基坑变形的影响因素研究

　　摘要：随着社会的发展，城市可建设用地越来越紧张，不得不在地质条件复杂的地段进行工程建设，基坑变形问题越来越严峻，基坑工程安全问题日益得到重视。文章通过研究基坑开挖过程中的变形现象，分析了影响基坑变形的主要因素，并提出控制基坑变形的相应措施，为基坑变形的控制提供了一定的思路和参考。

　　城镇化速度加快，城市建筑物越来越密集，可用的建设用地越来越少，不得不在地质条件不良的地段进行基坑开挖，基坑工程环境比较复杂，再加上周边建筑物对地基变形控制的要求越来越高，为了保障周边建筑物的安全和正常使用，必须提高基坑开挖过程中变形监测控制的水平。在基坑开挖过程中，围护结构及其周围土体会产生位移，当位移达到一定限值的时候，基坑可能会失稳，这将对周围建筑物的正常使用构成威胁，并造成直接经济损失，影响工程的正常进行。基坑工程的建设不仅与场地工程地质条件有关，还与施工方法、支护结构、坑外荷载、施工机械、超载、车辆动荷载等因素密切相关。

　　本文研究了影响基坑变形的主要因素，通过分析基坑变形的影响因素，针对性地提出解决方案，在施工过程中加以实施，对基坑变形的控制起到关键作用。现阶段随着建筑信息模型（BIM）技术的快速发展，基坑变形监测有了全新的思路和角度。通过建立基坑的信息模型，可以充分发挥信息化技术在基坑变形控制中的作用，对基坑的变形监测信息进行快速准确采集、并对搜集的数据进行实时科学分析，实现变形监测信息在各部门之间的反馈和共享，提高信息交换的准确性和效率，进而最大程度地保障基坑工程以及周边建筑物的安全，并有助于实现基坑施工的顺利进行。

　　1.基坑变形的影响因素

　　由于基坑工程安全储备小，施工风险较大，所以基坑工程在开挖过程中对周边建筑物的影响较大。基坑工程施工时应在保证自身安全的同时，确保对周围建筑物的影响最小，并尽可能保证施工的安全和顺利进行。基坑变形监测主要包含：支护的水平和竖向位移、支撑的轴力、基坑周边地表的沉降量、基坑周边建筑物的沉降量、周边管线的沉降量等。基坑变形的主要影响因素有土质条件、支护体系、施工方法、坑边堆载、超载等。

　　1.1土质条件

　　基坑所处的土质条件直接影响基坑工程的变形。如软土地区开挖基坑时，由于软土具有高压缩性、触变性、低透水性、低抗剪强度等特点，在施工过程中，长期的车辆动荷载会引起软土重塑，土体抗剪强度迅速降低，基坑变形迅速增大，对周边建筑物的安全造成极大的影响。黄土含有大量的架空孔隙，当受水浸湿时，土体在上覆土层的自重应力或其他外荷载的作用下，土体结构会迅速破坏，进而产生黄土湿陷现象。由于膨胀土中含有亲水性矿物，在有水的环境中，极易发生膨胀收缩进而引起强度降低的情况。

　　1.2支护体系

　　基坑工程常见的支护体系有放坡开挖简易支护、悬臂式支护、水泥土桩墙支护、内撑式支护、拉锚式支护、土钉墙支护、双排桩支护、连拱式支护、逆作拱墙支护等。基坑变形大小很大程度上取决于支护体系刚度，基坑标准段变形远小于基坑大里程段和小里程段，加厚地连墙和全混凝土对撑的布置形式，可有效提高基坑的支撑刚度，控制基坑变形。

　　设置支撑前，支护桩成悬臂结构，桩顶位移最大，随深度增加位移逐渐减小；设置支撑后，结构形式发生变化，桩体最大水平位移向下传递，最大位移的大小与桩端嵌固区的土体强度密切相关。内支撑结构能较好地抑制基坑变形，内支撑的架设为围护墙体承担了部分基坑外侧土体的主动土压力，使墙体水平位移速率与周边地表沉降速率降低。随着基坑的开挖，在土压力的作用下，支护结构发生侧向位移，造成基坑周边土体侧向移动，进而导致基坑坑壁土体竖向位移增加。随着距离基坑边缘的距离逐渐增大，土体的竖向变形值逐渐减小。

