［摘要］随着深基坑工程在城市建设中应用的发展，由基坑支护工程引起的工程安全问题也越来越多。对深基坑支护结构与基坑工程变形类型进行了归纳，探索深基坑支护结构开裂机理，分析深基坑支护结构开裂的主要原因并针对这些原因提出相应的预防措施。
［关键词］深基坑支护；开裂；变形
1深基坑支护结构变形及其机理
1.1深基坑支护结构类型
深基坑支护的结构类型较多，根据基坑工程支护结构设计原理的不同可将其分为柔性支护与刚性支护2大类。其中柔性支护包括锚杆支护、喷锚支护与喷射混凝土支护等，其主要特点是能充分发挥围岩自身承载能力，围岩可在一定范围内产生变形但是不会破坏工程结构；刚性支护包括钢支护、混凝土衬砌、木支护等，其主要特点是限制围岩位移过大、保持围岩内部稳定。
1.2基坑工程变形分析
在坑顶卸载时基坑的整体受力情况发生变化，并对基坑的变形产生影响。
1.2.1基坑支护结构变形
（1）水平变形。对刚性支护结构而言，在基坑开挖初期位移最大的部分在支护结构的顶端，整个基坑产生一个向基坑内部方向的水平位移。随着基坑开挖深度的增加或采用内支撑后，基坑支护结构向内部水平移动逐渐增大。对柔性支护结构而言，在基坑开挖初期其水平变形与刚性支护相同，位移最大部分也在支护结构的顶端。（2）竖向变形。在深基坑工程施工过程中，随着基坑开挖深度的增加，基坑内的土体应力状态也随之发生变化。当基坑开挖到一定深度时，支护结构就会产生竖向变形。不过与水平变形相比，竖向变形对基坑结构的影响较小，一般可忽略。但是受多种因素影响，有些基坑竖向位移会达到10cm以上。
1.2.2基坑周围土层移动
基坑周围土层移动就是在基坑开挖过程中所引起的基坑周围土层位移与沉降的现象，这也是基坑支护工程中最主要的危害之一。当地层结构为软土层且支护结构入土深度较浅时，支护结构底部水平位移最大。当地层结构条件较好且支护结构入土深度较深时，支护结构腹部水平位移最大，与支护结构有一定距离位置的沉降量最大。
1.3深基坑支护结构开裂机理
在深基坑开挖过程中，支护结构逐渐受力并产生变形，其受力变形又会进一步对周围土体水平上的原始应力状态和地层应力产生影响，使地层发生移动。若卸载原有土体压力，支护结构原受力状态将会被破坏，并产生不平衡作用力，使支护结构向基坑内移动。同时，受先挖后撑的影响，基坑内支撑也会产生一定的预变形。当基坑开挖到设计标高时，支护结构的基坑底部就会产生一个较大的位移。支护结构的变形也会对周围的土体产生影响，使土体发生位移。当支护结构处于主动土体压力区域时，受土体压力影响会向坑内发生水平位移；当支护结构处于被动土体压力区域时，其会向坑内发生水平位移，并使基坑底部土体产生竖直向上位移，出现基坑隆起现象。在围护墙位移较小时，围护墙和土体之间的摩擦力能较好地对土体沉降进行限制，所以墙体外侧地面的最大沉降量也较小；相反的，在围护墙位移较大时，支护结构外侧和土体之间摩擦力较小，支护结构周围产生最大沉降量，通常是开挖深度的4倍以上。
2深基坑支护结构开裂原因分析
深基坑支护结构开裂的原因主要包括工程勘察问题、管理问题和地下水处理问题几个方面。
2.1工程勘察问题
工程勘察问题主要是工程勘察不准和土的物理学参数测定与取值不合理。工程勘察不准主要是因为勘察人员在进行工程环境勘察时工作不认真，未按要求制订完善、详细的勘察方案，导致勘察范围不准、勘察内容不全或勘察深度不到位等。勘察人员对坑底以下土体情况缺少详细、准确的了解，影响后期基坑设计与施工。还有个别勘察单位甚至直接采用基坑周围其他建筑物的勘察资料，导致资料中的物理参数与土体实际情况不符，影响后期的勘察设计与基坑施工。
2.2施工管理问题
个别施工单位的管理水平有限，在一些施工难度大、环境复杂的基坑工程中因施工单位经验不足、施工方案不合理、随意施工等问题所导致的基坑工程质量问题经常出现。在施工前，施工单位没有制订合理的施工方案，缺乏有效的安全预警机制与紧急处理机制，遇到紧急情况时不能及时处理或处置措施不当时，导致事故不能被及时地控制和治理，错过最佳抢险时机，增大工程事故风险。如基坑附近有排水沟，施工单位在进行基坑施工前未对排水沟进行改造处理，盲目施工，导致排水沟被破坏，冲垮基坑边壁。
2.3地下水处理问题
