深基坑变形分析及控制过程研究

摘要：在岩土工程界，如何确保深基坑施工安全，同时减低基坑施工对周围设施和建筑的影响一直是一项重要的研究课题。因此，对深基坑施工过程和周围建筑的变形进行监测，了解和掌握变形规律，研究如何采取有效措施强化深基坑围护结构，消除深基坑施工对周围结构影响，保证施工安全是一项很有意义的工作。

关键字：深基坑；变形；控制

Abstract: in geotechnical engineering, how to ensure that deep foundation pit construction safety, and reduce the foundation pit construction on the surrounding facilities and construction influence has been is an important research subject. Therefore, the deep foundation pit construction process and the surrounding the building deformation monitoring, understand and master the deformation law, research how to take effective measures to strengthen the deep foundation pit enclosure structure, eliminate the deep foundation pit construction on the surrounding structure effect, ensure the safety of construction is a very meaningful work.

Key word: deep foundation pit; Deformation; control

中图分类号：TV551.4文献标识码：A 文章编号：

1 引言

在岩土工程界，如何确保深基坑施工安全，同时减低基坑施工对周围设施和建筑的影响一直是一项重要的研究课题。因此，对深基坑施工过程和周围建筑的变形进行监测，了解和掌握变形规律，研究如何采取有效措施强化深基坑围护结构，消除深基坑施工对周围结构影响，保证施工安全是一项很有意义的工作。

2深基坑施工变形分析

2.1 深基坑施工对周围环境的影响

深基坑施工过程中，会对周围环境造成一定的影响，主要表现为

(1) 由于基坑开挖造成地下水位下降，同时需要修筑基坑维护设施，会造成基坑四周土体的不均匀沉降，从而影响周围建筑物的安全稳定以及市政管线等的有效使用；(2) 结构和工程桩若采用挤土桩或部分挤土桩，施工过程中挤土效应将对邻近建(构)筑物及市政管线产生不良影响；（3）深基坑施工会产生大量的土方需要外运，大量的运输车

2.2深基坑施工变形分析

一、基坑围护结构变形分析。基坑围护结构变形是基坑施工过程中需要重点监测的项目，也是影响最大的变形类型。在深基坑开挖初期，支撑会在土体开挖后安装或是安装的支撑未及时对上部土体施加合适强度的预应力，此时维护结构变形呈现弧形，中间部位的变形量最大，同时，坑外的土体也会出现不同比例的沉降；伴随着基坑深度的增加，在基坑上部的围护结构提供对坑边土体支撑的数量和刚度相应增加，刚度的增加有效的控制了围护结构上部水平方向的位移，此时围护结构的变形呈现深层向内凸出，而主要的变形增量位于深层开挖面附近，此时基坑外部土体的沉降规律也发生了显著变化，整体呈现凹槽型，沉降的最大值在距坑边一定距离的位置，不再位于墙边。

二、基坑土体变形分析。基坑土体的变形主要表现为土体的沉降变化。其原因主要是因为:在深基坑的开挖过程中，基坑的围护结构会发生刚性位移和一定的挠曲变形造成土体沉降；深基坑底部土地由于荷载的释放，造成土体的塑性隆起回弹和翻砂管涌，引起整个区域土体受力状态的失衡；因降水导致墙外土层固结和次固结沉降，以上几种原因是在施工过程中无法避免的必然会造成坑外土体沉降的原因。

三、基坑底部土体膨胀变形分析。基坑底部土体膨胀变形主要是由于基坑开挖的卸载效应造成的，坑底回弹及隆起是土体竖向卸载效应改变了坑底土体初始应力状态的反应。当基坑开挖深度不大时，坑底土体在卸载后产生竖向弹性回弹，坑底弹性回弹的特征是坑底中部隆起较高，当基坑开挖到一定深度，基坑内外的高差不断增大，基坑内外高差所形成的加载条件和各种地面超载作用，就会使围护结构和坑外土体在不平衡力的作用下向坑内移动，进一步对坑内土体生侧向推挤，从而使坑内土体产生向上的塑性隆起，同时在基坑周边产生较大的塑性区，引起地面沉降。

