刘晓楠

摘 要：在进行多梯度的基坑施工时往往有多种制约因素，施工条件复杂。其护结构、支撑力的不同对基坑的位移变形也会产生不同的影响，根据不同的情况进行力学效应的对比分析，得出相对应的结论和数据，这对于安全系数也存在着一定的影响。

关键词：复杂条件；多梯度基坑；施工；力学

1 引言

随着经济水平的提升，城市施工建筑工程也越来越多，尤其是地铁工程在近年来增长速度极快，在地下施工过程中需要依赖多梯度基坑施工技术，其工程量较大、施工环境复杂、施工难度也较大，并且对工程的安全性有一定的标准和要求，在这些因素的影响下，多梯度基坑施工需要借助力学效应，在其科学的理论下进行模拟施工，从而得出精确的数值以供参考。

2 对多梯度基坑施工中竖向位移及支护结构受力分析

基坑坑底隆起和竖向荷载可以直接影响立柱的竖向位移，在施工的过程中不可避免地要进行土方开挖，当土方开挖完成后会造成挖面以下的土层变得疏松，这样在一些外力的影响下就很容易发生隆起变形的情况[1]。引起这种土层变形的诱因很多，例如施工地的土质、基坑的深度、基坑的宽度、基坑开挖的工期、以及施工方式等因素都会引起一定程度的变形隆起。弄清楚了引起挖面变形隆起的原因就能对症下药，通过对这些因素的分析，从找到可行的措施来减小立柱的竖向位移。坑底隆起对立柱抬升的影响很大，减小基坑隆起能起到一定的抑制作用，能将这种不利影响降到最低。经过多次的实验和精密计算，主要有以下三种方法：第一，在已经挖好的基坑内增加支撑，并且对支撑的刚度也要有一定的要求，要在原有的基础上将支撑的刚度加大，通过施加预支力的方法来撑托土层，减小基坑隆起变形的程度。第二，在进行土方开挖前，要经过一系列的研究计算，合理地确定地下连续墙的刚度和入土的深度，只有对这两个数据有了科学规划和精准定位才能更好地去施工，在施工的过程中才能有据可依，才能更好地去保护土方，这对于减小基坑隆起变形能起到一定的控制作用[2]。第三，可以使用科学的手段进行外力的牵引，对采取一定的措施对坑内外的地基进行加固。

3 对多梯度基坑施工中水平位移及支护结构受力分析

在深基坑的施工过程中，出现深基坑围护结构水平位移的现象是比较常见的，在深基坑的开挖过程中如果出现变形，会产生许多许多严重的后果，深基坑是建筑物的基础和支撑，一旦变形严重，将会对建筑物的安全产生重大影响[3]。一般基坑工程的第一道支撑是以混凝土为主的，所以有较多地支撑力，使得支撑结构也较为复杂，因此在这样的情况下，测点的顶部将不容易发生变形，在施工技术掌握的较好的情况下，顶部变形的概率是极小的，但是随着基坑深度的增加，在施工过程中会产生一些其他的不可抗力的影响，慢慢就会开始出现位移和变形，变形的程度和基坑的深度是呈正比的，基坑深度越深，产生的位移就越大，一直到基坑的底部，变形的程度将达到最大化，甚至出现一定范围地偏移。面对这种情况，需要有一定的应对措施，借助力学效应的分析，在进行施工前要做好测绘工作，在经过计算和模拟得出精确地数值，在施工过程中，严格按照分析结果，在科学合理的数值范围内进行土方开挖，以此来减少变形位移的情况出现。例如，基坑水平位移的左侧是在距离坑边10米的位置，基坑水平位移的右侧是在距离坑边12米的位置，那么通过计算可以得出，基坑左右两侧水平位移的最大值将是27毫米和40毫米，所以，有了这些数据的支撑，在进行施工的时候就有一定的依据和标准，避免了盲目施工带来的消极影响。

