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摘要：城市建设的发展，带动地下空间的发展，目前各类用途的地下空间已在世界各大中城市中得到开发利用，地下工程建设项目的数量和规模也迅速增大，如高程建筑物基坑、大型管道的深沟槽、越江隧道的暗埋矩形及地铁工程中的车站深基坑等。这些地下空间的建设，多采用明挖法施工，由于岩土的复杂性，目前人们对基坑与土之间的相互关系和受力机理认识还有欠缺，基坑施工与开挖的同时地质灾害隐患也伴随产生，虽然当下对基坑工程的研究正在加强，勘察设计施工也更趋合理，但造成的地质隐患仍然难以防范。基坑工程的开挖会带来很多危险，产生许多地质灾害，围绕这个问题进行了分析。本文就基坑开挖引起地质灾害的破坏形式、预防和防治措施进行分析与研究。
关键词：基坑开挖；地质灾害；关键技术
1.基坑的变形机理
基坑变形主要原因是基坑开挖引起周围地层移动。基坑开挖的过程是基坑开挖面上的卸荷的过程，由于坑内开挖卸荷造成围护结构在内外压力差作用下产生水平向位移，近而引起围护外侧土体的变形，造成基坑外土体或建（构）筑物沉降；同时，由于卸荷而引起坑底土体产生以向上为主的位移，引起坑底土体隆起。可以认为，基坑开挖引起周围地层移动的主要原因是围护墙的变形及坑底土体隆。
1.1坑底土体隆起
坑底隆起是垂直向卸荷而改变土体原始应力状态的反应。在开挖深度不大时，坑底土体在卸荷后发生垂直的弹性隆起。当围护墙底下为清孔良好的原状土或注浆加固土体时，围护墙随土体回弹而抬高。坑底弹性隆起的特征是坑底中部隆起最高，而且坑底隆起在开挖停止后很快停止，这种坑底隆起基本不会引起围护墙外侧土体向坑内移动。随着开挖深度增加，基坑内外的土面高差不断增大，当开挖到一定深度，基坑内外土面高差所形成的加载和地面各种超载的作用，就会使围护墙外侧土体产生向基坑内移动，是基坑坑底产生向上的塑性隆起，同时在基坑周围产生较大的塑性区，并引起地面沉降。
1.2围护墙位移
围护墙墙体变形从水平向改变基坑外围土体的原始应力状态而引起地层移动。基坑开始开挖后，围护墙便开始受力变形。在基坑内侧卸去原有的土压力时，在墙外侧受到主动土压力，而在坑底的墙内侧则受到全部或部分的被动土压力。由于总是开挖在前，支撑在后，所以围护墙在安装每道支撑以前总是已发生一定的先期变形。挖到设计坑底标高时，墙体最大位移发生在坑底面下1-2m处。
围护墙的位移使墙体主动压力区和被动压力区的土体发生位移。墙外侧主动压力区的土体向坑内水平位移，使背后土体水平应力减小，以致剪力增大，出现塑性区，而在基坑开挖面以下的墙内侧被动压力区的土体向坑内水平位移，使坑底土体加大水平向应力、以致坑底土体增大剪应力而发生水平向挤压和向上隆起的位移，在坑底处形成局部塑性区。
2.基坑的破坏现象
由于设计上的失误或施工上的不慎，往往造成基坑失稳。致使基坑失稳的原因很多，主要的可以归纳为两个方面：一是因结构（包括墙体、支撑或锚杆等）的强度或刚度不足而使基坑失稳；二是因地基土的强度不足而造成基坑失稳。
基坑的剖坏主要表现为以下一些形式：
2.1放坡开挖基坑
由于设计放坡太陡，或雨水、管道漏水等原因导致土体抗剪强度降低，引起基坑边土体滑坡，如图1所示。
2.2无支持刚性挡土墙基坑
刚性挡土墙为水泥土搅拌桩、旋喷桩等加固图组成的宽度较大的一种基坑围护形式，其破坏方式主要包括：①由于基坑周围进行挤土施工、基坑边堆载、重型机械行走等引起墙后土压力增加、或者是设计抗倾覆安全系数不够，导致墙体倾覆，如图2所示；②由于设计抗滑安全系数不够、或者墙前被动区土体强度较低时，导致墙体变形过大或整体刚性移动，如图3所示；③由于设计挡土墙抗剪强度不够，或者由于施工不当造成墙体的抗剪强度达不到设计要求，导致墙体剪切破坏，如图4所示。
2.3无支持柔性围护墙围护基坑
