摘要 基坑支护不仅要求边坡的稳定，而且要满足变形控制的要求，以确保基坑周围的建(构)筑物、地下管线、道路的安全。本文通过对基坑变形原因的分析，提出了在基坑变形控制设计中，应注意基坑支护的变形与周围环境变形相适应的问题。
关键词 基坑 变形 控制 适应
随着我国经济和城市建设的迅速发展，地下工程愈来愈多，而基坑工程的成败，决定着工程的经济效益和社会效益，因而基坑的支护设计尤其重要。基坑支护结构极限状态分二类：承载能力极限状态和正常使用极限状态，前者表现为任何原因引起的基坑侧壁破坏，后者则主要表现为支护结构的变形影响地下结构施工及周边环境的正常使用。基坑设计的稳定性仅是必要条件，很多场合的主要控制条件是变形。变形控制的基本要求是支护结构在满足强度要求的前提下，还需满足其使用要求，即基坑在满足承载力极限状态的条件下，通过对周围建(构)筑物、地下管线或道路等允许变形值的分析，保证基坑设计和施工考虑的变形值在周围环境允许的变形范围内。
一、坑外周边环境的控制要求
基坑的周边环境主要指基坑外侧地面上建(构)筑物、地下管线、道路等。基坑周边地面沉降不得影响相邻建(构)筑物的正常使用或差异沉降允许值；基坑周边土体变位不得影响相邻各类管线的正常使用或变形曲率允许值。
二、基坑变形的原因
基坑变形包括围护墙的变形、基坑周围土体移动、基坑底部的回弹变形及坑底隆起。另外，基坑暴露时间长短，也是影响基坑变形值的原因。
1.围护墙的变形
因为基坑的开挖和坑内地下水的抽排，在土压力和水压力作用下，围护墙都会发生一定的位移和变形。在每一个开挖工况结束后，基坑内外土体都要经历一次主动区土压力、被动区土压力和支撑轴力变化的过程，在这一过程中，围护桩体向坑内发生水平位移，从而引起坑外的土体也会随之发生移动。
2.基坑周围土体的变形
基坑周围土体的变形包括横向变形和墙后土体的沉陷。横向变形主要由于围护墙体的水平位移引起，土体的横向变形可认为与支护墙体的挠曲变形一致；而墙后土体沉陷的原因主要有：①围护墙体的水平位移引起坑外地面沉降；②在基坑内外土水压力差作用下，坑外土向坑内移动所产生的坑底隆起引起坑外土体沉陷；③因坑内抽水引起坑外水土流失而使坑外地面沉陷。基坑周围土的横向变形和沉陷是相互关联的，土的沉陷实际上是由于支护体系的墙体在土压力、水压力及施工荷载产生的附加压力作用下，产生横向位移，土体跟随横移而造成土体流失所形成的。基坑抽(降)水一般是基坑工程中必不可少的，降水在改善土体力学性能的同时，因使土壤产生固结，也可引起地表的沉陷；而坑内的明排抽水，特别是支护结构止水帷幕没做好，造成坑外水土流失，可直接导致坑外地面沉陷。
3.基坑底部的回弹变形和底部隆起
基坑开挖是基坑土体卸荷的过程，由于土体中压力减小，土的弹性效应会使坑底发生一定的回弹变形；由于土方开挖和地面超载作用造成基坑内外的土压差，使支护墙端以下土体向上涌土或支护墙弯曲抗力作用的基坑底土体向上涌起而使坑底隆起，同时引起坑外地面沉陷。基底总回弹变形量为以上两者之和。施工时，需要合理估算回弹变形值，以确定基底超挖深度。回弹变形值与坑底隆起安全系数有着一定的关系，当回弹变形值过大时，预示着坑底有隆起的可能。
4.基坑暴露时间
基坑支护结构的变形是一个渐变的过程，随着暴露时间的延长，累计变形值逐渐加大，必须形成新的平衡后才稳定。施工时，尽量减少暴露时间，可有效地降低变形值，从而增加基坑的安全性。
三、环境允许变形值
1.地面建(构)筑物
