基坑开挖影响分析结果.docx
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基坑开挖影响分析结果
5号线星塘街站基坑开挖对临近基础影响分析
一、工程概况
城市中地铁车站的深基坑具有面积大、开挖深的特点,基坑开挖导致周围土体的水平位移对基坑周边建筑物或构筑物基础的影响必然存在。
苏州市轨道交通5号线星塘街站的基坑开挖深度达25m左右,且场地内土层主要为黏土、粉质黏土、粉土等,基坑的东南角有一铁塔,位置在星塘街与苏州大道交口南侧,铁塔四角均为水泥墩台,分四层,墩柱基础深2.5m,此外,基坑的西南角方向有一三孔连续刚构桥,即翠园路跨娄斜江桥,位置在翠园路(苏州大道)与星塘街交口西侧,桥梁基础为整板砼基础。
本分析采用有限元分析软件ABAQUS进行,ABAQUS功能强大,为土、岩石等地质材料提供了多种弹塑性本构模型,分析结果具有足够的可靠性。
分析主要集中在基坑开挖对临近基础位移的影响,因为铁塔基础和桥梁整板基础均可视为刚性浅基础,基坑开挖导致土体位移将主要引起基础位移的变化,而基础受到的附加弯矩和应力可忽略。
二、模型建立
本分析沿基坑东西方向做一剖面进行分析,ABAQUS采用2DPlanar建模,各土层均采用Drucker-Prager本构模型,混凝土支撑、钢支撑、地下连续墙、桥梁整板基础以及铁塔基础均采用线弹性本构模型,土体、地下连续墙和基础的单元类型均为CPS4R,支撑单元类型为B21,土层地质参数如表1所示。
各结构的尺寸均为实际尺寸,铁塔基础距离基坑边缘19m,桥梁基础距离基坑边缘取20m,详见相关资料。
基坑开挖分六次进行,前四次开挖后随即设立支撑,从上至下依次为混凝土支撑、钢支撑、钢支撑、混凝土支撑。
基础与土体、地连墙与土体之间采用Interaction,摩擦系数为0.3,支撑与地连墙之间采用Tie连接。
土体模型的顶面设为自由界面,底面固定约束,左右边界为水平约束。
划分土体网格时,对开挖部分和基础部分的土体进行了加密划分网格。
整体模型(开挖后)如图1所示。
表1各土层地质参数
土层编号
土层厚度/m
土性描述
弹性模量/MPa
泊松比
密度
/(kN/m3)
①1
2.36
杂填土
10
0.4
18.0
③1
5.90
粉质黏土
36
0.3
19.8
③2
2.30
粉质黏土
32
0.3
19.3
④1
4.80
粉质黏土
30
0.3
19.0
⑤1
10.90
粉质黏土
29
0.3
19.0
⑥1
5.10
粉质黏土
42
0.3
20.1
⑥2
3.20
粉质黏土夹粉土
34
0.3
19.5
⑦3
23.00
粉质黏土
30
0.3
19.0
⑧1
7.00
粉质黏土
35
0.3
19.5
图1整体模型(开挖后)
三、分析结果
本分析从ABAQUS分析结果中提取基坑开挖过程中整体模型的位移云图变化,以及水平和竖向位移的变化值。
图2-1~图2-7为每次开挖后的整体位移云图,图3-1~图3-7为每次开挖后的水平位移云图,图4-1~图4-7为每次开挖后的竖向位移云图。
图5、图6和图7分别为开挖结束后基础的位移云图、水平和竖向位移云图。
图2-1
图2-2
图2-3
图2-4
图2-5
图2-6
图2-7
图3-1
图3-2
图3-3
图3-4
图3-5
图3-6
图3-7
图4-1
图4-2
图4-3
图4-4
图4-5
图4-6
图4-7
图5位移云图
图6水平位移云图
图7竖向位移云图
通过ABAQUS提取基坑开挖结束后桥梁整板基础和铁塔基础的水平和竖向位移的最大值、最小值和平均值,如表2所示。
表2基坑开挖后基础位移
基础类型
水平位移/mm
竖向位移/mm
最大值
最小值
平均值
最大值
最小值
平均值
桥梁整板基础
6.6
2.2
5.4
12.2
10.6
11.4
铁塔基础(左)
6.0
11.9
铁塔基础(右)
5.5
9.2
由表2可知,桥梁基础水平位移最大值6.6mm,平均值为5.4mm,竖向位移最大值12.2mm,平均值为11.4mm;铁塔基础水平位移最大值6.0mm,平均值为5.8mm,竖向位移最大值为11.9mm,平均值为10.6mm。
综上,基坑开挖对临近基础的影响在容许的范围内,可按相关设计图纸进行施工。
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