柔性围护墙是相对于刚性围护墙而言的，包括钢板柱墙，钢筋混凝土板桩墙，柱列式墙，地下连续墙等，其主要破坏形式是挡土墙强度不够、而插入又较好或插入较深的土层，在土压力的作用下导致墙体折断，如图5所示。
2.4内支撑基坑
①由于支撑设计强度不够或加支撑不及时，可由于坑内滑坡，围护墙自由面过大，使已加支撑轴力过大，或由于外力作用等，导致围护墙四周向坑内倾倒破坏，如图6所示；②在砂层或粉砂层地层中开挖基坑，在井点失效后，由于地下水作用产生冒水翻砂（管涌）从而导致基坑失稳，如图7所示；③由于基坑底部土体的抗剪强度较低，致使坑底土体产生塑性流动而产生隆起破坏，如图8所示。
2.5锚拉基坑
①由于设计锚杆太短，锚杆整体均位于滑裂面以内致使基坑整体滑动破坏，如图9所示；②选用围护墙截面过小，或对土压力估计错误，或围护墙后出现超载等原因导致围护墙折断，如图10所示；③由于围护墙入土深度不够，或基坑底部超挖，导致基坑踢脚破坏，如图11所示。
3.预防和防治措施探讨
3.1防治的目标原则
基坑工程是结构工程、地质工程和环境工程等专业于一体的系统工程，是将挡土、支护、防水、降水、挖土、监测和信息施工等作为一个系统工程，针对工程安全、环境保护、施工队伍与作业时空关系迚行周密的施工组织管理与设计、动态监控，要做到系统的综合防治。
防治措施应充分吸取当地成功的治理经验，做到方案可行，安全可靠，技术合理，经济环保；防治工程应结合地下空间特点、上部建构筑物结构特点及周边环境条件综合进行。
3.2防治措施建议
①按相应规范进行岩土工程勘察
基坑工程的岩土工程勘察不仅必要，而且非常重要，也只有通过勘察清楚掌握场地及周边的岩土工程条件水文条件及环境条件，才能对症下药，为下一步的基坑支护设计和施工提供真实、可靠的第一手资料。原来因对基坑工程多属于临时设施，重视度不够，对其勘察的认识也不够，导致很多基坑工程因不十分清楚场地的岩土工程条件且采用的岩土参数不能代表实际而发生基坑变形破坏事故，因此，准确的基坑岩土工程勘察成果是设计、施工的前提，也是消除基坑隐患的必要步骤。
②动态设计法进行基坑稳定性分析
选择安全的基坑支护方案和开挖方法很关键。首先采用动态设计法，根据勘察结果和实际信息施工法中反馈的资料，对设计参数及设计方案进行验证、修正。设计人员要提前对支护结构的形变进行计算，在形变计算过程中尤其要保证各项计算数据与结构准确，以便在突发事件的处理工程中可以根据准确的科学数据提出整改方案和防治措施。针对长沙地层特点和成熟的支护工艺，主要的支护结构有坡率法、水泥搅拌法、高压旋喷桩、桩排、复合土钉墙、地下连续墙等，它们要根据各自的适用条件、勘察结果、基坑性质和规模等，结合周边建构筑物状况、变形位移许可条件及防渗要求，进行设计优化、比选。然后再确定开挖方法，如自上而下的分层开挖法、中心岛式法开挖法、逆作法等，开挖顺序不同，引起的位移不同，因此，基坑开挖方案的也应进行优化、比选，动态修正。
③加强支护结构的监测工作
基坑支护结构施工监测的主要内容为基坑边坡的形变及周边建筑物和地下管线的形变监测。在监测数据的同时根据土方开挖和设计方案在实际中运用的情况，监测到有偏差值部位施工前及时校正设计参数，对出现问题的已完成部分进行及时的整改。如果在实际测量中发现异常就需要立即进行研究和采取相应措施，而一旦出现重大变形或滑动，就可以立即对情况作出分析提出加固措施防止变形状态的继续扩大，从而达到提供安全系数。
4.结束语
基坑工程是结构工程、地质工程和环境工程等专业于一体的系统工程。进行基坑设计和施工时，必须充分认识地质条件（岩、土、水）特点和周边环境特点，进行周密分析、科学地划分类型、预测其变形破坏机制，认真选择防治措施、合理组织施工，才能尽量避免地质灾害的发生，取得基坑工程的成功。
参考文献：
[1]中华人民共和国行业标准《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-2012）.
