摘 要：通过对广州市轨道交通十三号线九标土建工程明挖区间土方开挖阶段基坑可能存在破坏或失效情况进行剖析，进而分析引起这些情况发生的关键性因素，并提出相应的施工控制措施以指导现场施工。
关键词：深基坑；失稳；温度应力；影响因素
1工程概况
⑴围护结构形式
广州市轨道交通十三号线九标土建工程明挖区间基坑长约627.627m，宽度为7.44～28.26m，深度为12～21m。为明挖暗埋的一层框架结构。基坑围护结构采用800/1000mm厚地下连续墙，连续墙深度13.5～27.5m，嵌固深度按照不同地质条件分为5m、6m、8m，连续墙采用的内支撑部分为钢筋混凝土支撑、部分为钢支撑，以围护地下连续墙稳定和安全，第一道支撑支顶在连续墙顶冠梁上，其余支撑支顶在钢筋混凝土围檩上。
⑵工程地质概况
本区间地质为海陆交互相淤泥、淤泥质土层<2-1>及河湖相淤泥质土<4-2B>，主要分布于本次勘察区间的后半段，软土层厚度较大。淤泥、淤泥质土层<2-1>、<4-2B>呈流塑～软塑状，并具有含水量特高、透水性差、压缩性高、高灵敏性、抗剪强度低、承载力低等特征，当发生地震或受其他震动力的影响时，土层结构容易受到破坏，使土的抗剪强度低、承载力大大降低，造成土体下馅或土体的变形，并引起建筑物的下馅。
混合花岗岩、混合岩风化残积土层<5Z>、全风化花岗岩<6Z>，具有孔隙度大，浸水容易软化、崩解、溃散的特性。这种特性对围护结构施工、土方开挖有很大的影响。
2基坑支护工程在基坑开挖阶段可能存在的破坏或失效情况
基坑工程在设计的过程中就会综合考虑各种可能的影响因素，确保其最终能够使得支护结构能够发挥其功能性作用，避免基坑支护结构功能性失效或者结构发生破坏的情况，在这里我们讨论下基坑发生破坏或失效的几种情况：
⑴基坑整体失稳：在这种情况下土体中形成了一个滑动面，基坑外部土体、基坑支护结构与基坑底部土体作用形成一个整体一齐丧失稳定性。因此，支护结构失稳后的变形状态是支护结构的底部向坑内移动，上部向坑外倾倒，基坑支护结构之外的土体下沉，基坑底部的土体向上隆起。
⑵基坑底部隆起： 在这种情况下表现在基坑底部在土压力作用下发生向上的竖向变形。基坑底部出现土体隆起的原因主要有两种：一是由于基坑开挖后支护结构两侧产生了土压力差，其结果就是基坑底部产生土体塑性流动变形，通常情况下此类变形较大，说明土体中塑性流动情况严重，已经可能影响到基坑的安全性；二是由于土体的卸载所带来的土体回弹，这种情况下回弹变化的数值较小，一般来说不会影响到基坑安全。
⑶基坑支护结构滑移失稳：在这种情况下基坑支护结构受到主动土压力作用向着基坑内部发生平移。而抵抗这样的滑移需要靠基坑内部的被动土压力来支护结构底面的摩擦力与支护结构底面的摩擦力使结构不发生失稳。针对本工程中基坑支护结构底部的以混合花岗岩、混合岩风化残积土层<5Z>、全风化花岗岩<6Z>居多，地基土很容易软化、崩解、溃散，使得基坑底部土质变得软弱，则出现滑移失稳的概率将增大。
⑷基坑支护结构底部地基承载力失稳：该情况是指支护结构其本身自重较大，结构底面压力过大，致使支撑该支护结构的地基承载力不足，进而引起结构失稳。
⑸踢脚失稳：该情况是指基坑设置支撑情况不合理，使得围护桩绕着支撑点的转动。如果支撑架设的位置较高，则支护结构上部将会向基坑外侧发生位移，而支护结构的下部向基坑内部发生位移，最终围护结构下部向另一侧上翻，上部向一侧倾倒，这种情况即为踢脚失稳。