在深基坑支护工程中若地下水处理不当也会造成基坑坍塌、开裂的事故。地下水处理问题通常表现为地下水控制方法选择不当与地下水管道渗水处理不当2种。在基坑工程中，地下水处理的方法包括明沟排水、帷幕隔渗与降低地下水位3种。在基坑开挖时地下水处理方法的选择应根据基坑所处地区工程地质与水位地质情况来定。如在建筑物密集地区应优先考虑防渗措施。如果盲目使用降水措施就可能会造成基坑周边地面下沉、管线被破坏等事故，给周围环境带来破坏，影响基坑工程正常开展。另外，在基坑周边管道漏水时，如果不能及时处理或处置不当也会造成土体大量流失，使支护桩之间的土体内部产生大量空洞，影响土体力学性能，使土体力学参数急剧恶化，土体发生沉降变形，降低支护系统的支护效果，甚至造成基坑坍塌。如基坑旁边有大口径的排污管，重载车辆经过时水管爆裂，如果不能及时进行处理就会造成土体大量流失，影响支护功能。
3基坑支护结构开裂预防措施
3.1基坑勘察问题防治措施
岩土工程勘察是深基坑支护设计的主要依据。所以，勘察单位要重视基坑勘察工作。岩土勘察和建筑物主体结构地基基础勘察工作应同时进行，勘察单位要制订勘察方案，指导勘察工作的开展。如果已经存在的勘察资料不能满足基坑设计要求，勘察单位还应进行必要的补充勘察。若土层中存在不良地层、地下障碍物等还要进行补钻与加钻处理。当基坑范围中有底线管线、地下障碍物时勘察单位还要了解其分布情况。对于一些要求高、情况复杂或有特殊要求的基坑还要采用多种勘探手段，避免单一勘探造成较大误差，提高勘察结果的可靠性与准确性。土的强度参数取值与试验方法的科学性也对基坑工程具有直接影响。随着基坑工程的开展，土的强度也随之变化，因此土的强度值不一定是定值，应结合现场实际情况科学选择试验方法，合理选取土的强度参数。特别是对一些重大工程来说，简单的直剪试验法已不能满足要求。勘察人员在进行土力学参数测试时最好采用多种测试方式，综合考虑测试结果，科学选择参数数值，提高参数取值的可靠性。
3.2施工管理问题防治措施
施工单位要重视施工工艺的选择与施工工序的安排。如在桩基础基坑施工中，可先进行开挖支护后进行桩基础施工，也可先做好桩基础然后再进行基坑开挖。先进行桩基础施工不但可以发挥桩基础的抗滑作用阻止基坑整体失稳，还可以有效减少基坑开挖后的暴露时间。所以先做桩基础后开挖支护的方式安全性更高，基坑事故发生概率更低。施工单位要重视施工质量的管理。深基坑工程在地下，隐蔽性较强，所以一旦出现问题，后期的补救难度较大。因此施工单位要重视基坑工程的质量管理，制订质量责任制，将责任落实到人，提高全员的质量意识。另外，施工单位还要重视信息化技术的应用。随着信息化技术的发展，各类仪器设备已被广泛应用于基坑支护工程中，对土体和支护结构的位移、沉降等进行综合检测，实现对基坑施工的实时监测，为施工过程提供指导，及时发现基坑工程中存在的问题，降低基坑事故发生的可能性。
3.3地下水问题预防措施
地下水会增加支护结构上的水土压力作用、降低抗剪强度，甚至引起地层和地面沉陷、造成坑底涌水、破坏土体结构。在支护桩之间可通过旋喷桩作为隔渗帷幕来防止支护桩之间的土体坍塌或流砂。如果旋喷桩自身存在缺陷或垂直度不良时就会影响支护桩间的搭接质量，形成渗漏通道。如果旋喷桩设计强度没有达到要求就盲目施工也可能会造成基坑变形，降低旋喷桩强度，出现裂缝并形成渗漏通道。地下水一旦渗入基坑内就会将粉土与细粉砂等带入基坑内，造成路面下沉、墙体开裂等问题。所以一旦发现基坑支护之间有渗漏问题就要立刻停止基坑开挖工作，对渗漏范围进行确定，并采取高压注浆等反式对止水帷幕进行修补和封堵。在止水帷幕嵌入深度不够、大量雨水渗入等情况时会使坑外地下水位上升，增加水压力，特别是对一些隔水薄弱的地方会产生较大的破坏，甚至使基坑坑底发生突涌破坏。突涌对基坑的损害很大，会引起基坑坍塌。所以施工单位要加强对突涌破坏的处理，下雨时要及时排水，在发生渗漏的地方放置土袋，防止粉土和细砂随涌水流出，加大抽水量，降低地下水位。
4结论
深基坑工程是岩土工程的重要分支，涉及到的学科范围较广，综合性强。所以深基坑支护工程不仅是简单的强度、刚度和稳定性问题，还是包含支护变形、水文因素、施工管理等多种影响因素在内的综合性问题。建设单位在基坑支护施工时要重视对各类因素的考虑，制订完善、科学的基坑支护设计方案。
参考文献
[1]赖永标，王梦恕，油新华，等.隧道与地下工程支护预制技术综述与展望[J].建筑技术开发，2015，42（1）：24–28.
作者:王顺喜 单位:浙江华临建设集团有限公司