一、 引言

在城市化发展过程中，厚软土区域的基坑工程规模和深度不断变大，控制支护结构的变形成了关键难题。软土含水量高、渗透性差和有流变特性，这明显增加了支护体系变形的不确定性，进而可能引发周边地层下沉、管线损坏等一系列风险。现有的设计方法对变形在时间和空间上相互作用的机制分析不够，很难准确地指导复杂情况下的支护工作。针对这种情况，迫切需要深入研究支护结构在时间和空间维度上的变形发展规律，厘清土的参数、结构形式和施工动态之间的相互作用关系。本文聚焦变形特性与设计优化的内在关联，旨在建立理论方法体系以提升支护系统的可靠性与经济性。

二、 深厚软土地区基坑支护结构变形特性

（一）时间相关变形特性

在开挖深厚软土基坑的开始阶段，土体应力瞬间释放出来，会让支护结构很快产生变形，这时的变形速度和土体卸去负荷的大小以及支护的坚固程度有直接关系。软土渗透性差，使得孔隙水压力消散慢，这就加重了变形的突然性。随着时间的推移，软土的流变特性慢慢在变形过程中起主要作用，支护结构在不变的荷载下也会持续产生蠕变位移，这种流变效果和土体的黏滞系数以及地下水位波动的深浅相互关联。如果支护体系没有留出足够的变形空间，长期积累的位移可能会超过设计的限度。所以在施工监测时，要同时关注短期突然出现的位移和长期缓慢变化的趋势，尤其要提前判断流变的临界点^[1]。

（二）空间相关变形特性

在水平方向上，基坑的角部因为有三维的约束作用，变形明显比中间区域小，但中间区域的悬臂段容易受到软土侧向塑性挤出的作用，形成鼓胀变形，这种差别和支护平面的刚度分布以及相邻的约束条件有很大关系。竖向变形呈现出分层不同的特点，支护结构顶部受到地表超载和土体抗剪强度变弱的影响，位移比较大，底部可能因为嵌固深度不够而发生踢脚失稳，中间的变形则受到地下水位波动和土体压缩层分布的控制，比如承压水头的变化会明显改变土体有效应力的分布。需要注意的是，软土中不均匀的透镜体的存在会打破典型的变形规律，引发局部的突然变化。

（三）影响变形的主要因素

软土本身的性质是变形控制的基本因素，含水率高会使压缩模量降低，土体抗剪强度下降会直接减弱支护桩和土之间相互作用的效果。不同的支护形式对变形的抑制原理有本质的不同，比如桩锚结构通过预应力主动限制土体位移，而内支撑依靠刚度分配来平衡侧向力，但软土的蠕变会削弱锚固体的握裹力，使锚固支护的长期效果存在不确定性。施工工艺的精细程度也会直接影响变形的发展，开挖分层的厚度决定了应力释放的强烈程度，支护结构和土方开挖在时间上的衔接偏差会导致没有支撑的暴露时间变长，软土流变的范围被动扩大，这种时间上的损耗可能会转化为不可逆转的位移。因此，在优化实践中，需要同时考虑地质参数的敏感性、支护形式的适应性和施工动态的协同性这三个方面。

三、 深厚软土地区基坑支护结构优化设计

（一）优化设计目标与原则

在深厚软土上进行基坑支护设计，关键是要处理好变形控制和工程可行之间的关系，其目标要同时达到位移安全范围、造价合理以及施工方便这三个条件^[2]。设计的原则首先要考虑变形传递过程的连贯性，防止支护系统某个地方的刚度突然变化而导致应力集中，同时要考虑到软土流动可能带来的长期位移，留出一定的余量。因为软土的参数变化比较大，设计时要建立应对风险的余量机制，比如通过动态调整安全系数来应对土体参数的不确定性，保证支护系统在极端的水文条件下也能有应对变形的能力。这种设计思路要求工程师改变传统的静态计算想法，把时间因素考虑到系统稳定性的评估中去。

