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软土地铁深基坑施工变形控制技术研究

【摘要】随着经济的飞速发展，地铁的修建在近几年已经成

为城市建设的重点。地铁施工过程中遇到软土地铁深基坑是很常见

的，如何控制软土地铁深基坑施工过程中的变形已经成为地铁修建

工程的重点和难点，本文分析了软土地铁深基坑工程介绍以及深基

坑变形影响因素，最后总结了软土地铁深基坑施工的变形控制技

术。

【关键词】软土地铁深基坑；深基坑施工变形；变形控制技术

地铁工程一般位于城市中心，其深基坑工程相应也位于密布各

种建筑物和道路管道等的环境中。深基坑工程的施工环境非常复

杂，施工变形技术理论和体系都不够成熟和完善，施工风险很大，

一旦在进行基坑开挖时引起较大的基坑变形，就会出现安全事故，

造成很大的伤亡。因此，为了确保施工环境安全，必须采取有效措

施来控制地铁深基坑工程的施工变形。

1.软土地铁深基坑工程概述

软土地铁深基坑工程施工风险非常高，需要先进复杂的技术作

为支撑，是一项综合性强、涉及各种学科的系统工程。目前还没有

成熟的技术和理论来控制深基坑的变形，保证深基坑工程的稳定

性。深基坑工程有多种形式的失稳问题，主要有两种表现形式：基

坑稳定性破坏和基坑支护结构刚度不足引起的破坏。基坑稳定性破

坏主要包括基坑支护结构的倾覆破坏、基底隆起和整体失稳破坏

等，主要原因是丧失了支护结构静力平衡条件；基坑支护结构刚度

不足引起的破坏包括支撑压曲或支护结构变形过大等。在深基坑工

程施工的过程中不能只保证基坑的不塌不垮，即只保证基坑的稳定

性是不够的，还要进行深基坑支护工程的设计和施工控制。

2.软土地铁深基坑施工变形影响因素

软土地铁深基坑的施工过程对深基坑工程的变形有很大的影

响，很多地铁深基坑施工工程实例证明，深基坑安全施工过程中出

现的基坑倒塌事故只有少部分是由于设计因素等引起的，而大部分

是施工原因引起的。一般来说深基坑的施工方案，施工的质量好坏

和施工过程是否按照设计标准进行都会影响深基坑的变形和稳定

性。主要总结为以下三个方面的因素：

2.1深基坑过程中不同的挖撑次序的影响

一般的深基坑施工过程挖撑次序有两种，先挖后撑和先撑后挖。

理论上说，先挖后撑是在进行挖土施工的过程中没有围护墙体，也

没有墙后土体的支撑，是先卸载后约束，支撑结构只会对基本挖土

工程完工后的工程起约束作用；而先撑后挖是在挖土工程进行前就

已经建立起了支护结构，即是在围护墙体和墙后土体的支撑作用下

进行卸载。“先撑后挖”比“先挖后撑”基坑的最大沉降值减少了

将近6l％，而墙体变形减少了58％，很明显“先挖后撑”的施工

方法会出现较大的变形，很明显后者对基坑的有更强的约束作用，

更能控制深基坑的变形。

2.2地质条件和时空效应的影响

刘建航院士首先提出了时空效应，这是指在软土地区，通常会

有流变特性表现明显的土层，针对这种土层在开挖卸载时要进行及

时巩固，围护结构无支撑的暴露时间越长，对周围的地层和围护结

构的位移的影响就会越大，这就是所谓的时间效应。而空间效应指

的是当土中的某处土体在开挖的过程中引起应力释放时，它的变形

会被相邻的没有被扰动的土体所约束。考虑到时空效应的存在和不

同条件的土质，在进行软土地铁深基坑施工时要根据围护结构支撑

的布置情况分层开挖和分区开挖，合理安排挖土的顺序，这样可以

减小开挖土体的空间几何体尺寸，减小基坑变形。

2.3挖土后坑底回弹变形的影响

在进行地铁深基坑的施工过程中，地基会产生卸载，同时土压

力也会减小，因此深基坑内的土体会出现一定程度的回弹变形。而

挖土后坑底回弹变形的影响因素包括开挖深度、土的种类、坑的面

积以及深基坑是否浸水、维护结构的暴露时间和挖土顺序等等。如

果深基坑施工过程中坑内有积水，坑内的粘性土由于大量吸水而体

积增大，使得抗剪切强度急剧降低，增大了回弹变形，而过大的深

基坑回弹变形，会增加建筑物的后期沉降，增大地铁工程的危险性。

3.软土地铁深基坑施工变形控制技术

3.1合理确定施工工序以及挖土过程

软土地铁深基坑的施工必须要保证要按照科学的设计进行，而

在设计阶段加强对施工变形的控制就要根据施工变形的影响因素，

比如工程所在环境的地质条件和施工条件，开挖土层间不同土体的

性能差异，来制定出科学合理的设计方案。在施工的过程中要根据

不同的土体条件来合理确定施工工序和合理的挖土过程，充分了解

土体间的作用机制，利用空间效应的原理，在开挖过程中为了将相

邻土体