李冬冬
铁十四局集团隧道工程有限公司 山东省 250000
【摘 要】：我国快速的城市化建设在创造更好的生活环境的同时，也使土地资源更加紧张，为了充分提高土地资源的利用率，高层建筑已经成为扩展城市空间的主要方法，基坑工程也向着深度和面积更大的方向发展。但基坑开挖及降水会增加坑外地表沉降的风险，必须要加强对二者关系的研究，再根据研究结果采取适当的措施避免基坑开挖及降水对坑外地表造成的不良影响，从而保障施工的安全性，促进我国城市化建设的稳定发展。
【关键词】：基坑开挖；降水；坑外地表沉降
引言
导致坑外地表沉降的因素较多，包括降水、基底隆起和支护结构变形等，想要避免坑外地表沉降的发生，就需要加强对基坑外地表的维护，以及对基坑施工过程的严格把控，才能够同时保障施工质量和施工安全。由于现阶段的工程特点在于基坑深度的不断加大，还需要根据实际的施工情况，对基坑周围的支护工作进行不断加强，才能够更好的防范坑外地表沉降的发生。
一、坑外地表沉降的形成机理分析
基于过往对工程建设项目的研究能够发现，基坑开挖及降水对坑外地表沉降的影响极大，通常会根据不同土体的性质产生不同的差异性影响。在降水过程中，基坑周边会抽出大量地下水导致地下水位的快速下降，使基坑土层承受的多方面收缩应力持续增加，当土层粘性和松散程度降低到一定程度时，就会产生坑外地表的沉降。但是由于含水层之间的土层孔隙经受过压缩，当地下水位再次升高后，地面还会出现回弹的反映。
1、砂性土含水层压密
砂性土环境中存在着大量的颗粒状介质，会导致地表沉降的发生几率更大。主要在于砂性土环境中的含水量会受到颗粒状介质的传导影响，当传导压力存在起伏波动变化时，介质之间也会产生纵向和横向的位移，会对使土层强度产生较大的变化。如果无法保障土层强度的稳定性，就会导致土层孔隙的富水状态不断加剧，进一步改变土层的分布规律。当地下水位不断降低时，土层颗粒之间的孔隙也会不断缩小，使排列关系更急紧密，而砂性土环境中的含水层颗粒大小并不一致，导致地表沉降的幅度显著增加，恢复的难度也更大，需要更高水平的沉降观测技术和控制技术才能够达到理想效果。
2、粘性土层释水固结
粘性土层相较于砂性土层具有更显著的特殊性，包括土层颗粒之间的孔隙更小、粘性更大、透水性更差、释水进程更加缓慢等，所以粘性土层通常会表现出更大的地表沉降强度，集中性也更高。还会受到不同的工程基坑条件影响，导致粘性土层的释水和压缩进程不具有固定规律，只能以含水层水位的高低变化作为判断依据。粘性土层的塑性变形极具特点，在暂停地下水降水施工时，回弹表现也极为轻微。在粘性土层中产生的地表沉降化具有多个不同阶段，不同阶段会表现出不同的外在特征，所以在进行沉降监测和控制时，需要根据情况采用不同的措施。
二、基坑开挖及降水引起的坑外地表沉降控制模型分析
科学技术和数据分析技术的不断进步也推动着地表沉降控制技术的不断进步，针对不同的地表沉降情况，可以采用具有更高技术含量的控制模型进行分析，极大的增加了地表沉降分析的准确性和可靠性，更有利于在工程中的实践应用，是当前地表沉降控制中的主要技术手段。
1、地下水渗流模型
通过对地下水流特征的研究形成了地下水渗流模型，能够根据特定的地下水流理论建立起科学的数据模型，以地下水的渗透性能作为关键的矢量数据进行分析，准确掌握地下水的未来流动趋势，并以流动趋势作为基础，制定地表沉降的控制方案，起到有效的预测和防范作用，促进项目的安全推进。
2、地面沉降耦合模型
对于降水施工条件下的地表沉降线性变化，可以通过地面沉降耦合模型进行分析，能够得到较为全面和精确的数据结果，并对未来沉降状况的发展进行仿真模拟，更加直观的掌握未来地表沉降的表现，对工程项目和施工措施进行更加科学的评估，提前对危险因素进行处理。
