摘要：地铁深基坑的支护施工，是保证地铁施工质量的重要步骤。支护施工所面临的最大问题就是围护结构以及基坑结构的变形问题。针对常见的变形特点可以发现基坑的变形受到土壤地质条件、气候水文条件等天然因素的影响，同时也受到支护形式设计、施工方案设计的人为因素的影响。为了加强地铁深基坑的支护施工，一方面要做好对周边状况的勘察工作，为支护结构的设计与施工提供有效的参考信息；另一方面要对支护的结构、布置形式进行合理选择，尽可能提高支护刚度以减小变形，并采取措施对基坑底部进行加固，提高工程结构的整体刚度。
关键词：地铁；深基坑；支护施工
近年来，我国加快了对大型市政设施的建设，尤其是各大城市的地铁建设如火如荼。为此，深基坑工程的质量保证成为了难以避开的难题。在实际施工过程中，深基坑面临的最大问题就是抵抗变形。如何研究深基坑变形的机理，从而采取有效措施予以加强，是相关领域需要研究的问题。
1 深基坑支护存在的变形问题
1.1基坑支护内外侧压力差造围护结构变形
基坑的围护结构是一项重要的结构体系，可以分为板柱式、重力墙式、组合式等。基坑围护的主要作用包括：通过板桩墙将基坑挖掘卸荷过程中所产生的土压和水压传递到支撑结构中，以增强基坑的稳定性。基坑围护结构的变形主要是水平位移，这是由于在基坑开挖的上部鱼鱼墙顶位移很大，使得墙体发生朝向基坑方向的水平位移；而基坑开挖的下部，这种位移趋势则更为明显。如果不能很好地控制基坑开挖过程中由于内外侧压力差所造成为围护结构变形，就容易引发结构外侧土体以及其上地建筑物发生沉降，造成事故。
1.2坑底土体卸除荷载后隆起变形
除了基坑的围护结构侧向变形以外，深基坑底部土体在施工过程中也可能发生隆起变形。隆起变形的发生机理分为两种：如果基坑开挖深度较小，则隆起量往往不明显，且呈现出四周低、中间高的中部隆起现象，这时的变形性质是弹性的；如果开挖深度较大，则隆起量会随之上升，且出现四周高中间低的隆起特点，这种隆起变形是塑性的。需要注意的是，这种隆起变形程度还与时间有关系，开挖过程中，基坑底部所暴露的时间越长，坑底土体的弹性变形量越大。根据实践经验表明，在土体卸除载荷的短时间内弹性形变的增率最大，随后逐渐缓慢增加。在地铁施工过程中，尤其要注意坑底土体变形的计算方法。在传统的施工过程中，由于开挖深度不大，因此可以只考虑水平方向土压力所引起的水平变形；但在较大开挖深度下，尤其是地铁施工可能出现的30m以上的超深基坑的开挖时，仅考虑土压力就不够了。基坑周围的围护结构变形、周边地面沉降与建筑设施压力的影响都必须予以考虑。
1.3支护结构变形引起周边地表沉降
基坑开挖过程中，除了保证坑壁的稳定性和对坑底压力的影响外，还需要尽可能减小支护结构对周边地表的影响。周边地表沉降是常常形成的不利影响之一，尤其是在软土开挖过程中，由于土层的塑形较大，在卸载过程中容易因为压力不均而发生流动，土体向坑底流动的过程中就容易引发周边地表沉降。根据沉降变形量的不同，基坑周边的地表沉降也呈现出不同的变形状况。如果沉降变形量较小，沉降曲线一般呈现抛物线型分布；而沉降变形较大时，如地层脚软或护坡桩强度不大时，沉降曲线容易呈现三角形。但在更多的情况下，周边地表沉降形式与围护结构、施工工艺、地质条件等都有关系，因此难以有统一的标准对变形状况进行预测。
1.4深基坑开挖变形因素分析