（二）支护结构选型优化

选择支护类型要根据基坑的深度、周边环境的敏感程度以及软土的分层特点进行多方面比较。桩锚结构适合开挖深度较大且需要严格控制水平位移的情况，但如果它的锚固段穿过软土层，就可能存在预应力损失的风险，这时可以考虑用扩大头锚索来增强抗拔力。内支撑体系在控制坑底隆起方面更有效，特别是当基坑平面规则时，可以通过环形支撑形成封闭的刚度，但要注意防止支撑的温度应力和软土的蠕变相互影响。对于靠近已有建筑的敏感区域，可以尝试排桩和旋喷桩止水的组合形式，利用截水帷幕减少地下水渗透对变形的影响。选择类型时要综合考虑施工设备的进入条件和工期限制，比如锚索施工可能会受到地下管线的限制而不得不改用内支撑方案。

（三）设计参数优化

支护桩参数调整要着重处理好嵌入深度和桩直径之间的效果均衡问题，嵌入深度不够可能会让坑底泥土凸起超过标准，嵌入太深则会提高成本还可能引发深层泥土的扰动。数字模拟表明，把桩的间隔缩小到三倍桩径时，能明显让支护的连续性变好，但会降低施工的速度。在锚杆参数设计里，倾斜角度的选择对控制变形非常关键，在二十五到三十五度的范围能最大程度利用泥土的抗剪能力，而锚固部分的长度需要超过潜在滑动面深度的两倍以上，才能发挥持续的锚固作用。内支撑调整要注意刚度匹配的问题，第一道支撑位置太高会减弱顶部的约束效果，太低可能会让中间部分的变形更严重，合理的方案是让支撑的轴线和最大弯矩的截面重合。所有参数的改变都要同时检验群桩的影响和空间共同变形的情况，防止局部调整导致整个系统失去平衡。

（四）施工过程优化

开挖时每层的厚度直接关系到应力释放的速度，在软土较厚的地区，最好把每层开挖的深度控制在支撑间距的三分之二以内，并且在每层开挖后的二十四小时内完成相应的支护施工，这样做可以缩短软土没有支撑暴露在外发生流变的时间。开挖的顺序应按照“先挖角落再挖中间”的原则，利用基坑的空间作用来抑制中间部分变形的发展。当使用锚索进行支护时，预张拉的时机要和泥土的蠕变阶段相配合，通常在开挖面暴露后的十二小时内施加百分之七十的设计荷载，剩下的荷载在变形趋于稳定后再补充。监测数据的反馈机制要贯穿整个施工过程，比如当水平位移的速度连续三天超过预警值时，需要马上启动增加支撑或注浆加固的方案^[3]。施工调整的本质是对时间和空间资源进行高精度的配置，它的效果直接影响到设计目标的实现质量。

结语

厚软土基坑支护结构的变形在时间和空间上有明显的不同，一开始的应力释放和长期的流变作用是主要原因，水平和竖向变形的不均匀特点需要结合地质分层和水文条件进行细致分析。选择支护类型时，要同时考虑软土的特性和基坑的形状限制，采用组合结构可以发挥共同抵抗变形的优势；设计参数需要根据变形的敏感程度进行分级优化，像桩的直径、锚杆的角度和支撑的刚度等关键变量，直接影响控制效果。未来需要深入研究流变和损伤相互耦合的模型，探索利用智能监测来驱动动态反演的设计方法，推动支护体系从根据经验预先设计向实时调整转变，为应对极端情况提供可靠保障。

参考文献

[1] 任辉,韩少泽.软土地区基坑支护结构应力变形研究[J].江西建材,2025,(01):213-216.

[2] 陆新宇.软土地区泵站基坑支护结构应力变形分析[J].水利规划与设计,2024,(04):100-106.

[3] 钟智勇.软土地区深基坑支护结构变形监测[J].江西建材,2023,(06):196-198.

  王小庆（出生：1982.8-至今），女，汉族，山西省汾西县人，一级建造师，一级造价师，研究生，讲师。

山西职业技术学院、建筑工程系

研究方向：岩土工程的教学与科研工作。