⑹支护结构的坑底渗透变形破坏或者止水帷幕功能丧失：该情况是指基坑支护结构的止水帷幕不能起到挡水的作用，使得基坑有渗透、涌水、流土或流沙情况，其结果将导致基坑部分水土流失，在基坑支护结构围护墙外侧地面会发生下沉甚至塌陷，情况严重的将会连带临近的构建筑物发生结构倾斜或者开裂损坏。针对本工程实际情况来说，若出现该种情况主要是由于地下连续墙施工不当以及桩间止水施工不到位所造成的，当然，不排除设计不当和原材料不合格所造成的。
⑺基坑支护结构的结构性破坏：该情况是指支护结构其本身出现裂缝、受剪折断或者受压屈服破坏，导致支护结构丧失承载功能。
3深基坑支护结构受力影响因素分析
⑴ 周边荷载影响
该工程基坑边至围蔽距离为6～8m的距离，特殊地理位置使得施工便道离基坑较近，在施工阶段主要有吊车、商品混凝土运输车等大型机械设备在周边作业，还有一些待转运至基坑临时存放的施工材料。施工便道离基坑较近这一现状使得周边荷载成为支护结构受力影响的重要因素之一。而大型机械荷载和周边堆载并不直接作用于基坑支护而是将自身重力（或在使用过程中产生的超重，如吊车在吊土的过程中产生的力）传递给基坑墙后的土体，增加土体的压力，从而产生对围护墙的侧压力[1]。
⑵土压力影响
土压力是基坑支护结构外侧土自身重力或外荷载作用于支护结构所产生的侧向压力，如何计算土压力是一个复杂的问题，它随着支护结构可能位移方向、大小及填土所处的状态分为静止土压力、被动土压力和主动土压力。一般情况下除静止土压力这一特殊情况可以简单计算出来外，其它情况均无法简单计算出来，只能根据墙后填土处于弹性平衡状态这一设想来计算。对于地下连续墙支护结构，作用在其上的土压力与土质情况、墙体的位移变形、墙与土之间的摩擦特性、空间和时间效应有关[2]。
为了进一步认识作用于支护结构上的土压力分布大小及规律，将影响土压力计算的要素细分，如在深基坑开挖阶段造成的坑底以及周围土体回弹使得这部分土体的密度指标和孔隙比发生变化；深基坑内降水会改变土体饱和度和含水率的降低及软硬物理状态；或因意外的水体作用或局部漏水导致土体浸润湿化而诱发黏性土微结构失稳等微观结构特性产生变化。因此，开挖过程中也要重视基坑开挖对土体物理性质的影响。
关键词：深基坑；失稳；温度应力；影响因素
1工程概况
⑴围护结构形式
广州市轨道交通十三号线九标土建工程明挖区间基坑长约627.627m，宽度为7.44～28.26m，深度为12～21m。为明挖暗埋的一层框架结构。基坑围护结构采用800/1000mm厚地下连续墙，连续墙深度13.5～27.5m，嵌固深度按照不同地质条件分为5m、6m、8m，连续墙采用的内支撑部分为钢筋混凝土支撑、部分为钢支撑，以围护地下连续墙稳定和安全，第一道支撑支顶在连续墙顶冠梁上，其余支撑支顶在钢筋混凝土围檩上。
⑵工程地质概况
本区间地质为海陆交互相淤泥、淤泥质土层<2-1>及河湖相淤泥质土<4-2B>，主要分布于本次勘察区间的后半段，软土层厚度较大。淤泥、淤泥质土层<2-1>、<4-2B>呈流塑～软塑状，并具有含水量特高、透水性差、压缩性高、高灵敏性、抗剪强度低、承载力低等特征，当发生地震或受其他震动力的影响时，土层结构容易受到破坏，使土的抗剪强度低、承载力大大降低，造成土体下馅或土体的变形，并引起建筑物的下馅。
