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摘要：随着地铁、地下停车场、地下商场等建筑类型的增加，相应的基坑开挖范围和深度也在增加。其中，深基坑工程是指深度在5m以上的土方开挖、支护、降水等工程。在深基坑施工过程中，任何一个环节都会影响整个工程的质量。因此，在深基坑工程施工过程中，要完善每个施工步骤的技术与工艺，以保证工程的质量和安全。在深基坑施工过程中，其支护结构稳定性至关重要。本文在概述深基坑施工基础上，对其支护结构变形影响因素及控制措施展开分析。
关键词：深基坑施工；支护结构；变形；控制
引言
为了缓解城市里空间环境的压力，建筑的层高不断提升。随着高层建筑施层高的不断加大，基坑需要不断地向更深、更宽的方向发展。有些基坑开挖的长度和宽度能够高达数百米，开挖的面积也不断加大，导致基坑的支撑防护的难度越来越大，尤其是在弱土层施工环境下，进行深基坑挖掘，有可能会出现较大的沉降问题，这就会对周围的建筑及城市设施带来较大安全威胁。在基坑施工中，针对其支护结构变形影响因素及控制措施的有效分析，对于提升基坑施工质量具有重要意义。
1深基坑支护施工概述
从施工特点来看，深基坑支护是为保证施工过程中人员安全和施工稳定而采取的必要的围挡措施，目前我国相关的基坑工程项目类型涉及房屋建筑、港口、交通运输、水利等一系列地下工程，涉及的范围较广，难度较大，深基坑支护存在较大的风险。一般而言，基坑越深越难，相应的危险系数也就越高。因此，相关的建筑结构设计安全也开始引起建筑界的重视。近年来，深基坑支护安全事故频发，为了保证施工人员的生命安全和工程质量，需要针对其施工特点进行优化设计。许多建筑开始向地下空间拓展，深基坑挖掘的深度越来越大，3~5层的地下建筑已经比较普遍，7~8层的地下室也开始出现，都能达到10m以上，如上海世茂酒店深基坑挖深达88m。而城市现代化的发展使得人们对建筑的需求越来越大，很多深基坑支护工程只能在城市规划范围内进行，相对地质环境条件较差，同样也增加了设计深基础支护的难度。
2基坑开挖影响机理
基坑开挖会对作业区域下部岩土造成卸荷影响，对坑底造成隆起现象；当基坑开挖区域附近或下部位置没有防护，基坑将产生较大的位移。基坑支护结构的变形有基坑支护结构侧向位移、坑底隆起、护壁漏水、坑底隆起、基坑周边的沉降。
基坑支护结构从开挖初期到开挖结束，主动土压力随着支护墙的位移，土体的水平应力逐渐减小；被动土压力由于墙体的位移，使坑底土体的水平应力增加；支护结构的最大位移一般发生在基坑底坑下1~2m处。
当支护结构位移小时，支护结构侧面土体的沉降达到支护结构位移的60%左右，周围沉降区域大约2~3倍基坑开挖深度。当支护结构位移较大时，靠近支护结构的土体的沉降达到最大值，沉降影响范围大约3~4倍基坑开挖深度。
3基坑常见支护结构
3.1钢板桩支护
由带锁口或者钳口的热轧型钢采用专用机械打入土体，把这种型钢成一定规律的连接起来形成的支护结构，钢板桩的形式类似于U型钢但比U型钢宽和深，截面大致呈一个梯形形状。
3.2地下连续墙
地下连续墙是基础工程在地面上采用一种挖槽成孔，延着定位的轴线，在泥浆护壁条件下，开挖出一条狭长的深槽，在深槽清孔完成后将制作好的成品钢筋笼放入槽内，然后采用与灌注桩相同的水下混凝土浇筑法将混凝土浇筑完成，形成一个单元的槽段，依次依段施工完成，并在段与段之间采取防水加固措施后在地下形成一道连续的钢筋混凝土墙壁。
3.3灌注桩排桩支护
采用钻孔灌注桩、冲孔灌注桩或挖孔灌注桩按某种队列形式组成的基坑支护结构，一般顶部设置冠梁或设置围囹，使灌注桩之间形成一个整体支护结构。
3.4放坡土钉墙支护
