浅谈基坑开挖变形原因及其控制措施
摘要：基坑开挖在现代城市建设中越来越常见，因基坑开挖过程中的变形导致
坍塌的事故时有发生，文章通过对基坑开挖的方法、支护形式的总结，分析基坑
开挖过程中变形的形式和原因，提出防止和减少变形的控制措施，为指导实际施
工提供依据。

关键词：基坑开挖；变形；控制
1.引言
近年来，随着城市的高速发展，基础设施建设快步推进，土地资源日益匮乏，土木建筑、交通运输等行业的构造物越来越向高、深处发展，高层建筑、地下工程越来越多，城市、公
路桥梁桥台断面尺寸越来越大，导致基坑开挖断面越来越大，越挖越深，施工过程中的安全
风险也越大。

最近几年，媒体公开报道的基坑开挖变形坍塌致人死亡事故非常多，因此分析
基坑开挖变形的原因，研究其控制办法，显得十分重要。

2.常见基坑开挖方法及支护形式
2.1常见基坑开挖方法
在日常施工中，我们需要根据基坑断面大小、开挖深度、支护形式、周边环境等因素综
合选择开挖方法，常常采取人工开挖和机械开挖相结合的方式，常见的开挖方法有：放坡分
层开挖，有支撑逐层开挖、盆式开挖等。

(1)放坡分层开挖：根据基坑土质情况按照一定深度进行逐层开挖，这种开挖方式施工方便，工效高，经济效益好，适合于四周空旷、能满足放坡要求的场地，在城市或人口密集地
区往往不适合。

(2)有支撑逐层开挖：在基坑内先施工好支撑，然后逐层开挖，这种开挖方式安全性较高，对周围构造物影响较小，不需要有很大场地，可用于场地狭小、土质较差的情况，对于设置
内支撑的基坑，往往施工较慢、且运土较为困难。

（3）盆式开挖：先分层开挖基坑中间部分的土方，形成盆式，然后在已挖部分施做混
凝土工程，再逐层用水平支撑或斜撑对四周进行支撑开挖，这种开挖方式支撑用量相对较小，特别适合于基坑面积较大，但支撑或拉锚作业困难且无法放坡的基坑。

2.2常见基坑支护形式
在日常施工中，放坡分层开挖，对基坑周边环境及土质要求较高，许多基坑开挖难以实现，往往需要采取施做围护结构的方式进行开挖。

基坑围护结构一般包括板（桩）墙、围檩（冠梁）、支撑及其他附属构件，目前我国应用较多的主要有以下几种结构形式。

1.工字钢桩围护结构。

基坑开挖前，用冲击式打桩机沿基坑设计边线将工字钢打入地下，基坑逐层开挖时，在桩间插入水平木板，并设置腰梁和横撑或锚杆，用以确保土体稳定。

这
种结构适用于粘性土、砂性土，但施工噪声大。

2.钢板桩围护结构。

和工字钢桩相似，断面多为U型或Z型，且隔水效果好，可重复使用，多适用于沿海城市地下水位较高的基坑施工中。

3.钻孔灌注排桩围护结构。

钻孔灌注桩一般采用机械成孔，通过冠梁将支护桩连成整体，这种结构广泛应用于城市地铁基坑及高层建筑深基坑施工中。

4.SMW工法桩围护结构。

这种桩是利用搅拌设备就地切削土体，然后注入水泥类混合液
搅拌形成均匀的挡墙，最后在墙中插入型钢，形成一种劲性复合围护结构。

这种结构强度大、止水性好，内插的型钢可拔出反复使用，经济性好。

5.地下连续墙结构。

沿着基坑的周边，开挖狭长的沟槽并浇筑混凝土，形成一个连续的
地下墙体。

这种结构墙体刚度大，对周边地层扰动小，可适用于多种地层。

3.基坑变形形式及原因
3.1无支护放坡开挖基坑变形形式及原因
对于无支护放坡开挖的基坑，一般表现为开挖土坡的变形和基坑坑底的隆起。

其中土坡
的变形一般是由于突然卸载，基坑外土体对土坡的推力与边坡土体自身压力形成了力差，从
而造成边坡土体产生水平位移；另外由于基坑的突然卸荷，基坑底不透水土层自重不能够承
受下方承压水水头压力，会产生坑底突然性隆起。