4 对多梯度基坑施工中支撑轴力的受力分析

在一些较为复杂的地层条件下，深坑工程的內机构体系会出现明显的不对称的情况，所以对其支护结构的受力和变形情况进行数据分析时有一定的难度，其计算方法也较为复杂，所以需要采用更加科学的手段来进行分析，在此过程中，应该重点分析在进行施工的过程中，地下连续墙的侧向位移、弯矩和钢管的支撑轴力等，尤其是对支撑轴力的分析和计算，精确的计算数据是进行科学设计和安全施工的重要保障。深基坑施工工程的支护结构可分为两层，每一层的支撑轴力都是不同的，要分别进行计算。例如：一般第一层的支撑轴力表现为拉力，其最大值是1451kN，第二层的支撑轴力则表现为压力，其最大值是2047 kN，根据两层不同的支撑轴力的分析研究，在结合检测报告显示的结果进行综合考虑，可以精确计算出其他轴力的数据，并且通过这些数据来计算平均值，在上述一系列综合数据的基础上来进行设计规划和施工，则能有效保障建筑物的质量和安全。

5 利用强度折减法对M匝道的边坡稳定性进行科学分析

所谓的强度折减法，是指在保证外荷载数值不变的情况下，边坡内部的土方所能提供的最大抗剪强度和和外荷载在边坡内所产生的实际剪应力之比。基于强度折减原理的有限元法不但满足力的平衡条件，而且考虑了材料的应力应变关系，使得计算结果更加精确合理[4]。在一般情况下，在深基坑施工过程中，在边坡的上方会设立专门的场所以便停放机械设备，由于施工场地的机器设备较多，而且体积较大，另外由于施工的需要，有许多车辆会在施工场所和深基坑周边来回穿梭，因此，在这种施工前提下，对边坡的稳定性进行分析研究显得格外重要。在有限元的强度折减法的基础上来分析深基坑边坡的稳定性会使结果更加准确，是目前最合理的计算方式，也是在深基坑的施工过程中最常用的一种方法，其计算结果对于提升边坡的稳定性具有重大的参考价值。

6 对多梯度基坑施工中塑性应变量和位移的计算分析

在实际的深基坑施工过程中，我们会发现另外一种常见的现象，当深基坑有支撑并且有一定的支护结构的情况下，支撑会将支护结构的作用传递到坑边土上，这样一来，基坑左侧的土体就会发生非常明显的塑性应变，与之相反，在深基坑没有支撑但是有一定的支护结构的情况下，基坑右侧的土体变形将由支撑结构来进行承担，在这种情况下会导致基层底部发生明显的塑性应变，还有一种情况就是，深基坑既没有支撑也没有支撑结构，面对这种现象，塑性应变在没有完全充分开展就由于计算的不收敛而停止了。所以，不同的基坑施工方法会对其塑性应变呈现不同的影响，在施工过程中应该考虑到实际的环境因素和基坑的支撑及支撑结构的情况，再进行科学运算，这样才能得出塑性变量的精确数值。对于有支护有支撑的情况，由于支撑的顶锥作用，基坑北侧边坡的剪出口位于第一级台阶的坡面上；对于有支护结构但是无支撑的情况，基坑边坡的剪出口到达了基坑的坑边，并不断地向坑底进行延展；对于既无支护也无支撑的情况，则会出现两条剪出口，第一段是从基坑顶到第一条边坡的坡脚处，第二条是从第一条滑动面的结束位置开始，穿过基坑的底部而到达基坑的另外一侧。

7 结束语

力学效应在复杂条件下的多梯度基坑施工中是十分常见的，基于不同的施工方式和基坑结构进行科学合理的分析和精准的数据运算能更好地对工程进行规划设计，在实际的施工中有重要的数据作为依托，对于提升建筑物的质量有积极地促进作用，同时科学地施工也能保证工期，节省消耗。

参考文献：

[1] 濮仕坤，李二兵，谭跃虎.复杂条件下多梯度基坑施工力学效应分析[J]. 施工技术，2017（1）：28～31.

[2] 袁明波.上新街车站明挖深基坑施工力学效应分析[J].铁道建筑技术，2014（S1）：359～362.

[3] 郭家昌.深基坑双排桩支护结构开挖力学效应及稳定性影响因素研究[D].重庆大学，2014.

[4] 王鹏.大型多梯度深基坑施工关键技术[J].城市建筑，2017（3）：70～71.