软土基坑施工变形的影响因素分析

关键词：软土基坑;变形;影响因素;防控措施 

　　经过多年的地下工程建设开展，在软土地下工程作业施工过程中，参建单位和技术人员逐渐认识，到软土基坑的设计和实际的施工结果往往有着巨大的差别，这主要是由于基坑周围的土石环境都会有一定的变形要求。此外，基坑的挖掘一般较深、较大，这对基坑的变形也提出了更加严格的限制，特别是软土地区的基坑施工，其变形的控制工作对施工的结果起着决定性的作用，因此，分析基坑变形的影响因素并加以控制和治理成为当前地下工程项目一个热点话题。 

　　1  软土基坑变形的影响因素 

　　开挖软土基坑特别是深基坑的施工过程中主要有三个方面会导致基坑的变形，即基坑底部回弹或隆起、围护结构移位或变形以及围护结构后的沉降或土体移位，而且经调查研究发现，这三方面的影响因素是具有内在关联的。 

　　1.1  基坑底部回弹或隆起 

　　在基坑开挖的施工过程中，由以下两个部分导致了坑底的变形：一部分是由于消除了坑内土体在坑底以上的自重应力，导致坑底以下的应力释放造成了坑内土体的回弹。另一部分是基坑周围的土体在水平方向上对坑内的土体进行挤压或由于周围土体自身的自重作用使坑底的土体向地面隆起。如果在比较窄的基坑中，则会出现两边小、中间大的底部隆起形态。如果施工的基坑比较宽，坑底隆起的最大地区将会与围护结构保持一定的距离而不会出现在中心区域，相较于其它地区，中心区域出现的隆起会比较小。 

　　坑底的土体隆起的主要原因是坑底土体原有的应力状态因垂直的卸荷所发生改变。在基坑施工过程中，挖开深度较浅时，坑底的土体易在卸荷以后向上发生垂直隆起，当注浆固土后或围护墙底的原状土良好时，围护墙会在土体的作用力之下而抬高。两边小、中间大的坑底隆起一般不会导致围护墙体发生变形。但是，施工深度的不断加大会使基坑内外的土面高度差加大，当达到一定程度以后，容易导致基坑的坑底出现塑性隆起，这种隆起容易让基坑周围出现较大面积的塑性区，并引起底边的沉陷和下降。 

　　1.2  围护结构移位或变形 

　　对于施工深度较浅、尚未进行支撑的围护结构和悬臂围护结构来说，墙体的侧向变形主要呈分布。当墙顶的移位达到最大时，墙体会围绕着它坑底以下的某一点作坑内倾斜。当设置完毕的支撑体系开始承受力量之后，随着施工深度的加大，墙体会出现侧向变形，主要表现为墙顶的移位基本保持不变而墙体的腹部会向坑内凸起。 

　　在软土基坑的施工过程中，负载的不平衡容易导致围护墙体在水平方向上产生移位或变形，这会改变基坑外侧土体原有的应力状态，进而引起地层的移动。基坑开挖过程中，周围的墙体内侧会失去原有的上压力，而外侧则会承受主动土施加的压力，这会使坑底墙底的内侧受到全部或者大部分的被动土压力，这种不平衡的墙体压力会导致墙体移位和变形。同时，围护墙体的移位或变形又会使墙体的主动土和被动土压力区的土地都出现移位现象。受主动土压力的土体会向基坑内部移动，这使得坑底凸起的向应力在水平方向上被加大，进而增大坑底土体的剪应力导致其发生向上隆起或水平方向的挤压。特别是在软土地区，围护结构的插入比一般都较大，土体想要向坑内流动会受到围护结构的限制，因此软土基坑变形导致坑外的地表出现沉降或移位，围护结构的变形是最主要的影响因素之一。而影响围护结构变形的因素较多，主要包括支撑系统硬度和类型、挡墙埋放深度、荷载大小、地基土特点、挖土施工方法等几个方面。 

