深基坑開挖沉降變形的分析研究

劉國明 張南

摘要：深基坑開挖施工中必須嚴格按照規范要求和施工組織設計內容提前準備，優化基礎土方開挖施工的技術措施，提高建筑基礎士方開挖施工的預見性、科學性、合理性。

關鍵詞：深基坑開挖;基坑變形;監測

前言

在高層建筑物設計施工中，一般需要開挖深基坑，深基坑不僅可提高土地的空間利用率，同時也為高層建筑物的抗震、抗風等提供穩固的基礎。隨著建筑高度的增加和規模的擴大，基坑深度和防護邊坡的高度也不斷加大。隨著基坑開挖寬度和深度的不斷增加，深基坑的變形也隨著增加。

1導致基坑變形的影響因素

設計因素。主要有基坑的平面尺寸和開挖深度、圍護墻體的剛度及和地質條件、支撐的剛度和道數、支撐的位置、預應力大小以及被動區的土體加固等。

施工過程。基坑施工過程對基坑工程變形的影響是非常大的。許多工程事故的發生，除部分由于設計失誤或考慮不周的原因外.絕大數與施工因素有關。主要表現為基坑的施工方案、施工時是否按照設計進行施工以及施工質量的好壞。開挖基坑時不可避免地會引起地基卸載和土體應力釋放，進而會影響基坑的穩定性和安全性，合理的分層分區對稱均衡開挖有利于控制變形的發展。

地質條件。基坑工程的設計和施工與自然條件密切相關.設計中必須全面掌握基坑所在地的工程地質、水文地質和氣候條件等特點.而調查工程所處位置的工程地質和水文地質條件是確定支護方法、開挖方法、降水方法和地基加固等設計的基本依據。 在硬質粘性土層中不大可能由于滲流而出現管涌問題。在基坑的開挖過程中.坑底隆起可能比側向位移更為危險：對于超固結粘土， 施工開挖前土中的靜止土壓力系數比較大.所以側壓力也比較大.開挖后可能引起比較大的側向位移.甚至可能在開挖面底部的被動區土體中出現破壞.其開挖引起的地表沉降與砂土大致相同。在飽和軟粘土中進行基坑開挖產生的地層位移比砂土和硬質粘土中大很多，當圍護墻體有足夠的嵌入深度時，最大水平位移出現在坑底附近。

2基坑變形的形式

在實際的開挖過程中，基坑變形有以下幾種。

（1）坑底的隆起。造成該問題的原因有兩種，一種是在開挖的過程中豎向地應力平衡被打破，土地為了保證原有的平衡，所以底部隆起;另一種是在開挖的過程中，兩側產生了壓力的差值，對底部的土地產生擠壓，最終導致底部隆起。

（2）支護結構變形。支護結構變形，也分為兩種，一種是豎直方向的變形，一種是水平方向的變形。由于在實際的施工過程中豎直方向的變形程度很小，對整體工程不會產生較大的影響，因此不對該問題進行深入的研究。而造成水平方向變形的原因主要有四種，分別是懸臂式變形、踢腳式變形、內凸式變形以及復合式變形。在實際的施工過程中，支護樁的入土深度，有無內支撐以及內支撐的剛度大小決定了支護水平方向變形的形式。因此在實際的施工過程中，需要選擇合適的入土深度，根據實際工程進行分析，判斷是否需要進行內支撐，判斷內支撐的剛度大小，這樣才能夠提高支護工作的質量，才能夠保障深基坑開挖施工的進行。

（3）地表沉降變形。對于深基坑的施工來說，在開挖的過程中，由于對原始的土層進行了大面積和大工程量的破壞，使得原始土層的平衡被打破，在維護墻的兩側產生了不同程度的應力。在施工后土層需要重塑應力平衡，因此就會導致土層向墻外進行水平上的位移，而土層為了彌補水平位移所產生的縫隙就會發生地表的沉降。在目前的施工過程中，地表沉降的形式主要有兩種，一種是拋物線分布的地表沉降，這種地表沉降類型主要是在一些深度不深，但是發揮著非常重要的基坑內產生。這些基坑在施工過程中對于周圍的圍護結構要求非常高，因此支護結構進入土層的深度也較深，所以在施工后維護頂部和底部的位移較小，所以就就會形成類似于拋物線的地表類沉降。另一種是三角形分布形式的地表沉降，這種地表沉降主要是在一些深度較淺安全性較小的基坑中產生，這是由于安全性較小，所以支護結構不會過深，因此在移除支護結構時導致水平位移較大，所以就形成了三角形分布的地表沉降。

3監測的方法

而在實際監測深基坑的變化情況時，一般可以應用沉降監測法、支撐軸力、地下管線豎向位移、樁墻深層撓曲監測法、圍護樁墻頂水平位移監測法以及最為常用的肉眼巡視法等等，這些監測方法的應用都可以在很大程度上保證對深基坑監測結果的準確性，可以及時發現深基坑在施工作業中存在的變形問題。比如，在深基坑施工作業期間，常見的變形主要包括圍護結構變形、基坑周圍土體沉降或位移、坑底隆起等。無論何種深基坑施工質量問題，一旦深基坑施工作業中出現了變形等質量問題，會給后續建設與施工帶來不利影響。而在實際的深基坑施工作業監測過程中，要注意結合現場施工的實際情況，針對所選的監測對象以及應用的監測方法，選擇最佳的監測點布置位置，如考慮到深基坑施工作業本身會對基坑周圍的圍護結構以及周邊的地層等帶來干擾，所以在實際的深基坑監測施工作業中重點選擇地下連續墻變形點、地表豎向位移點等當作主要的測點部位位置，這樣可以更好地確保最終深基坑監測施工的整體質量。

4 深基坑變形的控制措施

（1）在施工前根據工程的特點以及周邊環境水文等條件內容進行具體的分析研究，選擇適合該工程的支護方式和開挖方式進行施工。

（2）對施工的支護結構進行安全性驗算，在不影響工程造價的同時提高支護結構的安全穩定性和強度，這樣才能夠保障整體施工的穩定進行，提高施工質量。

（3）在施工的過程中，注意開挖順序，要做到開槽支撐、先撐后挖、分層開挖、嚴禁超挖，保證施工質量。

（4）加強基坑監測，對基坑監測有特殊要求時，各監測項目的測點布置、量測精度、監測頻率等應根據實際要求確定，監測單位應及時處理、分析監測數據，并將監測結果和評價及時反饋建設方及相關單位，當監測數據達到監測報警值時必須立即通報建設方及相關單位。

（5）對工序和工期進行合理的安排和規劃。

5結束語

深基坑開挖過程中，為了保護周圍既有建筑物和構筑物的安全，通過監測基坑開挖過程中的既有建筑物和地下管線的沉降變化，可以監測基坑周圍環境變形，評估其周圍環境的安全。基坑工程變形的控制措施.從而為設計優化提供了方法和依據.同時也對信息化施工和基坑的監測工作起到重要的指導和參考作用。

參考文獻：

[1]張繼東.高層建筑深基坑工程施工及安全措施的研究.智能城市，2019（19）.

[2]郭烽.建設工程中深基坑土方開挖的施工管理.建材與裝飾，2019（37）.

（作者單位：中基發展建設工程有限責任公司）