3、深基坑施工变形全过程综合控制

3.1 深基坑施工变形源头控制

深基坑施工变形源头控制主要分为四个方面的措施: 围护结构施工变形控制、基坑支护结构方案优化、坑内被动区地基加固、被动区压力注浆。围护结构施工变形控制应采用地下连续墙、加筋水泥土搅拌墙、钻孔灌注桩。一级、二级基坑在围护结构施工期间应进行施工监测，采取以优化施工参数为主的施工措施，控制由围护结构施工所引起的地层位移对周围环境产生的影响。基坑支护结构方案应考虑设计、施工、环境保护及经济性等因素，在施工的过程中，根据实际的地质条件以及槽壁稳定性、土壤张力等的变化，对基坑围护结构的设计方案、开挖进度控制方案等做合理的调整和优化，以保证变形在可控范围内；坑内被动区地基加固一般采用坑内超前降水加固和水泥土搅拌加固两种方法实现，以提高被动区土体的强度、减小坑底土体的隆起变形

3.2 深基坑施工变形的路径隔断控制

深基坑施工变形的路径隔断控制主要采用坑外地基加固和坑外隔离桩墙两种方式实现。坑外地基加固主要针对坑底围护结构为地下连续墙的深基坑，为防止在成槽过程中连续墙体失稳而出现局部或整体坍塌，需要在基坑开挖阶段，用水泥土搅拌对槽段两侧地基进行加固。该法对槽壁浅层土体水平方向上的移动和表面土体在垂直方向上的沉降控制具有很好的治理效果。

3.3 深基坑施工变形对象保护和加固

深基坑施工变形对象保护和加固的措施主要有两种，一种是主动加固法。该方法需要在施工前预测深基坑开挖对周围建筑和市政设施的变形影响，采取灌浆、设置水泥土搅桩等方式，对周围对象进行主动加固，提高周围建筑基础的稳定性和抗变形能力，降低深基坑施工对其产生的变形影响。另一种方法是边施工边治理方法。在深基坑施工过程中密切监测施工对周围建筑和邻近结构带来的变形影响，当基坑变形和周围建筑物变形速率加快、变形量接近境界范围时，要采取建(构)筑物的地基进行跟踪注浆加固或是对建筑物基础进行加宽或加深、静压桩托换、灌注桩托换等措施对建筑物基础进行补强加固或是采取对建筑沉降较小区域进行降水，人为的加速土体固结，使得建筑物产生沉降，保持整体的沉降处于同一水平等方式，降低深基坑施工对周围建筑物和邻近对象的变形影响，提高工程安全性和稳定性。

4工程实例应用

某公用建筑，框剪结构，桩基础，场地面积6756，地下三层、地上15层，基坑坑底设计标高5.65m，基坑开挖深度9.75m～11.75m。附近有一深基坑正在施工，分两个标段ABC段基坑底标高-0.75m、CD段-2.2m，其支护形式为桩锚支护。 通过工程地质勘测结合工程周边实际情况，本案基坑支护设计分别采用了放坡＋土钉挂网喷面、桩锚＋止水帷幕、桩锚＋支撑体系联合支护方式等几种形式。

基坑主要部分工程的施工方法如下：

（1）钻孔灌注桩施工：成孔采用旋挖钻机，吊车下笼、导管法灌注混凝土。

（2）搅拌桩施工：搅拌桩采用PH-5B搅拌桩机施工。

（3）单管高压旋喷桩施工：采用专门的机械施工。

（4）冠梁、混凝土内支撑施工穿插在其它工序间进行，有条件的，即安排作业。采取人工破除桩和挖槽，打素混凝土垫层，安装侧模，绑扎钢筋，再浇筑混凝土。

（5）基坑监测点的设置随冠梁的完成而布置完成，监测开始。基坑顶排水系统同时施工。

（6）预应力锚索用专门的锚杆钻机成孔，人工完成后续作业。采用二次压力注浆，养护、制作腰梁（强度达到70%），再张拉锁定。

（7）土方开挖采用机械方式开挖，人工辅助修坡。二个作业区的土方开挖，分别按各自的锚索或土钉层数进行分层开挖，其中垂直开挖区分为2层开挖，放坡开挖区分为5层开挖。每层开挖深度为自然层（锚索或土钉）下50cm。

目前项目正处于施工的关键阶段，从现场情况施工监测情况看，在施工初期，基坑底部土体的膨胀变形以及基坑边坡修筑的水平方向的位移明显，随着钻孔灌注桩、搅拌桩、单管高压旋喷桩施工的不断完善，变形得到了有效的控制，同时预应力锚索和土钉的使用对侧向水平位移的控制也起到很好的效果，设计整体合理科学，达到了预期效果。

5结论

如何采取合理的方法和措施，降低深基坑施工对周围建（构）筑物的影响，把握深基坑变形规律，同时，提高施工自身的安全性和工程的安全稳定性，一直是岩土工程界重要研究课题。本文通过对深基坑的主要变形类型的分析，讨论了影响变形的因素，并给出了控制变形的措施，其内容对深基坑变形控制具有现实指导意义。

参考文献：

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