基坑周围土的竖向沉陷对建(构)筑物产生破坏作用，一般基坑开挖所造成的周边土沉陷是不均匀的，使得临近建(构)筑物产生差异沉降，差异沉降是引起地面建(构)筑物破坏的主要原因，同时，因现状建(构)筑物的结构形式、已发生的差异沉降各不相同，所以具体建(构)筑物所允许的变形值需作具体分析。
2.地下管线变形允许值
地坑开挖引起坑外土体变形，随着差异沉降的发生将使管线挠曲变形而产生附加的变形及应力，为保证管线的正常使用，必须保护变形值在允许范围内。在分析地表不均匀沉降对管线的影响时，应根据不同的管道类型、接口形式，通过分析其抗弯曲能力来确定曲率半径。地下管线无论用途还是管材均有较多分类，而其允许变形值与管材及结构、接头形式、管节长度、管外径、基础形式、埋深等密切相关。其中最主要的影响因素是管材及接头形式，管材自身的柔性及接头接缝处允许变形值需根据管材、接头形式和质量合理确定。判断管线是否安全的主要参数是管线变形后的曲率半径，当因不均匀沉降所引起的管线曲率半径小于管线允许的最小率半径时，管线是安全的。
因此，土体变形的允许范围可根据现场具体情况而定，综合考虑临近建(构)筑物、管线离基坑距离、建筑结构类型及基础结构类型、重要程度等因素，根据规范或参照以往的经验数据确定。
四、基坑与周围环境的关系
一般情况下，基坑工程发生问题多数是由于支护结构及土体变形过大引起周围建(构)筑物和地下管线的位移和变形偏大而引起，因此要确保基坑工程的技术先进、经济合理、安全可靠，除了对支护结构体系进行科学设计、施工外，还必须考虑到基坑工程与周围环境的相互制约。
一方面，必须根据主体结构和场地条件选择合适的支护结构类型，在考虑时空效应的前提下，正确的进行支护结构的设计分析，并根据基坑的工程情况估算变形量，另一方面根据周围环境的具体情况，确定环境允许变形量，在对周围环境所受到的影响程度进行评估的基础上，进行变形控制设计，确定或修改基坑工程的设计施工方案以保证基坑支护结构和周围环境的安全。
五、两点体会
1.不同的支护结构形式，其基坑的变形量均不同，对周边环境的影响亦不同，因此，为了达到安全、经济的目的，必须做好支护结构的选型。而支护结构的选型，涉及到技术因素和经济因素，要在因地制宜的基础上，考虑施工、工期、经济效益等方面，在满足基坑周边环境控制要求的前提下，经过慎重的技术经济比较后加以确定，并且要与止水方案、挖土方案等配套研究确定。
2.基坑暴露时间的长短直接影响基坑变形量的大小，也直接影响支护结构的选型。现行基坑设计规范都是针对建筑工程基坑，其特点是暴露时间较长，短则几月，长则跨年，而有的市政工程基坑一般暴露时间较短，如有的管线基槽从开挖至回填仅需几小时，如按建筑基坑要求进行管槽基坑设计，显然是不经济的。因此，按环境变形控制将更合理。
六、结论
支护结构的设计计算理论和方法正在日趋完善，变形控制设计既要正确估算基坑开挖对周围环境可能引起的变形量，又要正确评估周围环境的允许变形量，通过科学的设计、施工及分析计算，预测变形量的大小，控制变形量在允许范围之内，从而保证基坑和周围环境的安全。
参考文献
1.中华人民共和国行业标准，建筑基坑工程技术规范(YB9258-97)中华人民共和国冶金工业部，1997年。
2.中华人民共和国行业标准，建筑基坑支护技术规程(JGJ120-99)，中华人民共和国建设部，1999年北京。
3.赵志缙、应惠清主编，简明深基坑工程设计施工手册，中国建筑工业出版社，1999年。