三、基坑开挖引起坑外地表沉降
基坑开挖会造成土体内应力的重新分布，导致土体周围的围护结构产生变性或位移，最终引发坑外地表沉降。不仅会对周边的建筑、管线和道路工程造成严重的影响，也会使施工管理的难度增加。针对这种情况，国内外多名学者和机构已经进行了大量的科学研究，基于研究结果能够发现，对围护结构的刚度进行加强能够对地表沉降起到较好的抑制作用，使地表沉降速度得到有效的延缓。在进行基坑开挖的同时增加支撑也能够提高基坑围护结构的稳定性，进一步避免地表沉降的发生。在进行基坑开挖时，由于开挖深度的不断增加会导致土体状态的改变量增加，需要注重基坑地面土体的回弹变形情况，避免对基坑周边土体稳定性的过度影响。否则会导致基坑底部产生隆起变形，并在基坑底部产生连续的滑动面，更加促进地表沉降的速度加快，无法通过维护支护结构的稳定性进行防范。所以可以将基坑开挖引起坑外地表沉降的原因总结为以下两点，一是基坑开挖造成土体自重应力的释放，基坑底部的土体形成向上回弹，土体松弛后形成基坑隆起变形；二是基坑支护结构存在不稳定性，当基坑开挖后产生了基底隆起或粘性土基坑积水等情况，导致基底土体的侧向承载力无法满足承载需求，形成线性变形产生坑外地表沉降。
四、降水引起坑外地表沉降
在进行基坑开挖时，需要通过人工对地下水位进行降低，才能够使基坑开挖保持在干燥的环境下进行，确保机械化施工的场地条件。对地下水位进行降低还能够使水位控制在合理范围内，确保基坑边坡的稳定性和安全性，促进基坑工程的顺利施工。基坑降水会导致基坑和周边地区的地下水位持续降低，加剧基坑区域附近的地下水位流动，使土体的应力和结构同时发生改变，并且导致土体的孔隙水疏干，使孔隙水需要承担的应力减少，使土体的有效应力增加，土体的固结压密现象会更加严重，进而导致基坑外地表沉降和水位平移的发生。所以降水所引起的坑外地表沉降原因主要在于地下水被疏干，原来在地下水位下方的土体浮力消失。
五、减小地表沉降的措施
为了降低基坑开挖及降水导致的坑外地表沉降，需要在进行施工时加强地下连续结构和基坑外壁土体的围护及支架的强度，使基坑外壁土体的稳定性得到强有力的支撑。并在进行基坑开挖时，根据实际情况采取分层开挖、分段开挖等方式，使基地得到有效的加固，再根据工程的具体需求，对围护结构的入土深度进行适当增加。对于自然环境和天气条件的影响，可以采取缩短基坑施工时间和周期的方式，避免过度降水和降温等情况的发生，保障基坑开挖施工的良好效果。基坑施工的设计和过程也是避免坑外地表沉降发生的关键，所以对于相关人员的技术水平也要予以提高，对施工过程也要予以优化，能够更好的保障基坑结构体系和外荷载动态的变化合理性，并对基坑的支护结构做到适当的调整，包括对墙体应力、位移、侧土压力、孔隙水压力和周围环境等情况的检测，都需要做到全面和精确，再将检测结果进行科学的归纳分析，更好的掌握施工的相关情况，当存在坑外地表沉降风险时，能够及时预警和处理，降低坑外地表沉降的可能性。
结语
基坑开挖及降水对坑外地表沉降的影响较大，需要加强对基坑开挖及降水的影响研究，掌握更好的基坑开挖及降水技术，降低对坑外地表沉降的影响，包括加强施工人员的技术能力、改善支护结构和施工措施等，都能够起到有效的保障作用。还需要在不断的研究和实践应用中，总结出更多的经验，使施工质量、效率和成本都能够达到更加理想的目标。
参考文献
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