[2]中华人民共和国国家标准《工程测量规范》（GB50026-2007）.
[3]刘国彬、王卫东编著?《基坑工程手册》?中国建筑工业出版社?2009年11月第二版.
[4]王曙光编著?《深基坑支护事故处理经验录》?机械工业出版社?2005年3月第1版.
关键词：基坑开挖；地质灾害；关键技术
1.基坑的变形机理
基坑变形主要原因是基坑开挖引起周围地层移动。基坑开挖的过程是基坑开挖面上的卸荷的过程，由于坑内开挖卸荷造成围护结构在内外压力差作用下产生水平向位移，近而引起围护外侧土体的变形，造成基坑外土体或建（构）筑物沉降；同时，由于卸荷而引起坑底土体产生以向上为主的位移，引起坑底土体隆起。可以认为，基坑开挖引起周围地层移动的主要原因是围护墙的变形及坑底土体隆。
1.1坑底土体隆起
坑底隆起是垂直向卸荷而改变土体原始应力状态的反应。在开挖深度不大时，坑底土体在卸荷后发生垂直的弹性隆起。当围护墙底下为清孔良好的原状土或注浆加固土体时，围护墙随土体回弹而抬高。坑底弹性隆起的特征是坑底中部隆起最高，而且坑底隆起在开挖停止后很快停止，这种坑底隆起基本不会引起围护墙外侧土体向坑内移动。随着开挖深度增加，基坑内外的土面高差不断增大，当开挖到一定深度，基坑内外土面高差所形成的加载和地面各种超载的作用，就会使围护墙外侧土体产生向基坑内移动，是基坑坑底产生向上的塑性隆起，同时在基坑周围产生较大的塑性区，并引起地面沉降。
1.2围护墙位移
围护墙墙体变形从水平向改变基坑外围土体的原始应力状态而引起地层移动。基坑开始开挖后，围护墙便开始受力变形。在基坑内侧卸去原有的土压力时，在墙外侧受到主动土压力，而在坑底的墙内侧则受到全部或部分的被动土压力。由于总是开挖在前，支撑在后，所以围护墙在安装每道支撑以前总是已发生一定的先期变形。挖到设计坑底标高时，墙体最大位移发生在坑底面下1-2m处。
围护墙的位移使墙体主动压力区和被动压力区的土体发生位移。墙外侧主动压力区的土体向坑内水平位移，使背后土体水平应力减小，以致剪力增大，出现塑性区，而在基坑开挖面以下的墙内侧被动压力区的土体向坑内水平位移，使坑底土体加大水平向应力、以致坑底土体增大剪应力而发生水平向挤压和向上隆起的位移，在坑底处形成局部塑性区。
2.基坑的破坏现象
由于设计上的失误或施工上的不慎，往往造成基坑失稳。致使基坑失稳的原因很多，主要的可以归纳为两个方面：一是因结构（包括墙体、支撑或锚杆等）的强度或刚度不足而使基坑失稳；二是因地基土的强度不足而造成基坑失稳。
基坑的剖坏主要表现为以下一些形式：
2.1放坡开挖基坑
由于设计放坡太陡，或雨水、管道漏水等原因导致土体抗剪强度降低，引起基坑边土体滑坡，如图1所示。
2.2无支持刚性挡土墙基坑
刚性挡土墙为水泥土搅拌桩、旋喷桩等加固图组成的宽度较大的一种基坑围护形式，其破坏方式主要包括：①由于基坑周围进行挤土施工、基坑边堆载、重型机械行走等引起墙后土压力增加、或者是设计抗倾覆安全系数不够，导致墙体倾覆，如图2所示；②由于设计抗滑安全系数不够、或者墙前被动区土体强度较低时，导致墙体变形过大或整体刚性移动，如图3所示；③由于设计挡土墙抗剪强度不够，或者由于施工不当造成墙体的抗剪强度达不到设计要求，导致墙体剪切破坏，如图4所示。
2.3无支持柔性围护墙围护基坑
柔性围护墙是相对于刚性围护墙而言的，包括钢板柱墙，钢筋混凝土板桩墙，柱列式墙，地下连续墙等，其主要破坏形式是挡土墙强度不够、而插入又较好或插入较深的土层，在土压力的作用下导致墙体折断，如图5所示。
2.4内支撑基坑
①由于支撑设计强度不够或加支撑不及时，可由于坑内滑坡，围护墙自由面过大，使已加支撑轴力过大，或由于外力作用等，导致围护墙四周向坑内倾倒破坏，如图6所示；②在砂层或粉砂层地层中开挖基坑，在井点失效后，由于地下水作用产生冒水翻砂（管涌）从而导致基坑失稳，如图7所示；③由于基坑底部土体的抗剪强度较低，致使坑底土体产生塑性流动而产生隆起破坏，如图8所示。