混合花岗岩、混合岩风化残积土层<5Z>、全风化花岗岩<6Z>，具有孔隙度大，浸水容易软化、崩解、溃散的特性。这种特性对围护结构施工、土方开挖有很大的影响。
2基坑支护工程在基坑开挖阶段可能存在的破坏或失效情况
基坑工程在设计的过程中就会综合考虑各种可能的影响因素，确保其最终能够使得支护结构能够发挥其功能性作用，避免基坑支护结构功能性失效或者结构发生破坏的情况，在这里我们讨论下基坑发生破坏或失效的几种情况：
⑴基坑整体失稳：在这种情况下土体中形成了一个滑动面，基坑外部土体、基坑支护结构与基坑底部土体作用形成一个整体一齐丧失稳定性。因此，支护结构失稳后的变形状态是支护结构的底部向坑内移动，上部向坑外倾倒，基坑支护结构之外的土体下沉，基坑底部的土体向上隆起。
⑵基坑底部隆起： 在这种情况下表现在基坑底部在土压力作用下发生向上的竖向变形。基坑底部出现土体隆起的原因主要有两种：一是由于基坑开挖后支护结构两侧产生了土压力差，其结果就是基坑底部产生土体塑性流动变形，通常情况下此类变形较大，说明土体中塑性流动情况严重，已经可能影响到基坑的安全性；二是由于土体的卸载所带来的土体回弹，这种情况下回弹变化的数值较小，一般来说不会影响到基坑安全。
⑶基坑支护结构滑移失稳：在这种情况下基坑支护结构受到主动土压力作用向着基坑内部发生平移。而抵抗这样的滑移需要靠基坑内部的被动土压力来支护结构底面的摩擦力与支护结构底面的摩擦力使结构不发生失稳。针对本工程中基坑支护结构底部的以混合花岗岩、混合岩风化残积土层<5Z>、全风化花岗岩<6Z>居多，地基土很容易软化、崩解、溃散，使得基坑底部土质变得软弱，则出现滑移失稳的概率将增大。
⑷基坑支护结构底部地基承载力失稳：该情况是指支护结构其本身自重较大，结构底面压力过大，致使支撑该支护结构的地基承载力不足，进而引起结构失稳。
⑸踢脚失稳：该情况是指基坑设置支撑情况不合理，使得围护桩绕着支撑点的转动。如果支撑架设的位置较高，则支护结构上部将会向基坑外侧发生位移，而支护结构的下部向基坑内部发生位移，最终围护结构下部向另一侧上翻，上部向一侧倾倒，这种情况即为踢脚失稳。
⑹支护结构的坑底渗透变形破坏或者止水帷幕功能丧失：该情况是指基坑支护结构的止水帷幕不能起到挡水的作用，使得基坑有渗透、涌水、流土或流沙情况，其结果将导致基坑部分水土流失，在基坑支护结构围护墙外侧地面会发生下沉甚至塌陷，情况严重的将会连带临近的构建筑物发生结构倾斜或者开裂损坏。针对本工程实际情况来说，若出现该种情况主要是由于地下连续墙施工不当以及桩间止水施工不到位所造成的，当然，不排除设计不当和原材料不合格所造成的。
⑺基坑支护结构的结构性破坏：该情况是指支护结构其本身出现裂缝、受剪折断或者受压屈服破坏，导致支护结构丧失承载功能。
3深基坑支护结构受力影响因素分析
⑴ 周边荷载影响
该工程基坑边至围蔽距离为6～8m的距离，特殊地理位置使得施工便道离基坑较近，在施工阶段主要有吊车、商品混凝土运输车等大型机械设备在周边作业，还有一些待转运至基坑临时存放的施工材料。施工便道离基坑较近这一现状使得周边荷载成为支护结构受力影响的重要因素之一。而大型机械荷载和周边堆载并不直接作用于基坑支护而是将自身重力（或在使用过程中产生的超重，如吊车在吊土的过程中产生的力）传递给基坑墙后的土体，增加土体的压力，从而产生对围护墙的侧压力[1]。
