论文部分内容阅读
【摘 要】 近几年，城市建设发展的速度正在逐渐加快，高层建筑物增加的同时，使许多施工问题开始浮出水面，尤其是高层建筑物在建设过程中的深基坑施工问题显得尤为突出。深基坑进行施工过程中，因地层应力发生变化，会使地基周围产生变形，不利于维持深基坑施工的稳定性，给施工带来困扰，最终给企业带来巨大的经济损失。本文主要对深基坑施工变形预测的多方面分析进行了介绍，随后又具体阐述了对深基坑施工变形的有效控制措施。
【关键词】 深基坑；施工；变形预测；控制
1 深基坑施工变形的预测
1.1深基坑施工背景
随着经济的发展和社会的进步，城市建设的发展速度越来越快，高层建筑物也越来越多，与此同时出现的问题也逐渐增加，尤其是高层建筑物在建设过程中的深基坑施工问题。在深基坑施工过程中，为了节省占地面积，这样就会减小横向施工空间，增加纵向深度，这样不利于维持深基坑施工过程的稳定性，会使基坑周围产生变形，进而给施工带来一定程度的困扰，最终会给企业带来巨大的经济损失。
深基坑容易受到基坑、地层以及周边环境等多方面的影响，对于深基坑变形除了与这些方面的影响因素有关外，还容易受到施工方案以及气候条件等因素的影响。
深基坑的变形容易对高层建筑物的施工产生极大的影响。因此，为了避免这种现象的发生，应该及时对深基坑的变形进行预测，总结出其内部的规律和变化趋势，为施工的顺利进行奠定一定的基础。
1.2深基坑变形预测的概念
所谓对深基坑施工变形进行预测就是根据已有的监测数据，在利用数学模型对其进行分析的基础上，总结出深基坑施工变形指标的普遍变化规律，根据得到的这个预测模型，对与该工程具有相似特征的深基坑施工的变形进行较好的预测、分析。
在对深基坑变形进行构建模型时，主要将获得的监测数据分成两个大部分进行分析，一部分监测数据是在分析的基础上，对深基坑变形的模型表达式进行预测；另一部分的监测数据是对预测的模型进行验证，并在验证的基础上对模型进行优化。
1.3深基坑变形预测的方法
现阶段，对深基坑变形预测的方法主要有以下三种方法，分别是神经网络预测法、灰色预测理论法以及随机理论预测法。下面对这三种预测方法进行简单的介绍。
1.3.1神经网络预测法
神经网络预测法的简称是ANN，也称其为人工神经网络法或者是连接模型的方法。该种方法是以模范动物神经网络行为为主要的特征，并对其进行信息处理而得到的一种数学模型；它主要是依靠系统的复杂性，对节点之间的连接关系进行调整，从而对信息进行有效处理的一个过程；它还具有自学能力以及较强的适应能力，通过对相互对应的数据进行分析，以较好的掌握两者之间的内在关系和规律，然后根据这些关系和规律用新的数据对其进行预测，并输出结果。
1.3.2灰色预测理论法
灰色系统是从白色系统向黑箱系统进行过渡的一个系统。它能够通过对系统之间的发展趋势的程度进行鉴别，对初始数据进行处理，根据寻找到的变化规律和生成的数据系列，建立与其相对应的微分方程，最终根据微分方程预测事物的发展趋势和状况。由此可见，利用灰色预测理论法也可以对深基坑施工的变形进行预测。
1.3.3随机理论预测法
所谓的随机理论预测法是根据一连串的随机事件动态进行定量描述的一种方法。这个随机过程和微分方程、复变函数论等紧密相连，在工程科学以及社会科学领域等方面，对于研究这些方面的随机现象有着重要的作用。除此之外，随机预测理论还可以用在许多方面，如统计物理、安全科学、计算机科学等方面利用随机预测理论法建立相应的数学模型。所以，随机预测理论对于深基坑施工变形的预测能够发挥重要的作用。
1.4深基坑变形预测的主要内容
