深基坑施工变形预测与控制方法研究

孟志军

摘要：随着我国经济水平的不断提升，社会的不断发展进步，人们生产生活中已经离不开道路交通，只有进行高质量的公路建设，才能够保证人们出行的安全，保证物流的顺利运输。但是在进行公路建设过程中，经常会出现地表沉降的现象，严重影响高速公路的正常使用。深基坑施工变形预测技术，能够采用特殊的计算方法，对高速公路施工过程中存在的多种可能引起地表沉降的因素做出了预测，其预测结果与实际沉降值之间对比之后呈现出了灰色模型的特征，可见采用深基坑施工变形预测结果较为准确，所以相关人员必须根据预测结果对深基坑施工过程中可能存在的变形因素进行控制，以便提升高速公路建设质量，减少公路变形情况的出现。

关键词：深基坑；施工变形预测；控制方法

深基坑施工过程中，只有进行准确的变形预测，才能够保证深基坑的建设质量，为整个施工工程做好铺垫，所以这就需要进行较为准确的施工计算，但是在计算过程中想要取得准确的预测值是十分困难的，当前我国用于深基坑施工变形预测的计算方式主要包含五种方式，即理论工程计算法、经验系数计算法、数值模拟计算法、人工智能计算法和系统科学理论计算法五种，不同的计算方式各有利弊，且各种方式计算结果各有不同，随着我国科学技术水平和建筑技术水平的不断发展，系统科学理论计算法以其独特的计算方式在高速公路建设过程中发挥着不可替代的作用。下文就深基坑施工变形预测与控制方法展开论述。

一、深基坑变形预测方式

（一）人工神经网络系统

人工神经网络指的是不具有线性动力的系统，其不需要在计算之前依靠假设关系输入变量与输出的变量之间的关系，能够通过自身对样本的分析，建立与样本内容相关的输入与输出之间的非线性的映射联系，当前采用的人工神经网络系统主要是BP神经系统，其能够在排序过程中以输入层、隐含层和输出层三部分主要内容组成，能够使用其对深基坑变形进行有效的预测。

（二）长期预测方法

灰色模型系统理论是对深基坑变形进行长期预测的最主要方法，这一理论内容认为无论在高速公路深基坑建设过程中，建设内容怎样复杂多变，其依然存在客观的联系性和整体性，这一预测方法能够发现其中存在的联系，所以这一形式能够将深基坑建设过程的各项数据，并依据时间变化构建成灰色模型，从而对深基坑变形进行有效的预测[1]。

（三）马尔可夫随机过程理论

这一计算方式主要适用于高速公路建设过程中存在较大的波动性的问题，能够对计算过程中受到的多种困难因素的影响进行合理的揭示，将其与灰色模型系统理论相结合，能够改善灰色模型理论不能对各种随机因素进行预判的情况，能够对高速公路建设过程中的深基坑施工变形进行灰色性的模型预算，还能够对施工过程中可能受到的多种动态性的影响进行判断，从而能够科学合理的对深基坑变形进行预测[2]。

二、深基坑变形的主要原因

（一）周围建筑的影响

在进行深基坑施工的过程中，其经常会受到各类土质及周边环境影响，由于在对高速公路进行深基坑施工的过程中，周围的土层、及土壤的含水量影响，且深基坑建设还会受到周围环境的影响，导致各种深基坑施工变形预测过程出现误差，直接导致高速公路建设中出现问题。经实践研究发现，利用理论分析的方式、数值模拟的方式和进行原位置试验等方式，能够对软土地区域的深基坑原理和结构及地下的连续墙体施工建设构成中引发变形的因素进行合理的预测，从而进行有效的控制。

（二）变形控制方式及变形控制软件在深基坑应用中的合适性的影响

根据深基坑变形预测方式的计算特征及模型构建的方式，对变形方法处理的程序也正在不断开发。在对深基坑的数值进行模拟的过程中，需要对模型的尺寸与边缘和初始施工建设过程中的应力条件进行把握，还需要合理构造深基坑建设模型，并且对建设过程中的各项参数进行确定，需要对深基坑内部的围护构造及深基坑与土地之间的作用力进行分析，对显示算法中的各项计算结果与所采用的技术手段相结合，以便能够采用更加适应深基坑施工的技术进行施工建设，减少变形情况的出现。所以对变形控制方式及变形控制软件的应用的合适性成为导致深基坑变形的主要因素。在对软土地的地区深基坑围护建设的过程中，需要保证所造壁槽的稳定性，这就需要能够对各种影响壁槽稳定的因素进行分析，以便减少因为壁槽稳定性问题的出现而导致高速公路受到应力而形成变形[3]。

