合肥作为安徽省会城市，近年来经济得到了快速的发展，城市地铁建设也在井然有序地进行。截至目前，合肥市多条地铁线路处于在建和规划之中，地铁的建成，不仅让人们的出行得到了一定的改善，同时也缓解了地上交通的压力。

然而，由于线路站点周围地下管线众多，对深基坑工程施工带来一定风险。为保证基坑支护结构及周围管线的安全，因此在基坑开挖前，对有利于控制基坑围护结构变形的施工方法，通过有限元软件对开挖过程进行事前模拟分析，提前预测可能遇到的风险，并采取有效的措施，确保基坑安全高效开挖。

一、深基坑支护主要形式

1.地下连续墙支护

在基坑的四周，借助较大的机械开挖，得到体积大于墙体的沟槽，将钢筋笼放入并用混凝土进行浇筑，最终形成一定强度的围护墙。在上个世纪五十年代，该支护能够应用于米兰市的地下工程期间，从那以后地下连续墙开始出现在世界各地的基坑工程中。

新中国成立以后，由于经济条件不允许，地下连续墙在应用得比较少，但随着我国发展快的特点，现如今该支护技术在我国被广泛应用。

(1)地下连续墙的优势:

一、加快工作节奏，能够缩减施工的时间，进而极大地缩减施工的成本。

二、工作过程中将不会产生较大的噪音，能够杜绝噪音污染的产生。

三、该支护具有很好的防渗功能，能够有效地阻挡坑外水的侵入。

四、自身刚性强度大，能够承受一定的外力作用，提高了基坑支护的安全性。

(2)地下连续墙的局限性:

一、施工地段土体要符合要求，土体坚硬则开挖难度较大，土体中风化岩比较浅则没有必要使用该支护方式。

二、大型机械使用频繁，施工费用比较高且泥浆使用量比较大很容易对周围环境造成污染。

三、技术标准较高，包括成槽机的选择、地下连续墙的接头，以及泥浆处理等不同方面，需要关注各个施工过程的具体细节。

四、由于地下连续墙施工成本高，因此作为临时性挡土结构性价比不高。

2.土钉墙支护

通常情况下，土钉墙支护将土钉当做重点的受力构件，主要的工作过程为适当的土钉植入到土中，同时对其进行注浆，最终形成能承受拉力的杆件，在外力的作用下土钉会发生有限的。

由于和摩擦力的存在，土钉在该过程中将会被动受力，同时将会受到拉力。当基坑地下空间比较复杂时，土钉支护不适用，且对于没有自稳能力的土体土钉支护也不适用。

(1)土钉墙的优点:

一、土钉支护技术比较成熟，因此施工速度快可以施工周期，同时用料也少所承担的成本也比其他支护结构要降低。

二、结构轻，具有很好的柔性，当土钉支护边坡遭到破坏，由于良好的柔性以至于不会立即损坏，而是发生一定的变形，使得有一定时间去进行加固避免出现塌方的危险。

三、施工方便且操作简便。土钉墙支护相当于其他支护较简单。

四、施工噪声小，对周围居民生活干扰较小。

(2)土钉墙的局限性:

一、土钉墙支护多用于基坑深度小于10米的工程，因此对基坑开挖深度超过10米该支护不适用。

二、对于土体稳定性较差的区域，土钉墙支护很难进行施工，因此该支护对土体稳定性差的区域不适用。

三、土钉墙支护容易受水体的影响比较大，因此对于一些降水措施不完善的基坑不能用土钉墙进行支护。

3.重力式挡土墙

随着基坑支护的发展，形成了多种轻型挡土墙，以满足各种不同下的环境需求，在众多挡土墙中，重力式挡土墙因为支护相对简便，所以应用情况较多。

基坑在开挖时会受到周围土体的压力，而来自土体的侧压力在挡土墙自身重力的作用下被平衡或抵制了，进而能够缩减四周土体发生的侧向位移，重力式挡土墙根据墙背的坡度不同分为仰斜、垂直以及俯斜。

(1)重力式挡土墙的优点:

一、重力式挡土墙占地面积相对较小，所施工地区如果地层稳定，挖土不会对周围建筑物造成损害。

二、由于重力土墙在外墙面是垂直的，所以更能充分利用空间，可以优化城市空间，美化环境。

三、重力式挡土其他支护结构相比，取材比较容易且施工简单方便。

(2)重力式挡土墙的局限性:

