摘要：进行了明挖法深大基坑的变形特征、机理及时空效应规律的分析。加快基坑施工进度、再坑外地表注浆；对累计最大变形量进行模糊理论预测。
关键词：明挖法施工安全风险；变形特征和机理；优化控制
引言：伴随着城市化进程的进一步推进，地铁工程建设得如火如荼，在这之中明挖法深基坑技术应用最为广泛。使用该技术的时候其基坑的深度都会比较深，并且将其内部的土体挖出来的之后，势必会影响到周围土层的应力状况。这一技术应用之后会使表面位移产生变化，情况严重还会发生地面沉降以及围护结构沉降等，要是其沉降范围超出正常范围，必然会影响到周围建筑及管线的正常应用，也会影响整个深基坑的稳定。所以，在施工的时候就必须要控制好深基坑的变形情况，对其围护结构以及周围的物体加强监测，并以实际监测数据为准，实施管理控制，保证工程安全性。文章以沈阳地铁为例。
一、明挖法施工技术要求及特点
从当前隧道的施工情况来看，在施工安全方面存在着诸多影响因素。同时，对于不同城市而言，其进行隧道挖掘的情况肯定会有所不同，所以在施工时，要做好因时因地制宜。因此，在施工中选择适宜的施工方法极为重要，而当前使用最为普遍的就是明挖法，这种方法在施工时，可以进行多方面施工，节约成本，且比一般施工方法速度更快，施工质量更好，是隧道施工的上佳选择。
二、研究工程概况
沈阳市先后建设地铁1、2号线工程，目前刚刚建设完成9、10号线，其中明挖法施工的深大基坑较多，施工难度大；基坑周围土体较复杂，局部分布较厚的①填土层和软～流塑状②粉质黏土夹淤泥质粉质黏土层，基坑局部累计变形量较大。而且，针对沈阳市地铁深大基坑明挖法施工安全风险控制的研究较少。因此，进行系统的研究具有一定指导意义，也可供其他城市地铁设计和施工富水软土深大基坑时借鉴。
三、深大基坑明挖法施工安全风险研究
深大基坑明挖法施工安全风险的研究背景
沈阳地铁工程的深大基坑明挖法施工安全风险控制问题一直是地下工程中研究、设计及施工的难题。例如，沈阳市地铁工程的明挖法深大基坑采用极限平衡理论进行基坑支护设计计算时，受黏土层的影响，按平面应变模型的围护结构设计计算结果和实际受力不符，实际上，沈阳市地铁桩体基坑第一道混凝土支撑轴力大于第二道混凝土支撑轴力。再如，空间效应考虑不周全，施工中未考虑每步开挖进度或支护质量对以后各步的影响程度。
综上所述，沈阳市地铁深大基坑工程是典型的三维动态工程，受土体的地区成因及各向异性等因素的影响，二维软件的预测结果与现场监测点的变形数据往往有较大的差值，很难寻找到理想的物理和数学模型来模拟深大基坑土体强度和变形全过程变化性能。又因为工程勘察时采用土体室内土工试验参数进行的常规正分析难以客观反映基坑强度和变形，
所以，借鉴前人的深大基坑明挖法施工经验，引用一种反分析的风险控制的模糊理论预测方法，即利用现场监测点的变形数据，来反分析出土体综合参数，作为在地铁明挖法深大基坑研究、设计及施工中进行正分析基坑变形预测时的依据，这是一种“现场量测定量、时空理论分析、优化方法控制、模糊理论预测”的明挖法深大基坑明挖法施工安全风险控制的研究方向及优化设计和施工的工作方法..
