試論地鐵深基坑支護變形的影響因素及預防措施

摘 要：隨著地鐵深基坑的施工，為了保證施工安全，需要采取降水措施。深基坑側向土體的物理力學性質將不可避免地因水土流失而發生變化。而地鐵工程的開展一般位于地面以下，得謹慎處理，并且深基坑的支護問題是地鐵工程的重要步驟，因此在設計和施工中，我們應考慮詳細，全面分析，做到滴水不漏且防患于未然。根據現場地質資料和一系列數據對深基坑支護體系進行變形預判，并對開挖方案和支護參數進行及時調整。該方法能有效地指導基坑施工，使得基坑圍護結構的變形始終處于可操控狀態，以保障施工安全，起到一定的預防作用，避免事故的發生。

關鍵詞：地鐵深基坑；支護變形；施工影響；預防措施

引言：隨著我國經濟的高速發展，城市化進程加快，深基坑工程日益增多，顯示出超大規模、超深開挖、不規則幾何尺寸、小場地、環境復雜敏感等特點。深基坑建設規模與現有設計理論之間的不相容性突出，現有強度控制設計理論難以滿足周圍復雜敏感環境的要求。了解地鐵深基坑支護變形的影響措施以及預防措施，是現在的首要任務。

一.地鐵深基坑支護變形的原因

（1）在深基坑的設計和施工過程中，必須保證基坑不塌陷，即保證基坑工程的穩定性。然而，由于地鐵深基坑大多位于城市地區，基坑周圍有許多密集的建筑物，因此對基坑變形的環境影響也是嚴格要求的。影響基坑變形的因素很多，大概包括設計因素、施工因素和自然土體因素。其中，設計因素包括基坑的平面尺寸和深度、擋土墻的剛度和深度、支座的剛度和支座的數量、支座的位置、預應力的水平和土體的加筋。據統計，設計因素引起的基坑事故占46%。因此，有必要從設計本身來研究設計參數對基坑變形的影響，這是非常必要的。由于數值模擬方法可以考慮不同工況下深基坑的變形和內力變化，取得了大量的研究成果。根據某地的環境特點，揭示了當地的地鐵深基坑的損壞規律。基坑損壞時，首先在地表以下一定深度范圍內形成局部剪切帶，裂縫的發展導致局部地層失穩，從而導致基坑失穩范圍的增加。地下水是基坑事故的導火線之一。結合室內模型試驗，得出無支撐基坑漸進破壞規律和無支護基坑的臨界穩定深度。

（2）在施工過程中，軟土力學性質的變化是復雜的。目前，一個固定的、精確的計算模型是不可能描述的。基坑支護體系的變形主要應用于施工現場的理論預判和實際監管和測試。從大量的實踐報告來看，實際監管和測試與理論計算有不同程度的差異，這主要是由于計算模型與實際工作條件、理論假設和實際應力條件的不同導致的。因此，理論計算結果不能用于操控實際施工，達到控制變形的目的。所以建立一套預判和控制基坑變形的方法，對于保證基坑的安全施工具有重要意義。結合實際工程中的反分析原理，探討了基坑支護體系變形預判的有效方法。介紹了變形預判的原理和變形預判的特征1.1原則，將有限元法與工程實踐相結合，根據各工況的實際位移測量信息。建立了第五個階段的科學技術、土力學模型和相關邊界條件，建立了目標函數，并利用優化方法對基坑支護結構的土性參數和力學參數進行了搜索。對變形值進行了近似計算。利用已完成工作條件的實測信息，對擋土墻的土體M值和支護結構的剛度和支護進行分析。采用正態分析法預判下一工況下墻體的變形、內力和載力，進行動態優化，以指導工程施工和控制變形。在此基礎上，利用地鐵車站深基坑開挖的條件和監管和測試信息，利用優化分析對土體和支護結構的力學參數進行反演，并對其變形進行預判。通過對桿系的有限元計算，得出樁壁在下一工況下的受力和支承力。

（3）根據沉降槽在施工中的位置，利用等代荷載原理分析基坑開挖對周圍施工的影響，并在三角形荷載和簡支梁U模型下計算懸臂梁模型。提出了均勻載荷的概念。該模型能較好地模擬建筑物的應力和變形的情況，為制定變形控制標準提供了依據。