　　1.3施工方法

　　随着基坑开挖深度的不断增加，坑内卸载将会导致两侧土压力不平衡，进而导致基坑变形量增大。施工降水方法对基坑变形的控制影响也较大，选择施工降水方法时应充分调查含水层的埋藏条件和场地周围地下水的情况。采取合理的施工降水方法可以有效控制基坑周边的土压力，进行减小基坑坑壁的变形，保证坑壁的稳定安全。在长期的施工过程中，车辆动荷载会引起土体重塑，影响土体的抗剪强度，导致坑壁变形量加大。

　　1.4坑边堆载

　　基坑坑边堆载将会在坑壁处产生应力集中，加大基坑周边的局部变形，所以施工过程中应特别注意及时清理坑边堆载。基坑开挖过程中停靠在基坑附近进行作业的大中型施工机械，对坑边地表形成外荷载。整个施工过程中，施工作业形成较高频率的车辆动荷载，再加上伴随基坑开挖造成的边缘土体围压降低，将引起基坑边缘土体向上滑动，造成基坑边缘土体隆起，这些都将对基坑的稳定造成一定的影响。基坑开挖和超载的共同作用将造成超载处土体的沉降，威胁基坑和周边建筑物的安全。

　　2.控制基坑变形的措施

　　2.1施工方面

　　基坑工程施工过程中应注意减少基坑附近施工车辆的通行次数和频率，通过调整施工作业面等方法，减少车辆动荷载对基坑变形的影响。基坑施工过程中每层土开挖完毕到施加该层钢支撑这段时间以及钢支撑拆除过程是最不利时期，为保证基坑稳定，应尽量减少基坑无支撑暴露的时间。

　　基坑开挖过程中必须严格按照设计要求，分层分块对称开挖，严禁超挖，及时支护，减少基坑的暴露时间。施工过程中合理安排施工工序，防止由于施工工序安排不当造成基坑变形过大的情况。在湿陷性黄土、膨胀土、红黏土等特殊土地区进行基坑开挖时，应采取合适的排水措施，尽可能减少对土体中含水量的干扰，对施工环境进行整治，避免基础附近积水，防止水对土体结构的破坏或导致土体强度降低。在红黏土地区进行基坑开挖时，应对基坑采取保温保湿等措施。

　　2.2设计方面

　　项目选址时应尽量选择地质条件比较好的地段，尽量避开软土、冻土、湿陷性黄土、膨胀土等不良地质地区。在实际施工过程中，很多情况下实在不可避免在地质条件较差的地段进行基坑开挖，此时应采取合理的地基处理方法，如置换法、排水固结法、灌浆法、加筋法、托换技术等，以此提高土体的抗剪强度，降低土体的压缩性和渗透性，改善土的动力性能，提高地基承载力。在施工过程中，应加强基坑开挖过程中的变形监测，通过一定的技术手段尽量减少基坑工程的变形量，确保工程的顺利进行和周边建筑物的安全和正常使用，尽量减少对周边环境的影响。

　　基坑开挖期间，由于围护结构变形可能引起周边土体下沉，所以通过对周边地表的监测可以判断基坑开挖时对周边环境的影响。在地下结构施工过程中，采用混凝土浇筑回填至支撑位置再分块切割支撑，可实现将围护结构进行换撑的效果，因此支撑拆除过程的围护结构及周边地表变形较小。

　　3.结语

　　本文分析了影响基坑变形的主要因素，并针对几种主要影响因素提出了控制基坑变形的有效措施，在施工过程中预测可能产生的变形，并对变形量进行实时监测，对合理控制基坑变形，保障基坑工程施工安全具有较强的指导作用。此外，建筑业信息化的产物——建筑信息模型（BIM）技术为建筑业的发展带来了巨大的改变，BIM技术是建筑业对自身进行探索后的产物，是信息化技术在建筑业的应用成果。将BIM技术应用到基坑工程变形监测中，可以实现实时动态可视化监测，降低基坑施工风险，提高数据传递和处理的效率。在基坑变形监测过程中，需采用先进的信息化管理手段，通过建立信息化模型，对基坑开挖过程中的变形进行实时监测，建立三维可视化监测系统，实时进行数据分析和预警，及时发现危险因素并对其采用一定的措施，进而防止基坑变形过大引起的支撑失稳，保障基坑工程的顺利开挖和周边建筑物的安全正常使用。

　　（作者单位：长江师范学院土木建筑工程学院）