一、如果遇到较大的工程，基坑的体积和重量都很大，则重力土墙的高度会加大，墙身过大，会损耗大量的材料，势必造成工程造价过高，因此不合理。

二、重力土墙不适合地基较软的工程，因为地基较软，墙体的承载力会受到限制，会造成失稳现象。

4.内撑式支护结构

和锚杆支护以及土钉墙支护对比来说，在软土土壤中，更加适用，由于在软土的地基中，想要对基坑的质量有所保障，必须要通过增多相对应的锚杆数目，以及对应的质量，这对于施工的整体经济性是非常不利的。

可是，如果在架设内支撑或者是给支撑构件提供一定的预应力，这个时候，会导致工期时间延长的情况出现。并且，在施工前期架设的支撑结构，对于之后基坑开挖过程中的具体操作，是非常不利的，可能会出现干扰的情况。

(1)钢支撑的优点:

钢支撑由于自身重量比较轻，所以对钢支撑的安装与拆除起到了便捷的作用，使得施工速度得以加快，同时钢支撑可以重复使用且不会对环境造成污染，由于钢支撑能够在短时间安装完成，因此时间效应所带来的影响将会减小。

(2)钢支撑的缺点:

钢支撑各处的节点构造比较复杂，需要一定的施工技术才能对其进行加工。因此钢支撑支护的应用受到了局限性。

(3)混凝土支撑的优点:

对于混凝土支撑来说，从整体上来看，具有刚度大以及灵活的特征，可以达到各种形状基坑的相关需求，并且，对应的节点构造，相较于钢支撑来说，相对简单，所以，并不会由于节点松动，而导致节点产生位移的情况。

(4)混凝土支撑的缺点:

对于混凝土支撑来说，主要的缺点就是必须要在现场制作的过程中完成，并且，具有养护周期长的特征，因为大多数的基坑工程，都属于临时性的，所以，给之后的拆除工作，带来了较大的难度，并且，使用的材料也无法再次应用。

二、深基坑围护结构变形理论

基坑在开挖工程中，随着土体的卸载，势必会导致原有土体的平衡，土体的平衡由于被破打就会对基坑的周边产生影响，基坑会受到各方面的土压力，造成一定的变形发生，这些变形如果不加以对其预防和控制就会致导基坑安的全产生一定的隐患。

因此及时地发现基坑所出现的变形，采取必要的措施进行补救，使得基坑周围状况更加安全。围护结构的变形、基坑周表沉降变形及基底隆起变形是基坑变形主要三种形式。

1.基坑围护结构变形

在基坑没有开挖前期，因为基坑土体没有出现明显改变，在两侧土体的压力作用之下，围护结构保持相对平衡的状态。伴随着基坑的逐渐开挖，存在于坑中的土体，会出现较少的趋势，随之而来的还会造成内部土体的应力，也出现减小的趋势。

然而，对应的坑外具有的主动土压力，会越来越大，产生明显的压力差，所以，会对土体形成明显的挤压，相对的，在围护结构的作用之下，没有进行开挖的土体，还会向坑内的方向，进行水平移动，除此之外，已经开挖的土体，会从挖空部分从上到下的进行释放，导致竖向位移的产生。

2.基坑周围地表沉降变形

在深基坑开挖时其中的土体持续地挖出，这样可以产生一定卸荷效果，也会导致一定区域土方出现不同程度沉降变形。一般情况下开挖的深度和沉降值存在正相关关系。

沉降水平也受到支护形式和围护嵌入深度因素的影响，而地表变形程度的主要影响因素之一为土体性质。研究发现软土区，基坑边缘区的沉降最大;硬土区中土体的刚度明显增加，这样最大沉降点一般位于距基坑一定范围内。

3.基底隆起变形

基底隆起变形对于基坑底部隆形来说，关键是由于在进行深基坑土地开挖时，已经被开挖的土体，自重应力出现了释放的情况，从而对坑底的土层产生影响，坑底的土层原有的状态就会被打破，这个时候，基坑底端的土体，同样可能出现不同程度的改变。

严重的情况下，还会对形状造成影响。对于基坑隆起来说，关键的变形阶段包括:弹性变形以及塑性变形。在施工前期，占据主要的是弹性变形，在刚开始开挖的时候，因为并没有进行深度的开挖，不管是坑底，还是附近地层地位移动，都未出现明显的变化。

结语

然而，对应的开挖土体的自重应力，很可能会影响基坑底部的土体，从而导致出现隆起的情况。随着基坑的逐渐开挖，当进入到工程后阶段的时候，因为坑中土体，出现了缺失的情况，很可能会进一步加大坑内与坑外。

土体的压力差值，当这个差值达到一定程度时，基坑围护结构在土压力的作用下产生位移，隆基底变起形也由弹性变形到塑性变形阶段，同时周边土体在塑性变形阶段也会产生一定的下沉现象。

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