湖南科技大学土木工程学院 湖南湘潭 411201
摘要：文章主要是分析了深基坑开挖的过程中引起周边沉降的远离，同时讲解了影响到深基坑周边沉降的因素，提出了可行性的解决方案，望能为有关人员提供到一定的参考和帮助。
关键词：基坑开挖；沉降控制；因素
1、前言
近年来，我国经济水平的快速发展，同时也推动了城市化的进程。随着城市地铁的逐渐增多，深基坑工程项目也随之而变多，深基坑在开挖的过程中容易导致周边建筑物的沉降，为此文章主要是对影响到深基坑周边沉降的因素展开了研究和分析。
2、深基坑开挖周边沉降的机理
基坑开挖的过程是基坑开挖面上卸载的过程，由于卸载而引起坑底土体产生以 向上为主的位移，同时也引起围护墙在两侧压力差的作用下而产生水平向位移和因此而产生的墙外侧土体的位移。基底隆起是垂直向卸载而改变基底土体原始应力状态的反应。在开挖深度不大时基底土体在卸载后发生垂直的弹性隆起。当围护墙底下为清孔良好的原状土或注浆加固土体时，围护墙随土体回弹而抬高。这种基底弹性隆起基本不会引起围护墙外侧土体向坑内移动。随着开挖深度增加，基坑内外的土面高差不断增大，当开挖到一定深度，基坑内外土面高差所形成的加载和地面各种超载的作用，就会使围护墙外侧土体产生向基坑内移动，使基坑坑底产生向上的塑性隆起，同时在基坑周围产生较大的塑性区，并引起地面沉降。由于基坑开挖引起围护墙墙体的水平位移也会导致周边地表沉降。基坑开挖后围护墙便开始受力变形。由于总是开挖在前支撑在后，所以围护墙在开挖过程中，安装每道支撑以前总是已发生一定的先期变形。围护墙的位移使墙体主动压力区和被动压力区的土体发生位移。墙外侧的主动压力区的土体向坑内水平位移，使背后土体水平应力减小，以致剪力增加出现塑性区，而在基坑开挖面以下的墙内侧被动压力区的土体向坑内水平位移，使坑底土体加大水平应力，以致坑底土体增大剪应力而发生水平挤压和向上隆起的位移，在坑底处形成塑性区。墙体位移量小时，墙侧地面最大沉降量约为墙体位移的70%或更小，由于墙体位移小，墙外侧与土体间摩擦力可制约土体下沉，故靠近围护墙处沉降量很小；而当墙体位移量大时，地面最大沉降量就与墙体位移量相等，此时墙外侧与土体间摩擦力已丧失对于墙后土体下沉的制约能力，所以最大沉降量发生在紧靠围护墙处。
3、沉降控制方法及其优化
3.1、基坑开挖周边沉降的相关因素及控制方法
（1）支护结构系统的特征。一般大型钢管的支撑刚度是足够的，但垂直间距的大 小对墙体位移影响很大，刚度参数EI/h4与支撑间距h的4次方成反比，所以当墙厚已定时，加密支撑可有效控制位移。减少第一道支撑前的开挖深度以及减少开挖过程中最下一道支撑距坑底面的高度，对减少墙体位移尤为重要。在保证墙体足够强度和刚度的条件下，恰当增加插入深度，可以提高抗隆起稳定性，也可减少墙体位移。及时施工预应力，可以增加墙外侧主动压力区的土体水平应力，而减少开挖面以下墙内侧被动压力区的土体水平应力，从而增加墙内、外侧土体抗剪强度，提高坑底抗隆起的安全系数，有效地减少墙体变形和周围地层位移。（2）基坑开挖的分段、土坡坡度及开挖程序。长条形深基坑按限定长度（不超过基坑宽度）分段开挖时，可利用基坑的空间作用，以提高基坑抗隆起安全系数（增加比例为10%～20%），对减少地面沉降、墙体位移和地层水平位移是有效的措施，同样，将大基坑分块开挖也具有同样的作用。
另外，在每个开挖程序中，如分层、分小段开挖、随挖随撑，就可在分步开挖中，充分利用土体结构的空间作用，减少围护墙被动压力区的压力和变形，还有利于尽速施加支撑预应力，及时使墙体压紧土体而增加抗剪强度。如某基坑在挖到最后的第5道支撑的一层土时，开挖了-12m一段后延搁了24小时未加支撑，使地面沉降明显地比及时支撑的部分大了3～4mm，这表现出基坑开挖中时间效应对墙体和地面变形的明显影响。（3）基坑内土体性能的改善。在基坑内外进行地基加固以提高土的强度和刚性可以减小基坑周边地表沉降。一般在坑内进 行地基加固以提高围护墙被动土压力区的土体强度和刚度是比较合理的方法，常用的方法有井点降水、注浆加固等。（4）开挖施工周期和基坑暴露时间。在粘性土的深基坑施工中，周围土体均达到一定的应力水平，还有部分区域成为塑性区，由于粘性土的流变性，土体在相对稳定的状态下随暴露时间的延长而产生移动是不可避免的，特别是剪应力水平较高的部位会因坑底暴露时间过长而产生相当的位移，以至引起地表沉降的增大。因此要合理安排施工周期，及时浇筑好底板，避免延搁支撑安装时间。（5）其它。雨水或其它积水无抑制地进入基坑而不及时排除坑底积水时，会使基坑开挖中边坡及坑底土体软化，从而导致土体发生纵向滑坡，冲断基坑横向支撑增大墙体位移和周边地层位移。地面超载和振动荷载会减少基坑抗隆起安全度而增加周围地层位移。此外，围护墙接缝的漏水及水土流失、涌砂也会造成周边地表沉降。例如，当基坑坑底粘性土层以下存在有承压水的砂性土层时，坑底粘性土层要被承压水顶托上抬，乃至被承压水顶破涌砂，产生破坏性隆起。渗漏及管涌发生后，坑外近处土体向坑内流动，造成坑外近处地表沉降量明显加大。
3.2、沉降控制优化
基坑开挖不仅要保障基坑本身的施工安全，还要保障基坑周边环境的运营安全， 所以必须在施工过程中严格控制基坑周边的沉降量。同时在施工前通过正确的拟合计算，确保以最低的施工成本达到最佳的控制标准。例如，改变基坑底部土体的强度可以控制基坑周边沉降变形，但加固地基需要一定代价和施工条件，因此要从技术经济上把各种加固方法比较论证，以实现沉降控制的优化。如上海粘性土夹有薄砂层，此种地质条件以井点降水加固土体效 果明显。根据上海已有经验，降水一个月后土体强度可提高30%。而当围护墙底部存在 渗透系数较大的砂性土层，就有坑内降水对坑外地层产生排水固结的影响。为减少此影响，必要时要采取加隔水帷幕或回灌水措施。从调整支撑刚度、围护墙体刚度和土体强度三个方面进行成本核算， 对三种控制方法进行比较论证后得出结论，从计算成本上看，土体加固的方法一次性投入最小，但从施工周期、施工灵活性及重复利用成本上考虑，调整钢支撑的方法是最经济、最有效的措施。
4、结束语
由上可知，深基坑开挖的过程中不仅要确保到基坑本身的安全稳定性，同时应当控制到其周围的地层移动，才能有效保护到周围的环境，为城市的发展奠定良好的基础。
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