⑵土压力影响
土压力是基坑支护结构外侧土自身重力或外荷载作用于支护结构所产生的侧向压力，如何计算土压力是一个复杂的问题，它随着支护结构可能位移方向、大小及填土所处的状态分为静止土压力、被动土压力和主动土压力。一般情况下除静止土压力这一特殊情况可以简单计算出来外，其它情况均无法简单计算出来，只能根据墙后填土处于弹性平衡状态这一设想来计算。对于地下连续墙支护结构，作用在其上的土压力与土质情况、墙体的位移变形、墙与土之间的摩擦特性、空间和时间效应有关[2]。
为了进一步认识作用于支护结构上的土压力分布大小及规律，将影响土压力计算的要素细分，如在深基坑开挖阶段造成的坑底以及周围土体回弹使得这部分土体的密度指标和孔隙比发生变化；深基坑内降水会改变土体饱和度和含水率的降低及软硬物理状态；或因意外的水体作用或局部漏水导致土体浸润湿化而诱发黏性土微结构失稳等微观结构特性产生变化。因此，开挖过程中也要重视基坑开挖对土体物理性质的影响。
⑶温度应力影响
钢筋混凝土结构，由于受到自然环境中各种温度变化的影响.结构表面和内部会产生温度变形。这种变形受到约束时就会产生温度应力。在工程中考虑温度变形的影响往往不可忽略混凝土的收缩和徐变。当温度应力达到一定数值时，结构内部的微观裂纹将会发展成为宏观裂缝。此外，混凝土的收缩和徐变也会使结构产生裂缝。钢筋混凝土结构由于温度改变产生的内力的大小与建筑物所处的地理位置、地形地貌条件、结构物的方位、朝向及所处的季节、太阳辐射强度、气温变化、云、雾、雨、雪有关。
⑷水压力影响
基坑施工时，在基坑四周设置止水帷幕，因基坑内降水，将形成支护结构内外水位差，如果止水帷幕效果好一般会出现水位外高内低的情况，从而形成对围护结构的压力，如果采用水、土压力分算原则时，需要计算作用在支护结构上的水压力，当无地下水渗流或不考虑地下渗流时，作用在支护结构上的土压力，可以根据基坑内外的水位分别按静水压力计算[3]。
4基坑开挖过程中控制措施
⑴严格控制周边荷载，杜绝野蛮施工
本工程在施工过程中由于场地条件的限制，使得重型机械堆载及周边原材料的堆载成为威胁基坑安全的一个重要因素。因此，作为施工方在施工过程中选择施工工艺应当充分考虑周边荷载的影响，将其作为选择施工工艺的参考条件，做到从源头控制。
⑵加强施工组织管理，合理安排工序
在深基坑开挖过程中，合理的施工组织显得尤为重要，应当坚持“开槽支撑、先撑后挖、分层开挖、严禁超挖”的原则，本工程是一段狭长的基坑，在开挖的过程中应当控制开挖的长度及深度，当开挖到一定的程度，使得支撑的施工有足够的工作面后应当立即加大人力、物力的投入做到及时支撑，避免应雨水的浸泡使得基坑内部的土压力降低，从而导致基坑内外土压力不平衡。
⑶加强基坑监测，做到信息及时反馈
深基坑施工监测是基坑工程施工中重要的一个环节，主要的监测项目有土压力、支撑轴力、桩顶水平位移、水位、土体测斜等。在实施施工监测过程中应当设置专门的监测小组，保证监测数据证实、可靠，以便如实的反映基坑受力情况，还应当建立数据反馈渠道，保持信息的畅通，以便在出现事故征兆时能够及时补救，做到防微杜渐。
结语：