对深基坑变形进行预测的内容有很多，但是一般情况下主要包括以下几个方面。首先是深基坑周边地表沉降的数值，其次是深基坑周围管线是否有变位的情況发生，再次是深基坑施工过程中，其围护结构是否发生变形，最后一个方面是预测深基坑坑底隆起的数值变化。影响这些内容的因素有很多，并且较为复杂。所以对深基坑变形进行预测过程中需要考察影响这些内容的主要因素。
2 深基坑施工变形的控制
2.1 Plaxis程序的介绍
Plaxis程序主要是对岩土工程进行分析的一种软件，它能够模拟工程的复杂地质条件，具有较强的应用性，尤其是用在基坑施工中的变形以及控制中的应用更为重要。它有着多方面的功能。例如，能够对土质进行有限元建模，并且工程简单；可以对更高阶的单元进行有限元的计算；对于一些如挡土墙、隧道内支撑等特殊的结构物，在使用该程序时，得出的结构物的受力与变形情况更精确；还可以利用该程序描绘出应力与变力之间关系的曲线图，在土层的力学特征方面更能真实的反映出来。
2.2影响深基坑施工变形因素的分析
对深基坑施工过程产生变形的影响因素很多，现在主要介绍两种主要的影响因素，即突发降雨入渗以及外部荷载增加这两个方面对深基坑稳定性的影响。
一方面，突发降雨入渗对深基坑施工变形的影响。一旦降雨量过大时，在较短的时间内，基坑周围的土体渗透能力就会达到饱和状态，此时就会产生渗流压力，在降低土体强度的同时，降低了基坑周边土体的稳定性。可以采用Plaxis程序建立相应的模型，分析降雨对深基坑产生变形的影响，从地面沉降的情况、支护结构侧向变形的情况等两个方面进行主要的分析，预测的情况以及模拟的数据，看是否有偏移量，如果出现则说明深基坑发生变形，有滑动的趋势。
另一方面，外部荷载对深基坑施工变形的影响。通常情况下，外部荷载主要有车辆行驶过程中的荷载状况、周边建筑物的荷载情况以及施工过程中所使用的各种材料的堆积产生的荷载等三个方面，这三个方面的荷载都会对深基坑施工变形产生较大的影响。同样，利用Plaxis程序对其进行相应的分析，如果荷载量过大，就会使基坑位置发生变化，即产生变形。 2.3对深基坑施工变形控制的研究
首先，对基坑的设计进行有效的控制。控制深基坑的变形，对源头进行有效控制是解决这一问题的关键所在。一般情况下，基坑的深度在22～26m的范围内，采用1m厚的地下连续墙对围护结构进行维护，在固定距离处分别设计抽条旋喷，这样以保证在土体进行开挖的过程中能够维持基坑的稳定性，使其不易产生变形。同时还要采用支撑体系来支撑基坑，以提高基坑的安全性，降低周围环境对基坑施工变形产生的影响。此外，还可以阻断变形状况向外传播的途径，进而降低基坑变形对周边环境造成的不良影响。在基坑设计过程中的这些防护措施，对防止基坑变形，维持基坑的稳定性发挥了重要的作用。
其次是对基坑施工过程中进行有效控制。首先需要明确的是整个基坑施工过程都是建立在预测的基础上进行的，但是也需要具体的理论和实践作为指导。因此，针对施工场地的具体情况，进行以下几个方面的防护措施。
（1）对维护施工阶段的变形进行有效控制。因为基坑是在地下进行的，因此容易受到地面沉降、管线变形等方面的影响。所以对基坑变形的控制着重从这两个方面入手。也就是在施工过程中对其进行监测布点，对容易发生变形的地方设立围护结构，以防止因坍塌导致的变形情况。
（2）承压水及基坑外水位的控制。在基坑施工过程中，需要时刻监视降压井的工作效率，以保证承压水降压的高度，这样才能防止基坑因压力过大而产生变形，有效保证了基坑的稳定性。基坑地面水位的下降容易对周边的管线变形、沉降等产生影响。因此，应该在基坑的周边设置回灌孔，一旦水位超过一定的深度，就可以利用基坑周边的回灌孔储存的水进行回灌，保证水位处于安全的高度内。