2.5锚拉基坑
①由于设计锚杆太短，锚杆整体均位于滑裂面以内致使基坑整体滑动破坏，如图9所示；②选用围护墙截面过小，或对土压力估计错误，或围护墙后出现超载等原因导致围护墙折断，如图10所示；③由于围护墙入土深度不够，或基坑底部超挖，导致基坑踢脚破坏，如图11所示。
3.预防和防治措施探讨
3.1防治的目标原则
基坑工程是结构工程、地质工程和环境工程等专业于一体的系统工程，是将挡土、支护、防水、降水、挖土、监测和信息施工等作为一个系统工程，针对工程安全、环境保护、施工队伍与作业时空关系迚行周密的施工组织管理与设计、动态监控，要做到系统的综合防治。
防治措施应充分吸取当地成功的治理经验，做到方案可行，安全可靠，技术合理，经济环保；防治工程应结合地下空间特点、上部建构筑物结构特点及周边环境条件综合进行。
3.2防治措施建议
①按相应规范进行岩土工程勘察
基坑工程的岩土工程勘察不仅必要，而且非常重要，也只有通过勘察清楚掌握场地及周边的岩土工程条件水文条件及环境条件，才能对症下药，为下一步的基坑支护设计和施工提供真实、可靠的第一手资料。原来因对基坑工程多属于临时设施，重视度不够，对其勘察的认识也不够，导致很多基坑工程因不十分清楚场地的岩土工程条件且采用的岩土参数不能代表实际而发生基坑变形破坏事故，因此，准确的基坑岩土工程勘察成果是设计、施工的前提，也是消除基坑隐患的必要步骤。
②动态设计法进行基坑稳定性分析
选择安全的基坑支护方案和开挖方法很关键。首先采用动态设计法，根据勘察结果和实际信息施工法中反馈的资料，对设计参数及设计方案进行验证、修正。设计人员要提前对支护结构的形变进行计算，在形变计算过程中尤其要保证各项计算数据与结构准确，以便在突发事件的处理工程中可以根据准确的科学数据提出整改方案和防治措施。针对长沙地层特点和成熟的支护工艺，主要的支护结构有坡率法、水泥搅拌法、高压旋喷桩、桩排、复合土钉墙、地下连续墙等，它们要根据各自的适用条件、勘察结果、基坑性质和规模等，结合周边建构筑物状况、变形位移许可条件及防渗要求，进行设计优化、比选。然后再确定开挖方法，如自上而下的分层开挖法、中心岛式法开挖法、逆作法等，开挖顺序不同，引起的位移不同，因此，基坑开挖方案的也应进行优化、比选，动态修正。
③加强支护结构的监测工作
基坑支护结构施工监测的主要内容为基坑边坡的形变及周边建筑物和地下管线的形变监测。在监测数据的同时根据土方开挖和设计方案在实际中运用的情况，监测到有偏差值部位施工前及时校正设计参数，对出现问题的已完成部分进行及时的整改。如果在实际测量中发现异常就需要立即进行研究和采取相应措施，而一旦出现重大变形或滑动，就可以立即对情况作出分析提出加固措施防止变形状态的继续扩大，从而达到提供安全系数。
4.结束语
基坑工程是结构工程、地质工程和环境工程等专业于一体的系统工程。进行基坑设计和施工时，必须充分认识地质条件（岩、土、水）特点和周边环境特点，进行周密分析、科学地划分类型、预测其变形破坏机制，认真选择防治措施、合理组织施工，才能尽量避免地质灾害的发生，取得基坑工程的成功。
参考文献：
[1]中华人民共和国行业标准《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-2012）.
[2]中华人民共和国国家标准《工程测量规范》（GB50026-2007）.
[3]刘国彬、王卫东编著?《基坑工程手册》?中国建筑工业出版社?2009年11月第二版.
[4]王曙光编著?《深基坑支护事故处理经验录》?机械工业出版社?2005年3月第1版.