深基坑开挖支护变形规律分析及控制措施

肖蓉

通常来讲，深基坑开挖很可能引发相应的位移或者变形，对于上述的基坑变形应当予以全方位的防控与处理。在目前现状下，有关部门针对深基坑开挖已经能够运用与之有关的基坑支护措施，通过实测现场数据并且运用数值模拟的方式来探究其中的变形规律。这是由于，针对深基坑支护只有全面明确了固有的变形规律，那么才能显著增强基坑开挖的实效性，对于基坑沉降、水平桩基位移与基坑底部隆起的现象予以妥善处理。除此以外，如果要致力于控制基坑变形，那么还需灵活运用加固基坑土地、增强支撑刚度或者布置隔离墙等方式来实现综合性的基坑变形防控。

一、深基坑的受力状态

一般情形下，开挖深基坑都将会很难避免干扰到附近地层，从而产生突显的地层波动状态。在开挖面的附近，基坑地层表现为相对显著的变形趋向。具体而言，深基坑受力主要可以分成如下的受力状态：

第一类为最小的基坑主应力。基坑主应力一般来讲集中于桩基底部的位置，并且呈现快速变化的特征。在某些情形下，深基坑如果已经达到了80kPa的最小主应力，那么与之相应的桩脚范围也将会延伸至2米左右。由此可见，最小主应力很可能呈现集中的趋势，然后逐渐降低。

第二类为最大的基坑主应力。最大主应力整体上呈现水平性的分布状态，其主要分布于桩脚以及围护的某些特殊部位上。对于下侧的基坑开挖面而言，关键在于防控竖向的基坑应力偏转，以便于妥善控制最大限度的基坑主应力。

第三类为最大的基坑剪力。基坑剪力在较多情形下都会集中于粗砂层或者淤泥层的范围内，此种剪应力占据较小的比例，而与之相应的数值也不会超出50kPa。在局部分布的塑性区中，基坑支护还可能呈现流动失稳的状态。由此可见，对于防控潜在性的基坑变形通常都要关注于竖向的地层变形，与此同时还需关注附加性的基坑地面沉降。

二、分析基坑支护变形的基本规律

施工人员针对基坑支护变形如果要致力于全方位的监控，那么有必要因地制宜布置与之有关的各个监测点，以便于随时测定当前的基坑整体位移与整体变形趋势。例如针对整个基坑支护而言，最好在顶端支护位置上设计必要的监测点。具体而言，基坑支护变形涉及到如下的基本变形规律：

1.关于水平位移

水平位移与水平变形通常存在于基坑顶部的某个位置上，此种位移的典型为双排桩支护引发的基坑变形。因此在布置双排桩的深基坑挡墙时，尤其有必要实现对于水平基坑变形的实时性监控。通过全面描绘变形曲线，可知挡土墙本身表现为显著的变形与位移趋势，而挡土墙的某些特殊部位呈现较大的位移可能性。因此在施工中，关于水平向的基坑变形应当能够妥善加以防控。

图1 基坑支护的水平位移与竖向位移

2.关于竖向位移

相比水平位移，竖向位移通常来讲更加稳定，因此也表现为特定的变化趋势。深基坑由于受到竖向位移给其带来的显著影响，因而存在较大可能引发基坑变形。在多数情形下，竖向与水平的基坑支护位移都来源于同样的外界要素。施工人员针对整个基坑所处的地质状态在全面加以观测的前提下，应当能够给出与之相应的基坑变形趋势，通过全面判断上述的变形规律来开展相应的变形防控。

3.关于顶部位移

深基坑变形除了上述的情形以外，其还应当包含顶部基坑的位移或者变形。通过观测曲线可知，基坑顶部很可能同时受到竖向以及水平位移的显著影响。这主要是由于，深基坑支护设有双排桩的构造，因此在逐渐增大开挖深度的同时，深基坑顶部也将会缓慢移动。施工人员对于此类位移如果没有给予关注，那么顶部位移就会表现为逐渐扩大的趋向，直至威胁到整个基坑的稳定。

图2 基坑围护桩具备的剪力值与弯矩值

三、探求控制措施

深基坑开挖的整个过程都将会受到外界要素给其带来的受力影响，在此基础上将会表现为显著的基坑支护变形。针对深基坑开挖如果要全面保障最优的基坑施工质量，则需明晰基坑承受的各种外力大小，然后对其给出相应的建模措施。由此可见，开挖基坑施工的侧重点就在于控制潜在的基坑变形，从而确保其符合最根本的深基坑稳定性与安全性。因此在当前的施工实践中，对于控制基坑变形有必要关注如下的变形控制举措：

1.构建基坑变形的模型

深基坑支护不能够欠缺与之相应的基坑支护模型，因此在全过程的基坑施工中，施工人员都要凭借相应的计算模型来全面探析基坑变形。具体在涉及到建模过程中，应当确保计算模型符合特定的宽度与高度。与此同时，针对模型边界也要予以正确的界定，对其宽度可以设计为3倍左右的开挖基坑深度，最好限定于50米左右的基坑边界取值。在此前提下，对于运算模型应当将其分成三角形的网格单元，按照法向约束的方式来确定模型边界。

因此可见，通过运用建模措施可以显著优化基坑变形控制，对于某些潜在性的基坑变形要素也能予以综合性的监控。例如在某次建模过程中，对于整个模型将其划分为20个相应的网格单元，在这其中包含8000多个模型节点。

2.全面明确围护受力的状态

深基坑围护本身构成了最关键的基坑承重结构，具体开挖深基坑时，关键就在于明确围护桩在现阶段的受力状态，据此应当能够判断出相应的受力弯矩。针对剪力曲线在全面分析的前提下，可以得知基坑剪力与围护桩能够承受的重力之间具有密不可分的联系。针对基坑开挖面来讲，土体压力能够同时作用于外侧以及内侧的深基坑特殊部位，而与之有关的剪力曲线也表现为差异性。深基坑开挖通常都会涉及到粗砂层与素填土的不同土层类型，对此有必要全面明确其中的压力增大幅度。

3.妥善控制支护变形

针对不同种类的基坑支护而言，应当选择与之相应的变形防控措施。具体而言，施工人员针对多层次的影响因素都要着眼于全方位的分析，从而给出可行性较强的变形防控举措。在此前提下，针对基坑支护还需兼顾现场水文、现场地质条件与深基坑本身的特征。具体在选择支护方案时应当因地制宜来完成方案选择，确保围护墙与土层能够保持紧密接触，保障其符合最佳的土层深度。只有做到了上述的变形支护全面防控，才可以从源头入手来增强整个支护具备的稳定性。

四、结语

深基坑支护由于受到多种多样要素给其带来的影响，通常来讲都会表现为基坑沉降或者基坑变形等不良现象。在此前提下，施工人员在开挖深基坑的整个过程中都要着眼于监控基坑变形，因地制宜运用相应的举措来控制上述的基坑支护变形。截至目前，施工人员已经能够运用多样化的方式来设置深基坑支护，深基坑支护最基本的施工目标就在于全面监控基坑位移并且妥善防控基坑变形。