1.1　国内外研究现状综述

1.1.1　基坑开挖对地表的影响

宁波软土地区建设的基坑大多处于城市复杂环境条件下，基坑周边紧邻重要的市政高架、重要道路、市政管线、建（构）筑物、既有地铁隧道等。基坑开挖势必会对地表产生不良的影响，并且会影响人们的正常出行。深基坑施工问题越来越引起设计和施工人员的重视。

1.基坑支护结构的类型

在基坑设计中如何选择合理的基坑支护结构是基坑工程一项重要的内容。基坑支护结构的选择涉及很多方面，比如周边地质情况、基坑开挖深度、基坑开挖面积等。目前，通常用到的基坑支护方式主要有以下几种：重力式水泥土墙、高压旋喷桩、钢板桩、钢筋混凝土板桩、钻孔灌注桩、地下连续墙、土钉墙、SMW工法。

2.围护结构的位移形态

基坑围护结构的变形，不仅关系到结构本身的安全与稳定，而且会对周边环境产生较大影响。根据目前围护设计规范，一些大型基坑工程，特别是周边环境较为复杂，一旦出现问题影响很大，对该类基坑，变形控制是围护设计的主要原则。国内外学者在很早以前就开始了这方面的研究。

根据Clough和O’Rourke的研究，围护结构位移形式大致可以分为三种，如图1.1所示。

基坑由于土方开挖引起的围护变形位移形态基本可以分为三种。第一种为悬臂式位移形态，即图1.1（a）。最大变形发生在基坑顶部，变形随深度的增加逐渐减小，这是由于基坑顶部没有支撑构件，变形发展较大。第二种为深槽向内位移，即图1.1（b）。基坑顶部由于存在可靠支撑作用，变形被抑制，中部变形发展较大，两端变形较小。第三种为上述两种变形形态的组合，即图1.1（c）。在开挖初期围护结构顶部尚未架设支撑，变形为悬臂式，顶部变形较大，在支撑架设完毕后，顶部变形受到抑制，整体变形表现为第一种与第二种变形形态的结合。Peck的研究发现，基坑开挖工况会影响围护结构的侧向位移模式。若在挖土起始阶段就在围护结构顶部施加支撑，端部变形较早期未施加支撑围护结构明显减小。

3.围护结构的位移特性

Masuda收集日本范围内52个地下连续墙围护结构类基坑的施工及实测数据，统计结果表明，砂土类土质中，连续墙的最大侧移约为0.05％H～0.5％H（H为基坑开挖深度，下同），黏土类土质情况下，最大侧移基本上都小于0.5％H，采用坑底抽条或满堂加固方法，可以有效减小位移，同时增加围护结构的安全储备。最后，总结出一个将基坑的开挖深度、地质条件、施工工艺等因素考虑在内的变形经验公式。YooC.收集韩国首尔地域为主的基坑工程实测数据，以系统的整理为基础，深入研究了各围护形式的变形规律。研究发现，连续墙类基坑最大侧移平均值约为0.05％H，其余支护形式（水泥土搅拌桩、钻孔灌注桩、SMW工法）类基坑最大侧移平均值基本介于0.13H～0.15％H之间，锚杆类基坑与支撑类基坑对比后发现，锚杆类基坑最大侧移值略小。

Moormann广泛收集了世界各地大量的基坑实测变形数据，根据地质条件不同，分为软土、硬黏土、砂土、成层土和岩石五大类。通过分析各种土层条件下支护结构的变形规律，探讨了不同围护结构对变形模式的响应。其中软土中27％的基坑最大变形大于1％H，40％的基坑最大变形介于0.5％H～1％H，33％的基坑最大变形小于0.5％H。安关峰等充分利用广州地区众多地铁车站基坑施工的详细监测数据，分析不同基坑变形规律，结合三维模拟软件进行计算分析，将模拟值与实测值进行对比分析，总结各个基坑在设计、施工方面的经验教训。徐中华对收集到的上海地区三百多个基坑工程资料进行了详细的整理，在此基础上进行统计分析，深入研究了上海地区常规顺作及逆作法基坑围护结构的变形规律，将顺作法与逆作法基坑各自的变形特点、变形异同点进行了说明与揭示，形成有关揭示变形规律的图表，可以用来预测基坑变形。

李琳等在整理和全面分析杭州和上海软土地区46个深基坑的实测结果的基础上，进行研究和总结，得出以下结论：基坑支撑系统的相对刚度随着开挖深度的增加迅速增加，相对最大侧移得以保持平稳值，最大侧移基本上发生在开挖面附近，但随着开挖深度的加深有上升的趋势，基坑变形与抗隆起稳定系数大小关系密切。谈金忠等通过对深基坑的变形机制和影响因素的分析得出，影响深基坑变形的因素较多，主要控制因素有：工程地质及水文地质条件、基坑支护结构设计的科学合理性以及基坑开挖的时空效应等。