3.2有支护开挖基坑变形形式及原因
对于有支护开挖基坑，一般变形的形式有：基坑坑底的隆起、支护结构的水平变形、支
护结构的竖向变形。

几种变形产生的原因主要如下：
（一）基坑坑底的隆起
基坑坑底隆起的出现，主要有两种原因，一种是由于在基坑坑底下方存在承压水，随着
开挖，基坑坑底逐渐卸载，当基坑底剩余的不透水土层自重不能够承受下方承压水水头压力时，就会产生隆起，严重时，直接出现涌水；另一种原因是由于支护结构插入坑底土层深度
不足，由于较深土层土体推力的作用，从而产生坑内土体隆起，这种隆起，如不及时处理，
往往会造成整个基坑支护结构失稳。

（二）支护结构的水平变形
支护结构的水平变形关键在于支护结构的刚度不足，不足以抵挡土体的土压力。

一般来
说在基坑开挖过程中，如不设横向支撑，开挖的土体或者施做的支护墙体均会表现出向基坑
方向的顶部位移最大，底部位移最小的三角形分布水平位移，这是由于土压力的作用，只要
变形量在允许范围内就是安全的。

如果设有横向的柔性支撑，随着基坑的开挖，还会出现土
体或墙体中间部位凸出的现象，这些都是由于土体压力的作用，变形的大小与支护结构的深
度以及自身强度、基坑开挖的深度有着密切的关系。

（三）支护结构的竖向变形
支护结构的竖向变形一般有以下原因产生，一个是由于基坑地质条件属于极为软弱的底层，在施做支护结构时，支护底部有沉渣，没有落在实处，导致随着开挖，支护结构往下沉；二是因为在基坑底部有其他构造物施工，比如盾构机、顶管施工等，由于承载力不足，导致
发生竖向变形。

4.基坑变形的控制
在进行基坑开挖施工时，我们要采取一系列措施，安排合理工序，尽量避免变形的产生，具体来说，主要有以下措施：
一是要科学制定基坑开挖专项方案，开挖方案应根据周边环境、支护结构形式、降水形
式等实际情况合理编写，对于超过一定深度和规模的基坑开挖方案，要经过专家评审后，方
可实施。

二是在基坑开挖前要在基坑周围设置好排水系统，同时按照降排水方案，完成降排水后
方可开挖。

三是在开挖过程中要严格按照开挖方案施做支护结构，要防止开挖机械碰撞支护结构，
发现地质情况或地下水情况与设计不符时，立即停止开挖。

四是尽可能的增加支护结构、支撑的刚度以及入土深度。

五是尽可能减小每次开挖土体的尺寸和开挖后未及时支撑的暴露时间，及时加固基坑内
被动土压区土体。

六是及时对坑底土体加固，适时施作底板结构。

对于地下水丰富的基坑，要及时采取坑
内降水措施。

七是要加强对基坑及支护结构的监测，加大监测密度，并做好记录分析，发现有异常情
况时，要立即停止施工，及时分析原因，采取措施。

5.结语
基坑开挖在日常交通、水利、建筑等多个行业都比较常见，基坑支护和基坑变形涉及到
力学、地质学等多个学科，在日常工程实践中，由于环境、地质条件等的不同，在开挖过程
中存在很多不确定性因素，因此，在施工过程中，应加强检测监测等工作，及时反馈分析数据，不断改进和优化基坑的支护和变形控制方案，总结成功经验，从而让更多具有可操作性、效果好的、比较成熟的施工技术应用于工程实践中。

参考文献
[1]肖洁. 某深基坑开挖支护设计与安全性分析[D].安徽理工大学.2017.
[2]赵慧军. 深基坑开挖支护变形规律与控制[J].建筑技术开发.2019（03）.
[3]李文华. 超大超深基坑施工安全控制技术研究与应用[J].建筑施工.2019（08）.。