二.地鐵深基坑支護變形的預防辦法

（一）思想重視 嚴格施工

思想上重視深基坑支護的重要性施工單位項目管理人員要充分認識深基坑支護設計與施工所要達到的目的和作用，并讓每位參與者都了解施工的每一個環節。嚴格執行深基坑支護施工規范和操作規程，保障施工技術方案的實施。項目部要做好安全教育工作，樹立牢固的“安全第一、預防和綜合管理”的安全方針。并且所有安全工作都要落實到每個人身上，提高全體成員的安全意識避免造成不必要的人員傷亡和財產損失。要詳細分析施工中存在的安全隱患，并設置警示標志，提醒工人時刻注意安全。對深基坑支護工程的應急救援預案進行應急演練，避免發生危險，耽誤時間，延誤工期，發生安全事故，以及嚴重的人員傷亡和財產損失。在地鐵深基坑開挖過程中，必須要設置專門的人員定期檢測基坑的穩定性。現場也應該設有一定數量的編織袋和鋼管，用于應急使用。在危險的情況下，可以卸在坡頂上，加長加密土釘，填筑土釘或回填等。在暴雨過程中，應設置足夠的排水設施，并安排專門人員進行抽水。樁帽土方開挖。蓋層開挖后，應盡快將墊層倒出，并及時砌筑磚模，以填補磚模的外側。基坑周圍應安裝梯子，以保障施工人員在危險發生時及時撤離。現場必須保障挖掘機可以隨時調用，這樣當發生危險時，側壓力和回填壓力可以降低。

（二）提前踩盤 設立方案

在施工中嚴格控制施工質量深基坑支護工程施工前，有關人員應對當地進行踩盤、熟悉本項目施工設計圖紙和現場周圍狀況。降水系統也應保障正常工作。施工過程中施工單位不得隨意改變錨桿位置、長度、型號、數量等，對載力鋼筋的結構、鋼筋網間距、鋼筋數量、加強筋范圍、放坡系數等應及時檢測。如果設計方案改變，必須重新進行專家論證。基坑支護和土方開挖應互相配合，堅持分層分段開挖和分層分段支護的施工原則。土方開挖的順序和具體開挖的方法必須與設計的工作情況相一致，并遵守“開槽支撐、先撐后挖、分層開挖、嚴禁超挖”的原則。

（三）隨機應變 及時校正

加強深基坑支護結構的變形觀測，及時監管和測試深基坑支護結構的應力和變形，監管和測試工作是深基坑支護結構的安全眼。通過對監管和測試數據的及時分析，及時了解偏差并分析，及時了解基坑土體變形情況，挖掘土方沉降。地下管線的變形與變形通過現場監管和測試，及時掌握基坑開挖對周圍環境的影響，有效指導施工，立即修改施工方案，使之有效。通過對監管和測試數據的及時分析，對設計中的偏差、地下室施工中設計參數的及時修正、施工部位的相應補救措施和控制措施進行了探討。因此，要求現場變形監測的數據必須及時、精準、可靠，要求變形觀測人員嚴格按照預定的設計方案精心測量、認真負責，保證觀測數據準確。如果在實際測量中確實發現異常情況，需要立即對其研究采取緊急措施防止惡化。如果出現較大的變動或移位，立即分析主要原因，并進行可靠的加固設計和施工方案，使加固工作快速有效，防止變形或滑動繼續發展。安排好觀察點，加強過程監督管理及測試數據的分類、收集、整理和分析，是十分重要的。深基坑支護工程是基礎工程施工中的難點和重點，深基坑支護工程的成敗對工程的質量、工期和成本及周圍環境都有較大影響。

三.結束語

因此，在深基坑支護施工中必須遵循施工規范及操作規程和設計要求，狠抓事故隱患，防患于未然，加強安全教育，重視安全檢測等工作，是實現深基坑安全生產的根本保障。在施工中，必須嚴謹數據，及時校正，拒絕偏差與漏洞，做好地鐵深基坑支護變形的有效預防。

參考文獻

[1] 李寬旭.深基坑支護施工中常見問題及規避措施[J].安徽建筑，2015：105-106

[2] 趙紅鷹.深基坑開挖過程的彈塑性數值模擬[J].山西建筑，2005（12）：71-72.

作者簡介

李顏志（1990—）男，四川成都，助理工程師，中鐵科學研究院有限公司。

（作者單位：中鐵科學研究院有限公司）