4.墙后土体变形性状研究

基坑开挖后，由于坑内土压力消散，在坑外土压力的作用下，围护结构向坑内产生变形，土体随之产生向坑内的位移。深层土体的侧向移动导致土体在竖直方向产生沉降变形，即围护结构墙后土体沉降。墙后土体沉降值与范围大小直接决定了基坑变形对周边环境的影响程度，很多文献在这方面开展了广泛的研究。在1969年第九届国际土力学与基础工程会议的报告上，Peck以芝加哥、奥斯陆等地基坑工程实测地表沉降资料基础提出了一个经验关系曲线，该曲线依据不同土层分类，研究沉降值、沉降范围，同时可以根据该曲线进行沉降预估。沉降曲线如图1.2所示。

Sugimoto根据地质条件不同将84个基坑分成三类，分别为砂土类、黏土类和混合土层类，通过对实测墙后地表沉降数据的整理分析，给出了一个经验图表来预估基坑墙后最大沉降。该方法先根据基坑的开挖深度、桩（墙）体插入比等围护结构基本参数确定系数α，最后根据α值通过图表来查询预测地表变形值。WooS.M.根据台北地区基坑实测资料，将墙后地表沉降与开挖深度进行无量纲化处理后发现，墙后最大沉降值基本上位于0.25～1倍最大侧移之间，即最大沉降值基本小于最大侧移值，若最大沉降值超过最大侧移值，则该基坑有可能发生局部破坏。

OuC.Y.根据多年对基坑工程的研究后得出，基坑墙后地表沉降模式很大程度上与围护结构的变形模式有关。根据沉降类型的不同，将沉降曲线分为三角型与凹槽型两种类型。三角型曲线最大沉降发生在基坑边，沉降值随着距坑边距离的增大而减小；凹槽型曲线最大沉降发生在距坑边一定距离处。Long经过对大量基坑变形实测数据的统计研究发现，开挖面处为硬土层且基坑围护范围内软土厚度小于0.6H时，支撑、锚杆和逆作法类基坑墙后最大沉降平均值为0.11％H、0.12％H和0.2％H。若围护范围内软土厚度大于0.6H，最大沉降平均值为0.39％H。

卢俊义收集上海地区50个连续墙类基坑的监测数据，整理后发现，若开挖深度小于15m，墙后最大沉降值基本上位于0.18％H～0.48％H之间，平均沉降值为0.26％H。若开挖深度大于15m，墙后土体最大沉降值基本上位于0.24％H～0.88％H之间，平均值为0.48％H。

综上可以看出，围护结构位移模式、墙后地表沉降模式不仅受到地质条件的影响，同时还受到开挖受到、围护形式、施工水平等众多因素的共同影响。

5.降水对地表的影响

基坑开挖的过程中，当承压层水头的压力大于承压层上覆土的重量的时候，将会发生突涌破坏。因此在深基坑设计和施工时需要处理好承压水。

骆祖江以上海地铁某隧道基坑降水为例，建立地面沉降与三维渗流耦合模型，采用有限差分模拟。研究结果表明该耦合模型具有很高的可信度。杨天亮以上海某地铁车站为研究背景，对该车站深基坑降水进行数据监测，分析该降水引起的地面沉降效应。研究表明，导致基坑周边地面沉降的主要原因是减压降水，控制地面沉降的有效办法是地下水的回灌。对于基坑减压降水，需要基坑围护结构设计时统一考虑。张莲花研究认为，基坑减压降水不可避免地带来地表的沉降，为达到基坑减压降水带来地表的不利影响，提出降水量最优问题，优化降水设计方案，降低降水对地表沉降的影响。

朱瑶宏等人结合宁波轨道交通1号线一期工程，对13个车站地下连续墙深基坑工程的监测数据进行统计分析，从围护结构水平位移和墙后地表沉降两方面对连续墙的变形特性进行了研究。结果表明：最大侧移介于0.18％H～0.8％H（H为开挖深度），平均为0.39％H，较其他地区大，最大侧移所在深度基本位于开挖面附近，且随墙底以上软土厚度的增加而增大；宁波地区深基坑坑底抗隆起稳定系数FS宜取1.7；地表沉降主要分布于距离基坑2H范围内，最大沉降介于0.15％H～1.2％H，平均为0.69％H。最后，结合分析结果，提出了宁波地区深基坑变形控制标准。

赵国强结合宁波地铁盛莫路站深基坑工程，获取了整个施工过程全面详实的监测资料，对围护结构的孔隙水压力、土压力、墙顶水平位移、测斜、墙后地表沉降、墙顶沉降、支撑轴力进行了处理分析，研究了宁波淤泥软土深基坑的变形特征，并对设计及施工方案提出改进意见。