（3）在基坑内安装支撑，以保证基坑的稳定性。因为是对高层建筑物的基坑进行施工，因此其基坑深度较大。一般情况下，基坑施工过程的速度以及对基坑进行的支撑安装对基坑的稳定性影响甚大，此时主要体现在对施工的管理方面。对基坑进行施工过程中，需要时刻按照“时空效应”的要求对其进行控制，同时还要保证基坑安装的支撑轴力能够达到所需的要求。有数据显示，安装支撑的预加轴力为设计中的预加轴力的1.5倍，就能够有效的保证深基坑的稳定，防止其发生变形。
（4）在基坑内的被动区域内进行压力注浆以及保护对象进行注浆，以对其进行加固，可以有效改善基坑的变形状况。再有，如果是在复杂的地质环境条件下进行深基坑施工，那么单一的变形控制措施不容易很好地维持基坑的稳定性。此时需要根据该地区的实际情况以及以往的经验，采用多种措施对基坑的变形进行控制。
3 结束语
在高层建筑物开始拔地而起的时候开始，深基坑的施工过程也开始变的越来越重要，尤其是高速发展的今天，高层建筑物已经几乎取代了地层建筑物。但是在这个快速发展的时代，一系列问题开始层出不穷。对高层建筑物影响最大的就是深基坑施工过程中产生的变形问题，对深基坑的稳定性产生较大的影响，会给企业带来巨大的经济损失。因此，不断利用先进的技术对深基坑的施工变形进行有效预测，并在此基础上进行控制。一方面促进了建筑行业的发展，另一方面也促进了我国经济的发展。
参考文献：
[1]嚴新，李彬.变形监测技术在深基坑施工中的应用[J].青海大学学报（自然科学版），2014，02（11）：60–63+68.
[2]张廷玉.深基坑工程周边建筑物变形监测与施工控制方法[J].测绘与空间地理信息，2013，05（18）：197–198+202.
[3]向玮，张爱军，高伟.深基坑施工变形预测与控制方法研究[J].岩土工程学报，2012，S1（4）：634–637.
[4]孙晓阳，周军红.复杂地质条件下基于变形控制的深基坑支护设计与施工优化[J].施工技术，2012，07（33）：44–48.
【关键词】 深基坑；施工；变形预测；控制
1 深基坑施工变形的预测
1.1深基坑施工背景
随着经济的发展和社会的进步，城市建设的发展速度越来越快，高层建筑物也越来越多，与此同时出现的问题也逐渐增加，尤其是高层建筑物在建设过程中的深基坑施工问题。在深基坑施工过程中，为了节省占地面积，这样就会减小横向施工空间，增加纵向深度，这样不利于维持深基坑施工过程的稳定性，会使基坑周围产生变形，进而给施工带来一定程度的困扰，最终会给企业带来巨大的经济损失。
深基坑容易受到基坑、地层以及周边环境等多方面的影响，对于深基坑变形除了与这些方面的影响因素有关外，还容易受到施工方案以及气候条件等因素的影响。
深基坑的变形容易对高层建筑物的施工产生极大的影响。因此，为了避免这种现象的发生，应该及时对深基坑的变形进行预测，总结出其内部的规律和变化趋势，为施工的顺利进行奠定一定的基础。
1.2深基坑变形预测的概念
所谓对深基坑施工变形进行预测就是根据已有的监测数据，在利用数学模型对其进行分析的基础上，总结出深基坑施工变形指标的普遍变化规律，根据得到的这个预测模型，对与该工程具有相似特征的深基坑施工的变形进行较好的预测、分析。
在对深基坑变形进行构建模型时，主要将获得的监测数据分成两个大部分进行分析，一部分监测数据是在分析的基础上，对深基坑变形的模型表达式进行预测；另一部分的监测数据是对预测的模型进行验证，并在验证的基础上对模型进行优化。
1.3深基坑变形预测的方法