　　1.3  围护结构后的土体沉降和移位 

　　基坑工程给周边环境带来的最大危害就是开挖的基坑将为导致大范围的围护结构后的土体沉降和移位。就目前来看，对于土体沉降和移位的主要研究方向是分析土体沉降的分布情况、沉降方式以及下沉最大值，而对差异沉降的研究则需要进一步加强，它对周边环境的保护有着更重要的意义。软土基坑由于土质软、开挖深度大、围护结构外侧的土体变成塑性区的可能性大，使得土体发生塑性流动和弹性形变的可能性也变大，这样会导致墙体向坑内移动产生变形，使围护结构后的土体出现沉降和移位。 

　　总之，国内外对于上述软土基坑施工变形的影响因素已经做了大量的研究，并取得了一定的技术成果，由于移位的围护结构对周边环境和基坑的本身影响不大，常使得基坑底部回弹或隆起的精确数值在实际施工中难被测量。针对这样的情况，以下结合基坑变形影响因素来谈一谈防止基坑变形的技术措施。 

　　2  软土基坑变形的防控方法 

　　根据对基坑变形影响因素和控制理论的研究分析，目前有一种广泛使用的可以有效保护基坑变形的技术手段，这种手段操作简单、施工便利、参数低且工艺成熟因而在使用过程中被广泛推广，将其称之为注浆法。此外，掌握软土的的特性并加以应用，利用软土的特性做好对基坑变形的防控工作。 

　　2.1  加固基坑内地基 

　　目前，控制基坑变形所采取的常用手段多是加固坑内的被动区，它比基坑外加固防基坑变形的方法更加经济有效。通常的办法是在坑内使用降水、旋喷和搅拌桩等方法对基坑内部土质进行加固。前文中提到的注浆法就属于这一类别。加固基坑所采用的方法和加固量是根据基坑变形控制的相关要求和施工经验来进行确定的，目前针对基坑的加固量在设计上还没有一个定量。根据施工经验的总结，目前注浆法和降水法在实际操作用应用较多，且可以达到对变形要求的控制。而旋喷法和搅拌桩的使用成本较高，通常应用在一级保护基坑的挖掘工作中。 

　　2.2  做好源头控制 

　　上面已经分析了影响基坑变形的主要因素，从而可以看出，控制基坑变形的关键之所在就是控制好基坑的回弹以及做好基坑围护墙的变形工作。 

　　从软土基坑施工的情况来看，需要有效减少每一次挖开土方的体积和基坑挡墙无支撑暴露的时间，这就需要合理的使用时空效应保证土体本身的抗变形潜力有发挥空间，这样可以使软土基坑的变形问题得到基本控制，从而保证基坑的稳定。具体的做法如下：首先以基坑工程设计选定的参数为基础，依据基坑规模、支撑形式和开挖深度等条件，并结合施工的实际情况来科学的制定可操作性强且详细的施工参数，同时设计好基坑开挖与支护的施工程序，确定好分层开挖的层数。开挖过程中，每一层的开挖深度都是主要的施工参数，这其中包括暴露高度和宽度、支撑以前当前的暴露时间等。特别是对于长条形的软土基坑的施工，应该根据实际情况对工程进行分段开挖和浇注工作，在每个小段的施工中仍要按层分段，并及时在开挖过程中做好施加支撑的预应力控制，保证工程施工过程中随时开挖随时支撑，同时做好每个小段任务中开挖及支撑工作的限时工作。 

　　3  结  语 

　　综上所述，基坑在施工过程中具有复杂性的特点决定了地下软土基坑的施工要严格控制基坑的变形。将全过程基坑变形控制理论融入到基坑工作的施工过程中，并结合基坑变形的影响因素，将各种控制变形的方法应用到基坑施工的每个环境中，这对地下工程的建设进度和质量保证都具有重要意义。 

　　参考文献： 

　　[1] 胡承军.软土基坑坑外加固对基坑变形的影响分析[J].建筑技术，2009，（2）.