从以上分析我们可以看到基坑安全受到多方面因素的制约，周边荷载、水、土压力、温度应力等因素都是在施工过程中应当考虑的，随着社会的发展，深基坑工程也将越来越多，切实做好这四个因素的控制将会对以后的深基坑工程施工水平的提高起到很大的推动作用。
参考文献：
[1]赵勇、邓庆珊.浅析重型机械堆载对软土地区深基坑开挖引起变形的不利影响[J].建材发展导向.2011：455～456
[2]陈敬.地铁深基坑支护结构受力分析[D].西南交通大学，2011
[3]任红涛.止水帷幕对基坑渗流场影响分析[D].中国地质大学，2006
钢筋混凝土结构，由于受到自然环境中各种温度变化的影响.结构表面和内部会产生温度变形。这种变形受到约束时就会产生温度应力。在工程中考虑温度变形的影响往往不可忽略混凝土的收缩和徐变。当温度应力达到一定数值时，结构内部的微观裂纹将会发展成为宏观裂缝。此外，混凝土的收缩和徐变也会使结构产生裂缝。钢筋混凝土结构由于温度改变产生的内力的大小与建筑物所处的地理位置、地形地貌条件、结构物的方位、朝向及所处的季节、太阳辐射强度、气温变化、云、雾、雨、雪有关。
⑷水压力影响
基坑施工时，在基坑四周设置止水帷幕，因基坑内降水，将形成支护结构内外水位差，如果止水帷幕效果好一般会出现水位外高内低的情况，从而形成对围护结构的压力，如果采用水、土压力分算原则时，需要计算作用在支护结构上的水压力，当无地下水渗流或不考虑地下渗流时，作用在支护结构上的土压力，可以根据基坑内外的水位分别按静水压力计算[3]。
4基坑开挖过程中控制措施
⑴严格控制周边荷载，杜绝野蛮施工
本工程在施工过程中由于场地条件的限制，使得重型机械堆载及周边原材料的堆载成为威胁基坑安全的一个重要因素。因此，作为施工方在施工过程中选择施工工艺应当充分考虑周边荷载的影响，将其作为选择施工工艺的参考条件，做到从源头控制。
⑵加强施工组织管理，合理安排工序
在深基坑开挖过程中，合理的施工组织显得尤为重要，应当坚持“开槽支撑、先撑后挖、分层开挖、严禁超挖”的原则，本工程是一段狭长的基坑，在开挖的过程中应当控制开挖的长度及深度，当开挖到一定的程度，使得支撑的施工有足够的工作面后应当立即加大人力、物力的投入做到及时支撑，避免应雨水的浸泡使得基坑内部的土压力降低，从而导致基坑内外土压力不平衡。
⑶加强基坑监测，做到信息及时反馈
深基坑施工监测是基坑工程施工中重要的一个环节，主要的监测项目有土压力、支撑轴力、桩顶水平位移、水位、土体测斜等。在实施施工监测过程中应当设置专门的监测小组，保证监测数据证实、可靠，以便如实的反映基坑受力情况，还应当建立数据反馈渠道，保持信息的畅通，以便在出现事故征兆时能够及时补救，做到防微杜渐。
结语：
从以上分析我们可以看到基坑安全受到多方面因素的制约，周边荷载、水、土压力、温度应力等因素都是在施工过程中应当考虑的，随着社会的发展，深基坑工程也将越来越多，切实做好这四个因素的控制将会对以后的深基坑工程施工水平的提高起到很大的推动作用。
参考文献：
[1]赵勇、邓庆珊.浅析重型机械堆载对软土地区深基坑开挖引起变形的不利影响[J].建材发展导向.2011：455～456
[2]陈敬.地铁深基坑支护结构受力分析[D].西南交通大学，2011
[3]任红涛.止水帷幕对基坑渗流场影响分析[D].中国地质大学，2006