现阶段，对深基坑变形预测的方法主要有以下三种方法，分别是神经网络预测法、灰色预测理论法以及随机理论预测法。下面对这三种预测方法进行简单的介绍。
1.3.1神经网络预测法
神经网络预测法的简称是ANN，也称其为人工神经网络法或者是连接模型的方法。该种方法是以模范动物神经网络行为为主要的特征，并对其进行信息处理而得到的一种数学模型；它主要是依靠系统的复杂性，对节点之间的连接关系进行调整，从而对信息进行有效处理的一个过程；它还具有自学能力以及较强的适应能力，通过对相互对应的数据进行分析，以较好的掌握两者之间的内在关系和规律，然后根据这些关系和规律用新的数据对其进行预测，并输出结果。
1.3.2灰色预测理论法
灰色系统是从白色系统向黑箱系统进行过渡的一个系统。它能够通过对系统之间的发展趋势的程度进行鉴别，对初始数据进行处理，根据寻找到的变化规律和生成的数据系列，建立与其相对应的微分方程，最终根据微分方程预测事物的发展趋势和状况。由此可见，利用灰色预测理论法也可以对深基坑施工的变形进行预测。
1.3.3随机理论预测法
所谓的随机理论预测法是根据一连串的随机事件动态进行定量描述的一种方法。这个随机过程和微分方程、复变函数论等紧密相连，在工程科学以及社会科学领域等方面，对于研究这些方面的随机现象有着重要的作用。除此之外，随机预测理论还可以用在许多方面，如统计物理、安全科学、计算机科学等方面利用随机预测理论法建立相应的数学模型。所以，随机预测理论对于深基坑施工变形的预测能够发挥重要的作用。
1.4深基坑变形预测的主要内容
对深基坑变形进行预测的内容有很多，但是一般情况下主要包括以下几个方面。首先是深基坑周边地表沉降的数值，其次是深基坑周围管线是否有变位的情況发生，再次是深基坑施工过程中，其围护结构是否发生变形，最后一个方面是预测深基坑坑底隆起的数值变化。影响这些内容的因素有很多，并且较为复杂。所以对深基坑变形进行预测过程中需要考察影响这些内容的主要因素。
2 深基坑施工变形的控制
2.1 Plaxis程序的介绍
Plaxis程序主要是对岩土工程进行分析的一种软件，它能够模拟工程的复杂地质条件，具有较强的应用性，尤其是用在基坑施工中的变形以及控制中的应用更为重要。它有着多方面的功能。例如，能够对土质进行有限元建模，并且工程简单；可以对更高阶的单元进行有限元的计算；对于一些如挡土墙、隧道内支撑等特殊的结构物，在使用该程序时，得出的结构物的受力与变形情况更精确；还可以利用该程序描绘出应力与变力之间关系的曲线图，在土层的力学特征方面更能真实的反映出来。
2.2影响深基坑施工变形因素的分析
对深基坑施工过程产生变形的影响因素很多，现在主要介绍两种主要的影响因素，即突发降雨入渗以及外部荷载增加这两个方面对深基坑稳定性的影响。
一方面，突发降雨入渗对深基坑施工变形的影响。一旦降雨量过大时，在较短的时间内，基坑周围的土体渗透能力就会达到饱和状态，此时就会产生渗流压力，在降低土体强度的同时，降低了基坑周边土体的稳定性。可以采用Plaxis程序建立相应的模型，分析降雨对深基坑产生变形的影响，从地面沉降的情况、支护结构侧向变形的情况等两个方面进行主要的分析，预测的情况以及模拟的数据，看是否有偏移量，如果出现则说明深基坑发生变形，有滑动的趋势。
另一方面，外部荷载对深基坑施工变形的影响。通常情况下，外部荷载主要有车辆行驶过程中的荷载状况、周边建筑物的荷载情况以及施工过程中所使用的各种材料的堆积产生的荷载等三个方面，这三个方面的荷载都会对深基坑施工变形产生较大的影响。同样，利用Plaxis程序对其进行相应的分析，如果荷载量过大，就会使基坑位置发生变化，即产生变形。 2.3对深基坑施工变形控制的研究
