基坑开挖对隧道稳定性影响的数值分析-论文.pdf

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1、第4O卷第l8期山西建筑Vo1．40No．1820l4年6月SHANXIARCHITECTUREJun．2014·83·文章编号：1009—6825(2014)18—0083—03基坑开挖对隧道稳定性影响的数值分析王幸林(中煤科工集团重庆设计研究院有限公司，重庆400016)摘要：结合江苏银行苏州分行园区办公大楼基坑工程，利用有限元软件ANSYS建立了三维计算模型，对基坑的开挖、围护引起临近的地铁隧道的变形性状进行了三维非线性有限元分析，从隧道的垂直沉降、水平方向变形等角度探讨了基坑开挖、围护对临近地铁隧道的影响，分析方法和所

2、得结论可为该工程的设计与施工提供有益的科学依据。关键词：基坑工程，围护，ANSYS，隧道，有限元中图分类号：TU463文献标识码：A向上z轴正方向。计算模型单元数为58196；节点数为60122；如0引言图1所示。随着城市的发展，近年来地铁在我国各大城市迅速兴建，与计算模型的底部采用全约束，侧面采用法向约束，地表均布此同时，地铁沿线的各种工程项目的数量和规模也迅速增加，地荷载为35kPa。铁隧道的安全性不可避免地会受到周边沿线各种工程活动影响。2．2计算参数选取临近建筑物深基坑开挖工程是较常见的对隧道影响的因素之一。1)各土层

3、计算参数见表1。位于已建地铁隧道附近的深基坑开挖工程，由于开挖引起坑内土表1各土层物理力学参数表体回弹和周边地层位移和沉降，隧道结构在单侧卸荷的情况下，重度压缩模量压缩系数渗透系数粘聚力摩擦角原有的受力平衡状态受到影响，隧道结构将产生较大变形，如果坛—kN／m3MPaMPa一1m／skPa(。)变形超出规范允许范围，将严重影响地铁的正常运营和稳定性。119．96．170．2855．0E一0724．8514．88219．35．5O0．3391．OE一0534．I816．12为此，施工过程中必须严密监测隧道结构的变形。3l8．74

4、．070．4831．5E一0526．114．29本文采用ANSYS有限元程序，考虑实际施工分步开挖的影4l9．29．440．2O71．0E—O327．5730．2O响和土体与支护结构的相互接触作用等因素，对江苏银行苏州分5l9．24．60O．4231．0E—o526．6l14．81行园区办公大楼基坑工程进行了全三维非线性有限元分析。该620．O7．2O0．2365．0E一0725．3015．57719．35．520．3371．OE一0526．8616．34分析方法和所得结论可为该工程的设计与施工提供有益的科学8l9．4100．

5、1823．0E—O32831．5依据。2)基坑支护与支撑结构参数见表2，表3。1工程概况表2挡土结构参数表1．1工程概况及其周边环境型号截面形式桩长／m弹模／Pa泊松比拟建中的江苏银行苏州分行园区办公大楼，位于苏州工业园地下连续墙1000mm厚33．43e100．2l钻孔灌注桩61050@125031．43elO0．2l区，被苏雅路、星汉街、苏华路三条市政路半环抱。场地总占地面外侧搅拌桩36850@120024．58e70．3积约5120m，拟建建筑物主楼为地上23层，地下3层。该工程内侧搅拌桩36850@120023．58e

6、70．3基坑面积约为3892．7m，长71。1m，宽24．75m。基坑开挖深度表3支撑结构参数表为17m，基坑安全等级为一级。基坑到地铁主体结构的外轮廓线支撑体系围檩主撑联系梁距离为13．5m。标高／m—1．6一1．6一1．6第一道弹犊

7、／Pa2．50elO2．10elO2．o0el01．2场地的工程地质条件泊松比0．210．2l50．2l5拟建场地属长江三角洲太湖流域冲湖积相堆积平原，地貌形标高／m一7．8—78—7．8态单一，水系发育。场地内对工程建设有影响的地下水主要为潜第二道弹模／Pa2．50elO2．1Oel02．0

8、0el0泊松比0．2l0．215O．2l5水、微承压水及第1承压水(上段)。标高／m—l3．6～13．6—13．61．3基坑支护方案第三道弹模／Pa2．50elO2．10elO2．o0elO该基坑围护方案主要包括竖向和水平支撑系统，这些围护结泊松比0．210．2l50．215构之间相互连接，共同作用，形成一个整体，共同维护基坑的稳3)地铁隧道结构及其材料参数见表4。定。水平支撑体系共设置三道水平钢筋混凝土支撑，采用现浇混表4地铁隧道材料参数凝土板，厚度300mm。竖向支撑采用双排三轴水泥土搅拌桩作为位置截面尺寸／m埋深／m弹模

9、／Pal泊松比左线外径6．2内径5．58．773．45e10l0．16防渗帷幕隔断坑内外的地下水，并采用钻孔灌注桩作为围护桩。右线外径6．2内径5．59．043．45elOl0．162三维有限元分析4)底板结构、楼板和边墙及其材料参数见表5。2．1计算模型与计算范围2．3开挖