由天然土体通过机械修整后，就地用土钉进行加固并采取喷射混凝土面板施工，形成一个类似于重力挡墙依靠自身重量来抵抗墙后的土压力的支护形式。
3.5复合土钉墙支护
将土钉墙与一种或几种支护体系或截水体系有机结合形成的复合式支护结构，它的主要构成要素有：土钉、预应力锚杆（锚索）、截水帷幕、微型桩、挂网喷射混凝土面层等。
4基坑支护结构变形影响因素
基坑支护结构变形因素有基坑的嵌固深度、支护结构的厚度、开挖深度、基坑的面积、周围建筑影响因素等等。
4.1基坑支护刚度
其它因素不变，模拟支护结构厚度从0.8~1.4m的基坑变形情况可知，支护结构的刚度与桩的直径、混凝土强度等级、桩间距有关。当某两个因素一定时，另一个因素增大，都会提高桩的刚度，有利于控制支护结构的最大变形。当基坑支护结构厚度较小时，刚度也比较小，为了减小支护结构的变形，将增加较大作用力的支撑或锚杆。一般选取1.0m的桩径就能较好的控制支护结构的变形。
4.2基坑支护长度
当嵌固深度不满足要求，将导致支护结构坍塌等。通过整体稳定性验算、抗隆起验算、基坑地表土体沉降等因素决定着基坑支护结构的嵌固深度。其它因素不变，模拟支护结构长度从20~35m的基坑变形情况。从图可知，桩长越小，支护结构发生的位移越大；支护结构最大位移发生在0.6倍的基坑开挖深度处。
4.3锚杆预应力
锚杆应力既可以防止基坑支护的变形，同时可以减小开挖后土体的剪应力。基坑开挖深度为20m，锚杆间距、角度、工程地质与水文地质，锚杆长度等参数恒定时，将对锚杆施加100~400kN的预应力。基坑支护结构的侧移随着预应力的增加，基坑的水平位移在减小。当预应力超过某一值时，继续增加预应力将对基坑支护结构的变形影响较小。
5基坑支护变形有效控制措施
5.1时空效应措施
为了控制基坑开挖过程中引起支护结构的变形、基坑开挖后引起的基坑支护结构周围的固结沉降，基坑变形时空效应的措施如下：
（1）对深基坑而言，对基坑底土体的加固，增加被动土压力，对支护结构的侧移、地表沉降等有显著的效果。
（2）增加锚杆或锚索对支护结构的变形控制的效果是明显的。
（3）尽快浇筑基坑底板，减少暴露时间。
（4）确定合理的基坑开挖顺序；应分层开挖，控制每层的开挖深度；增加整体的稳定性。
（5）考虑时空效应的影响，尽快缩短基坑开挖的时间以及后续的暴露时间。
（6）提前做好防水、防渗预防工作。
5.2设计措施
（1）根据工程地质、水文地质条件进行基坑支护方案的选型。
（2）提高支护结构的刚度，减小支护结构的变形。
（3）优化基坑支护结构的嵌固深度，保障基坑支护结构的稳定。
（4）增加第一道锚杆、锚索或支撑系统的刚度对支护结构的变形控制的效果是明显的。
（5）加快进行支撑或锚杆系统的施工进度，减小支撑或锚杆系统纵横向间距对于支护结构的变形控制的效果是明显的。
5.3施工措施
施工前，基坑周边不要超载堆放材料，周边做好排水沟等措施，防止雨水的下渗影响基坑的稳定。先支护结构施工，再施加支撑或锚杆后再开挖。尽快缩短基坑开挖的时间以及后续的暴露时间。提前做好防水、防渗预防工作。
5.4监测措施
通过对支护结构变形和内力、周围土体的沉降及位移、相邻建筑物沉降、地下水位等进行跟踪监测，及时发现问题，反馈给施工和设计，将信息化施工应用到工程实例中，既提前了工期，又节省了工程造价成本。
6结束语
综上所述，在建筑工程基坑施工过程中，针对基坑支护结构需要有效分析其变形影响因素，并提出有效控制措施，以更好地确保深基坑支护结构的稳定性，使工程施工能够获得更好的质量保障。
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