基坑开挖对周边环境影响的有限元分析.pdf

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1、基坑开挖对周边环境影响的有限元分析■张志飞[摘要]为了评价基坑围护施工对周边环境的影响，通过边道路和地下管线的开裂等现象也随之增多。本文下车库。高层建筑地下2层，地下车库为1层。有限元分析方法对基坑开挖对周边环境的影响进行了预对基坑开挖工程对周边环境的影响进行了分析，提（2）基坑概况测，判断了基坑开挖对周围环境的影响程度。分析结果可前预判了工程风险，对基坑工程的设计、施工具有基坑东西长均约245m，南北宽约110m，开挖2作为基坑设计依据，也可指导施工。一定的指导意义。面积约为2万m，周长约650m。基坑开挖深度按垫一、工程概况层底标高考虑

2、，开挖深度为5.55m。[关键词]基坑环境影响有限元分析1.结构概况2.周围环境概况（1）主体建筑（1）周边道路随着城市地下空间的开发建设，基坑工程逐渐项目位于上海市浦东新区，该地块用地面积约工程位于上海市区。基坑开挖边线距离用地界22增多，且其规模和深度也在不断增加。同时，基坑3万m，总建筑面积约10万m。主要包括多栋28～线大部分在9.0～12.0m左右。其中，东北角局部开挖引起的邻近建筑物的倾斜、周围地表沉陷及周32层高层建筑、1栋2层配套公建及下设统一的地最近处约4.0m，周边环境具体情况如表1所示。表1周边环境情况编号方位红线到基

3、坑开挖边线最近距离（m）建筑物或道路名称特征1东北9.2经四路规划道路2东南3.9济阳路已有道路3南12.0耀元路规划道路4西21.5济明路已有道路5北8.8通耀路已有道路（2）周边管线400mm的电力、通信、给排水、燃气等市政管道，层灰色淤泥质粉质粘土及第④层灰色淤泥质粘土，基坑周边道路下，管线密布。其中，西侧的距离坑边最近距离约11.7m。基底设置于第③层灰色淤泥质粉质粘土中。场地主4.8m×2.4m合流污水箱涵（距基坑最近距离8.7m）3.场地土层物理力学参数要物理力学指标及基坑设计参数见表2。以及直径1.2m的燃气管道（距基坑最近距

4、离26.5m）基坑开挖深度范围内，所涉及土层主要为第①需要重点保护。另外，周边道路下分布有直径200～层杂填土、第②层褐黄～灰黄色色粉质粘土、第③表2基坑设计土工参数土层厚度重度三轴固结不排水渗透系数土层名称3编号h（m）ã（kN/m）ck（kPa）ôk（°）K（cm/s）①杂填土3.317.08.08.0②粉质粘土1.218.321.020.75.0E-06③淤泥质粉质粘土4.717.310.018.04.0E-05④淤泥质粘土9.216.612.013.43.0E-07二、计算和分析规模，采取二维有限元平面应变模型进行了分析。型宽度及高

5、度均大于10倍基坑开挖深度，分析模型1.分析模型基坑围护分析过程中，针对不同分析对象，采的竖向临空面采用全自由度约束，底部和侧面采用综合考虑分析问题的合理性、计算速度和模型用不同的单元类型和本构关系，具体详见表3，模固定约束，分析单元类型与本构模型见表3。表3分析单元类型与本构模型对象单元类型本构模型土体15节点三角形单元HS硬化土模型钻孔灌注桩梁单元线弹性支撑杆单元线弹性桩土接触面接触面单元库仑准则计算分析几何模型根据基坑围护形式、开挖深坑变形很小；工况2、4不产生变形；工况3、5，度以及周边环境特点，重点分析基坑开挖对邻近道即：基坑开挖

6、至坑底和拆除第一道支撑时，产生的路和管线的影响。尤其西侧基坑边线距邻近管线较变形相对较大。其中，拆除第一道支撑后，产生变近，该处应重点分析。形最大，故主要给出工况5分析的结果：基坑边地分析模型：基坑围护形式为灌注桩，设一道水表沉降最大值13.6mm，距坑边距离1.8m。土体沉平支撑，围护桩长14.5m，开挖深度5.55m。降云图分别如图1所示。2.模拟工况图2合流污水箱涵变形图根据基坑开挖顺序，模拟如下几个工况：②燃气管线（ö1200mm，埋深2.4m，距坑边工况1：基坑开挖至支撑底（-1.0m）；26.5m）工况2：设第一道支撑（-0.6

7、5m）；ö1200mm燃气管线的变形计算结果如图3所示，工况3：连续开挖到基坑底（-5.55m）；最大水平位移1.0mm，最大沉降0.7mm。工况4：浇筑底板，设第二道支撑（换撑，-4.2m）；图1土体沉降位移云图工况5：拆除第一道支撑。（2）周边环境影响分析3.分析结果①合流污水箱涵（4.8m×2.4m，埋深3.2m，（1）围护结构及土体变形距坑边8.7m）分析基坑开挖对场地西南侧合流污水箱涵、煤合流污水箱涵变形计算结果如图2所示，最大气管线等的影响。根据有限元分析结果，工况1基水平位移2.3mm，最大沉降3.4mm。图3燃气管线变形图1

8、52城市建筑┃地基•基础┃URBANISMANDARCHITECTURE┃SUBGRADE•FOUNDATION③周边道路④其他地下管线周边道路沉降计算结果见表4。场地周边道路下