的基坑變形。因此在布置雙排樁的深基坑擋墻時，尤其有必要實現對于水平基坑變形的實時性監控。通過全面描繪變形曲線，可知擋土墻本身表現為顯著的變形與位移趨勢，而擋土墻的某些特殊部位呈現較大的位移可能性。因此在施工中，關于水平向的基坑變形應當能夠妥善加以防控。

圖1 基坑支護的水平位移與豎向位移

2.關于豎向位移

相比水平位移，豎向位移通常來講更加穩定，因此也表現為特定的變化趨勢。深基坑由于受到豎向位移給其帶來的顯著影響，因而存在較大可能引發基坑變形。在多數情形下，豎向與水平的基坑支護位移都來源于同樣的外界要素。施工人員針對整個基坑所處的地質狀態在全面加以觀測的前提下，應當能夠給出與之相應的基坑變形趨勢，通過全面判斷上述的變形規律來開展相應的變形防控。

3.關于頂部位移

深基坑變形除了上述的情形以外，其還應當包含頂部基坑的位移或者變形。通過觀測曲線可知，基坑頂部很可能同時受到豎向以及水平位移的顯著影響。這主要是由于，深基坑支護設有雙排樁的構造，因此在逐漸增大開挖深度的同時，深基坑頂部也將會緩慢移動。施工人員對于此類位移如果沒有給予關注，那么頂部位移就會表現為逐漸擴大的趨向，直至威脅到整個基坑的穩定。

圖2 基坑圍護樁具備的剪力值與彎矩值

三、探求控制措施

深基坑開挖的整個過程都將會受到外界要素給其帶來的受力影響，在此基礎上將會表現為顯著的基坑支護變形。針對深基坑開挖如果要全面保障最優的基坑施工質量，則需明晰基坑承受的各種外力大小，然后對其給出相應的建模措施。由此可見，開挖基坑施工的側重點就在于控制潛在的基坑變形，從而確保其符合最根本的深基坑穩定性與安全性。因此在當前的施工實踐中，對于控制基坑變形有必要關注如下的變形控制舉措：

1.構建基坑變形的模型

深基坑支護不能夠欠缺與之相應的基坑支護模型，因此在全過程的基坑施工中，施工人員都要憑借相應的計算模型來全面探析基坑變形。具體在涉及到建模過程中，應當確保計算模型符合特定的寬度與高度。與此同時，針對模型邊界也要予以正確的界定，對其寬度可以設計為3倍左右的開挖基坑深度，最好限定于50米左右的基坑邊界取值。在此前提下，對于運算模型應當將其分成三角形的網格單元，按照法向約束的方式來確定模型邊界。

因此可見，通過運用建模措施可以顯著優化基坑變形控制，對于某些潛在性的基坑變形要素也能予以綜合性的監控。例如在某次建模過程中，對于整個模型將其劃分為20個相應的網格單元，在這其中包含8000多個模型節點。

2.全面明確圍護受力的狀態

深基坑圍護本身構成了最關鍵的基坑承重結構，具體開挖深基坑時，關鍵就在于明確圍護樁在現階段的受力狀態，據此應當能夠判斷出相應的受力彎矩。針對剪力曲線在全面分析的前提下，可以得知基坑剪力與圍護樁能夠承受的重力之間具有密不可分的聯系。針對基坑開挖面來講，土體壓力能夠同時作用于外側以及內側的深基坑特殊部位，而與之有關的剪力曲線也表現為差異性。深基坑開挖通常都會涉及到粗砂層與素填土的不同土層類型，對此有必要全面明確其中的壓力增大幅度。

3.妥善控制支護變形

針對不同種類的基坑支護而言，應當選擇與之相應的變形防控措施。具體而言，施工人員針對多層次的影響因素都要著眼于全方位的分析，從而給出可行性較強的變形防控舉措。在此前提下，針對基坑支護還需兼顧現場水文、現場地質條件與深基坑本身的特征。具體在選擇支護方案時應當因地制宜來完成方案選擇，確保圍護墻與土層能夠保持緊密接觸，保障其符合最佳的土層深度。只有做到了上述的變形支護全面防控，才可以從源頭入手來增強整個支護具備的穩定性。

四、結語

深基坑支護由于受到多種多樣要素給其帶來的影響，通常來講都會表現為基坑沉降或者基坑變形等不良現象。在此前提下，施工人員在開挖深基坑的整個過程中都要著眼于監控基坑變形，因地制宜運用相應的舉措來控制上述的基坑支護變形。截至目前，施工人員已經能夠運用多樣化的方式來設置深基坑支護，深基坑支護最基本的施工目標就在于全面監控基坑位移并且妥善防控基坑變形。