深基坑开挖的变形，按照引发条件可以分为自然因素和人为因素。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆自然因素主要指开挖当地的土壤性质。土壤的变形模量越大、含水量越高、杂质含量越高，就越容易导致基坑变形。为了避免因为土壤性质参数考量错误而引发开挖变形事故，在施工之前务必对当地的水文、地质与气候条件进行严格勘察，以便于制定合适的设计与施工方案。从实际经验上看，大部分施工基坑变形事故都来源于施工过程控制的不严格。由于基坑形变大部分来源于施工过程对土壤产生的卸荷效应，而导致基坑结构失稳的主要施工因素包括许多方面：一方面，由于基坑开挖是一个渐进的过程，每次开挖都需要有支点进行稳定，因此一旦出现超挖，就难以确保边坡的稳定性；同时，基坑的变形还与时间有关，如果开挖以后未能及时安装支撑，基坑变形量将会随时间逐渐增加；另外，基坑变形还受到空间的影响，基坑占地面积越大、区域越广，发生大规模形变的可能性越大。设计的合理性也影响着基坑开挖变形情况，在设计过程中，需要考虑基坑受力情况与基本物理性质对加强措施进行设计，总的来说，护坡与围护的刚度越大，基坑出现的变形影响越小。
2.控制深基坑变形的主要措施
2.1增加支护结构的刚度
在深基坑施工过程中，支护结构可以有效保证地下结构的安全性。要想加强支护结构的刚度以抑制深基坑结构变形，首先要合理分析自护结构的承载极限状态，对合理选择技术方案，使支护结构既满足经济性要求，又符合工程的强度与刚度需求。在考虑支护结构的设计荷载时，不仅要考虑到结构与土体之间作用的土压力荷载，还需要考虑到地下水水压以及坑口的地面堆载的影响。对于常见的排桩式支护结构，有单排桩、双排桩、锚固式、内支撑式等多种形式，一般适用于较为浅层的基坑施工；而开挖深层基坑时，可以采用地下连续墙的形式进行支护，配合逆作法进行施工。
2.2 基坑底部土地加固
如果进行基坑开挖的地区始于软土层，而在实际施工过程中要尽量避免引发土体位移或造成围护结构内力过大的问题，就需要采取适当的措施对基坑底部的土地进行加固。目前的实际经验看来，压密注浆、高压旋喷或深层搅拌等方法对坑底土体的加固均有良好的作用。对基坑底部进行加固，一方面可以减小开挖处的水平位移，有效减轻坑底的隆起形变情况；在实际加固过程中，加固区宽度越大，对于实际加固效果的作用越明显。但需要注意的是，并不是加固越宽、越深，加固的效果就越好，考虑到施工成本与加固效果的关联性，在加固深度与宽度过高时，所能带来的加固效果会减弱到并不能抵消相应的施工成本，为此，可以将加固深度控制在开挖深度的0.3倍、加固宽度控制在开挖深度的0.7倍左右。另一方面，虽然加固后的土体对形变的抵抗能力得到一定增强，但同时也会增加土体的压力，在进行围护设计时应当予以考虑。
2.3提前勘察周边状况
深基坑工程的勘察工作，就是要根据工程的勘察任务书，完成对当地地质、水文资料的调查，并编写调查纲要。现场勘察是其中的一项重要任务，首先采用钻探设备在岩土上打孔，从钻孔中提取岩土的样品，以研究当地土石的力学性质；还可以通过地质雷达等手段对地层和地下的大型障碍物进行探测。合理布置勘察点是保证地质勘察质量的有效措施，一般可以在开挖范围按照0.2到0.3米的密度布置勘察点，如果当地地质状况为软土，可以将土壤范围适当扩大。对于提取的岩土样品，要对其中的天然密度、含水量等进行监测，并进行抗压、抗剪等强度试验，为支护强度与刚度的设计提供参考。
结语：总而言之，深基坑施工技术的发展，对我国地铁建设技术的进步和质量保证具有重要的意义。本文仅针对深基坑施工常见的变形情况予以分析，对相关施工措施的改善具有一定的参考意义。
参考文献：
[1]杨浩，樊周正.地铁车站深基坑开挖围护结构与施工技术研究[J].环球市场，2017（1）：200-200.
[2]柴东升.地铁车站深基坑开挖围护结构与施工技术研究探讨[J].建筑工程技术与设计，2017（13）.
论文作者:路开诚
论文发表刊物:《基层建设》2018年第16期
论文发表时间:2018/7/16
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