四、深大基坑明挖法施工的变形特征和机理
沈阳市地铁工程深大基坑明挖法施工时，基坑变形特征主要包括坑底土体隆起、桩体或墙体竖向和水平变形、桩后或墙后地表变形特征基坑坑底土体隆起特征常常通过基坑内混凝土立柱承压桩监测点的监测数据来及时反映。坑底土体累计隆起量以塑性隆起为主，其余为弹性隆起，一般呈中间高、两侧较低。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆隆起机理是因为垂直开挖土方、卸荷使坑底土体原应力主体发生变化的结果，坑底开挖面以下被动土应力区的土体发生水平向挤压和向上隆起的位移。
通过桩体或墙体监测点的监测数据揭示：桩体或墙体竖向变形量一般较大，但桩体与墙体水平变形量的区别较大；桩体水平变形量一般较小，但桩顶水平变形量较大；墙体水平变形量一般较大，而墙顶水平变形量较小。其变形机理是因为桩体或墙体外侧土体的主动土压力推动桩体或墙体向基坑内水平位移，桩体的自重较小，但刚度较大，故桩体常发生整体水平位移，桩顶水平变形量最大，并使沈阳市地铁桩体基坑第一道混凝土支撑轴力大于第二道混凝土支撑轴力.是由桩体自重较小、刚度较大、黏土层弱膨胀力造成；墙体的自重较大，但刚度较小，故墙体在第三道、四道支撑处水平变形量最大，墙顶水平变形量较小。由于第一道支护采用混凝土支撑，桩后或墙后地表变形量一般较小，变形特征不明显。如果深大基坑围护结构的周围分布软土或临近建筑物，桩后或墙后地表变形量就会连续增大，大部分区域以沉降变形为主，少部分区域呈隆起变形。由于桩后或墙后软土分布区的塑性变形易连续扩大、加深，也加大了桩体或墙体向基坑内水平位移，导致桩后或墙后塑性变形区连续沉降变形、甚至引发桩体或墙体及支撑失稳。
五、明挖法施工安全风险优化控制措施。
车站基坑在监测点数据预警后，施工单位主要在基坑内采用真空降水井的改进方案，抽取黏质粉土夹粉质黏土和黏质粉土夹粉砂层中的第1层承压水。但是收效甚微，坑底潮湿、泥泞，开挖土方缓慢。进行了深入、全面的分析：坑底潮湿、泥泞表明在黏质粉土夹粉质黏土和黏质粉土夹粉砂层分界面上下的降水效率较低；并提出优化控制的建议：在上述基坑内真空降水井抽水的基础上，结合轻型井点降水井联合抽水，这样便于疏干坑底较弱渗透系数的黏质粉土夹粉质黏土和黏质粉土夹粉砂层中的第1层承压水，从而加快基坑开挖土方、底板施工的进度；同时在基坑两侧有较厚的填土层和软～流塑状粉质黏土夹淤泥质粉质黏土层的地表分布区进行地表钻孔、注浆，来减小地表累计沉降量。然而，施工单位一直未采纳上述综合建议，故坑底一直潮湿、泥泞，坑底土体软化，开挖土方缓慢，地连墙累计隆起量、累计水平变形量及承压桩的累计隆起量均不断增大；地连墙墙后的地表累计沉降量也逐渐增大。目前，车站基坑还未全部达到底板养护混凝土的条件，应做好基坑局部坍塌的施工安全风险优化控制工作。
六、地铁明挖法施工确保基坑支护稳定性的要点
1.支护施工
在进行支护的施工时，要实现为支撑开挖支撑支撑点，并准确测量出相应的支撑接触点，以保证支撑的有效安装。为防止支撑在施加预应力后不能均匀受力，而导致支撑效果下降，必须要做好支撑接触点的检查工作，如果出现异常问题，要及时进行汇报，保证支撑的稳定性。
2.测量监控
①地表沉降监测。为了获得准确数据，要设置多个观测点，并对检测的信息进行准确记录，以便于对施工情况有充分了解。②桩体倾斜位移监测。在基坑开挖过程中，对桩体的倾斜位移进行了监测，发现位移主要是由于土压力导致的，而其位移有以下特征：位移最严重处为顶部，且位移的距离与进行开挖的深度呈正比关系。
结束语
综上所述。在地铁施工中应加强明挖法施工安全风险优化控制措施。在基坑内真空降水井结合轻型井点降水井联合抽水，加快基坑开挖土方、底板施工的进度，应用模糊理论对今后深大基坑明挖法施工的累计最大变形量进行预测。
参考文献
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论文作者:梁帆
论文发表刊物:《基层建设》2019年第29期
论文发表时间:2020/3/13
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