（三）其他因素

在进行深基坑的挖掘过程中，许多其他因素依然会导致深基坑变形，所以相关人员必须找寻这些变形因素，以便能够保证深基坑变形预测的准确性，比如在进行高速公路建设的过程中，需要对高速公路建设的周围环境的安全性进行研究，编制专项施工方案，与设计图纸相结合，以便能够发现潜在的变形因素，且在利用灰色模型系统理论对深基坑施工变形预测进行分析时，需要对分层数、分层厚度、开挖长度墙体位移的最大距离等内容进行分析，以便分析这些因素对深基坑变形的影响。灰色模型系统指的是对道路建设过程中的土层、结构层次关系进行模糊化，现实出动态变化的随机性规律，将其中各项不确定的数据和指标进行展现，这一特性就被称为灰色性，由这一特性构成的模型系统就被称为灰色模型系统。

三、深基坑施工变形控制方法

（一）由于深基坑施工变形控制对深基坑的建设起到不可或缺的作用，其能够对深基坑施工过程进行有效的检测，能够对高速公路深基坑工作的整个过程进行合理的设计和施工，有利于提升高速公路的建设质量，所以想要有效的进行深基坑施工变形控制，就必须对周围环境进行调查分析，选取合理的方式对深基坑变形进行预测，对深基坑的施工区域进行整体的规划，以便减少各种外部因素造成的深基坑变形情况出现[4]。

（二）相关预测人员需要结合高速公路设计过程中的施工项目进行基坑结构和坑底的设计，并制定相应的基坑结构变形方案，加固深基坑的地基，以便从根本点出发，减少深基坑变形情况的出现，同时需要采取必要的措施，减少深基坑施工过程中对周围环境造成的影响，从而减少深基坑施工变形情况的出现。此外，最有效的方式就是能够利用注浆的方式保护基坑内的被挖掘的区域，能够及时对深基坑边形的情况进行补救。控制人员还应该意识到，仅仅采用单一的保护方式并不能完全对深基坑变形情况进行控制，所以施工管理人员应该根据预测结果，采取多种手段对可能发生的变形因素进行控制，并加强对高速公路建设过程中的环境保护。

（三）在进行深基坑施工变形预测的过程中，欠缺完善的技术对基坑建设边缘的土体进行变形预算，所以这就需要在实时对基坑中的结构进行监测，为基坑挖掘和坑底施工提供保护，及时采取相支挡防护措施，减少变形情况的出现。相关人员还需要防止深基坑挖掘后土体进行试验问题，加强边坡的稳定性，减少桩位移动和倒斜现象的出现，还必须准确把握挖掘的正确顺序与方法，先做好支撑后再开挖，并且遵循分层开挖的原则[5]。此外，相关人员还需要对施工过程进行动态观测，合理利用灰色模型理论，对地面沉降、桩顶水位平移情况、围护结构、被围护土体发生侧向位移的情况、围护所受到的支撑力的测量、土压力计的使用等多种内容联合对深基坑变形进行预测，以便提升深基坑变形的控制。

四、结束语

在深基坑施工变形预测过程中，需要合理利用人工神经网络系统、灰色模型系统理论和马尔可夫随机过程理论，对变形进行有效的预测，并采取相应措施进行控制，以便减少高速公路变形状况的出现。

参考文献

[1]曾婕，龚迪快，成怡冲，等.软土地区深基坑变形控制措施对减小临近隧道变形的效果分析[J].工程勘察，2018（5）：2236-2238.

[2]王雪妮，韩国锋.趋势项分离预测模型及重标度极差分析在深基坑变形预测中的应用研究[J].隧道建设，2017，37（8）：990-996.

[3]关秋枫，王德咏.某城市地铁车站深基坑开挖的变形监测及施工仿真[J].中国港湾建设，2017，37（6）：61-66.

[4]庄海洋，张艳书，薛栩超，等.深软场地地铁狭长深基坑变形特征实测与已有统计结果的对比分析[J].岩土力学，2016（s2）：561-570.