首先，对基坑的设计进行有效的控制。控制深基坑的变形，对源头进行有效控制是解决这一问题的关键所在。一般情况下，基坑的深度在22～26m的范围内，采用1m厚的地下连续墙对围护结构进行维护，在固定距离处分别设计抽条旋喷，这样以保证在土体进行开挖的过程中能够维持基坑的稳定性，使其不易产生变形。同时还要采用支撑体系来支撑基坑，以提高基坑的安全性，降低周围环境对基坑施工变形产生的影响。此外，还可以阻断变形状况向外传播的途径，进而降低基坑变形对周边环境造成的不良影响。在基坑设计过程中的这些防护措施，对防止基坑变形，维持基坑的稳定性发挥了重要的作用。
其次是对基坑施工过程中进行有效控制。首先需要明确的是整个基坑施工过程都是建立在预测的基础上进行的，但是也需要具体的理论和实践作为指导。因此，针对施工场地的具体情况，进行以下几个方面的防护措施。
（1）对维护施工阶段的变形进行有效控制。因为基坑是在地下进行的，因此容易受到地面沉降、管线变形等方面的影响。所以对基坑变形的控制着重从这两个方面入手。也就是在施工过程中对其进行监测布点，对容易发生变形的地方设立围护结构，以防止因坍塌导致的变形情况。
（2）承压水及基坑外水位的控制。在基坑施工过程中，需要时刻监视降压井的工作效率，以保证承压水降压的高度，这样才能防止基坑因压力过大而产生变形，有效保证了基坑的稳定性。基坑地面水位的下降容易对周边的管线变形、沉降等产生影响。因此，应该在基坑的周边设置回灌孔，一旦水位超过一定的深度，就可以利用基坑周边的回灌孔储存的水进行回灌，保证水位处于安全的高度内。
（3）在基坑内安装支撑，以保证基坑的稳定性。因为是对高层建筑物的基坑进行施工，因此其基坑深度较大。一般情况下，基坑施工过程的速度以及对基坑进行的支撑安装对基坑的稳定性影响甚大，此时主要体现在对施工的管理方面。对基坑进行施工过程中，需要时刻按照“时空效应”的要求对其进行控制，同时还要保证基坑安装的支撑轴力能够达到所需的要求。有数据显示，安装支撑的预加轴力为设计中的预加轴力的1.5倍，就能够有效的保证深基坑的稳定，防止其发生变形。
（4）在基坑内的被动区域内进行压力注浆以及保护对象进行注浆，以对其进行加固，可以有效改善基坑的变形状况。再有，如果是在复杂的地质环境条件下进行深基坑施工，那么单一的变形控制措施不容易很好地维持基坑的稳定性。此时需要根据该地区的实际情况以及以往的经验，采用多种措施对基坑的变形进行控制。
3 结束语
在高层建筑物开始拔地而起的时候开始，深基坑的施工过程也开始变的越来越重要，尤其是高速发展的今天，高层建筑物已经几乎取代了地层建筑物。但是在这个快速发展的时代，一系列问题开始层出不穷。对高层建筑物影响最大的就是深基坑施工过程中产生的变形问题，对深基坑的稳定性产生较大的影响，会给企业带来巨大的经济损失。因此，不断利用先进的技术对深基坑的施工变形进行有效预测，并在此基础上进行控制。一方面促进了建筑行业的发展，另一方面也促进了我国经济的发展。
参考文献：
[1]嚴新，李彬.变形监测技术在深基坑施工中的应用[J].青海大学学报（自然科学版），2014，02（11）：60–63+68.
[2]张廷玉.深基坑工程周边建筑物变形监测与施工控制方法[J].测绘与空间地理信息，2013，05（18）：197–198+202.
[3]向玮，张爱军，高伟.深基坑施工变形预测与控制方法研究[J].岩土工程学报，2012，S1（4）：634–637.
[4]孙晓阳，周军红.复杂地质条件下基于变形控制的深基坑支护设计与施工优化[J].施工技术，2012，07（33）：44–48.