基坑開挖對基坑下方及基坑側(cè)方變形影響分析

1、基坑開挖對基坑下方及基坑側(cè)方盾構(gòu)隧道變形影響分析童 磊浙江省建筑設(shè)計研究院結(jié)構(gòu)與巖土工程研究室 Midas GTS工程應(yīng)用情況介紹 Midas GTS在基坑分析中幾點心得 杭州九沙河跨地鐵節(jié)點分析 杭州杭政儲出(2014)16號地塊鄰地鐵分析 Midas GTS工程應(yīng)用情況介紹 Midas GTS在基坑分析中幾點心得 杭州九沙河跨地鐵節(jié)點分析 杭州杭政儲出(2014)16號地塊鄰地鐵分析 Midas GTS工程應(yīng)用情況介紹杭州地鐵1號線 武林廣場站上蓋物業(yè)綜合體項目 Midas GTS工程應(yīng)用情況介紹杭政儲出（2013）48號地塊綜合體項目 Midas GTS工程應(yīng)用情況介紹九沙河跨地鐵節(jié)點分

2、析 Midas GTS工程應(yīng)用情況介紹杭政儲出（2014）16號地塊綜合體項目 Midas GTS工程應(yīng)用情況介紹 Midas GTS在基坑分析中幾點心得 杭州九沙河跨地鐵節(jié)點分析 杭州杭政儲出(2014)16號地塊鄰地鐵分析Midas GTS在基坑分析中幾點心得便捷的CAD導(dǎo)入Midas GTS在基坑分析中幾點心得豐富的模型選擇庫Midas GTS在基坑分析中幾點心得豐富的模型選擇庫Midas GTS在基坑分析中幾點心得方便的材料導(dǎo)入Midas GTS在基坑分析中幾點心得前處理強大平面單元擴展法（2D3D）Midas GTS在基坑分析中幾點心得前處理強大實體建模法（3D）Midas GTS在

3、基坑分析中幾點心得自動連接&布爾運算析取網(wǎng)格生成網(wǎng)格Midas GTS在基坑分析中幾點心得分析能力進一步加強后處理選擇豐富Midas GTS在基坑分析中幾點心得 Midas GTS工程應(yīng)用情況介紹 Midas GTS在基坑分析中幾點心得 杭州九沙河跨地鐵節(jié)點分析 杭州杭政儲出(2014)16號地塊鄰地鐵分析杭州九沙河跨地鐵節(jié)點分析地鐵一號線規(guī)劃九沙河上部覆土 九沙河工程位于九堡北單元,緊鄰河道與稼東路相交位置，地鐵一號線喬司南站客運中心站段隧道平面呈71從河道下方穿過。核心區(qū)杭州九沙河跨地鐵節(jié)點分析核心區(qū)詳圖抗拔樁&圍護樁土體加固區(qū)杭州九沙河跨地鐵節(jié)點分析剖面詳圖杭州九沙河跨地鐵節(jié)點分析1-2

4、 雜填土1-3 素填土2-1 砂質(zhì)粉土2-2 砂質(zhì)粉土2-3 砂質(zhì)粉土夾粉砂2-4 粉砂2-5 粘質(zhì)粉土夾砂質(zhì)粉土5-1 淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土夾粉土土層概要層號巖土名稱重度KN/m3孔隙比e含水量%固結(jié)快剪地基承載力特征值fakKPaCkPa1耕土(17.5)80 2雜填土(18.0)80 3素填土(18.0)80 4河塘淤泥(14.0)401砂質(zhì)粉土19.4 0.757 26.4 5.5 27.5 110 2砂質(zhì)粉土19.4 0.750 26.3 5.5 28.0 120 3砂質(zhì)粉土夾粉砂19.5 0.714 24.5 4.5 30.0 160 4粉砂19.6 0.696 24.1 4.0 33.

5、0 200 5粘質(zhì)粉土夾砂質(zhì)粉土18.8 0.883 31.0 8.0 27.0 140 1淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土夾粉土17.9 1.101 38.0 12.5 15.0 90 2淤泥質(zhì)粘土17.0 1.390 48.1 20.0 11.0 80 灰色粉質(zhì)粘土18.4 0.939 31.2 21.0 18.0 140 含砂粉質(zhì)粘土20.1 0.642 22.1 25.0 21.1 220 杭州九沙河跨地鐵節(jié)點分析土層參數(shù) 勘察報告給出的變形參數(shù)是壓縮模量，壓縮模量的計算中考慮了很大一部分塑性變形。類似基坑開挖過程中，絕大部分土體處于卸荷狀態(tài)，因此，實際巖土體的彈性模量要大于壓縮模量，與回彈模量相近，土

6、體的彈性模量與埋深密切相關(guān) 在真實土體中，剛度在很大程度上依賴于應(yīng)力水平，這就意味著剛度通常隨著深度的增加而增加，即深層土比淺層土具有更大的剛度。當(dāng)使用Mohr-Coulomb模型時，剛度是一個常數(shù)值，故采用修正Mohr-Coulomb模型，增加了一個彈性模量增量Eincr來修正這個缺陷。在本次計算中，采用E=Es；Eincr=0.5E(/m)。杭州九沙河跨地鐵節(jié)點分析本構(gòu)模型選擇及參數(shù)選取名稱材料類型彈性模量E（*104MPa）EA（kN/m）EI（kN*m2/m）泊松比抗拔樁彈性3.001.2E+071.6E+050.2底板彈性3.002.3E+071.1E+060.2襯砌彈性3.251.

7、14E+071.16E+050.2材料取值參數(shù)表杭州九沙河跨地鐵節(jié)點分析圖8.1.4 模型網(wǎng)格劃分和邊界條件工況一初始應(yīng)力場平衡（包括隧道）工況二原堆土從10.0m高程卸載至8.0m高程，并堆填另一塊從6.0m標(biāo)高至8.0m高程工況三攪拌樁、抗拔樁施工工況四地下水位降至1.0m高程工況五堆土卸載至標(biāo)高6.0m工況六工況十七111區(qū)塊分塊開挖、加鋼錠、底板工況十八鋼錠堆載移除施工步驟一覽表杭州九沙河跨地鐵節(jié)點分析杭州九沙河跨地鐵節(jié)點分析開挖工況杭州九沙河跨地鐵節(jié)點分析8m以上標(biāo)高土體卸除后變形西側(cè)卸土區(qū)域，坑底處土體隆起7.1mm，東側(cè)堆載區(qū)域，坑底處土體沉降4.76mm。左線因卸土隆起，最大隆

8、起量3.25mm；右線因堆土沉降，最大沉降量1.72mm。降水至-1.0m處變形降水區(qū)域盾構(gòu)平均沉降約2mm，左線最大隆起量減小為1.24mm，并有部分管片沉降2.35mm；右線沉降進一步加大到3.52mm。杭州九沙河跨地鐵節(jié)點分析6m以上標(biāo)高土體卸除后變形土體卸除使盾構(gòu)上抬0.71.2mm；左線最大隆起量增大至2.47mm，部分管片沉降減小至1.66mm；右線最大沉降量減小至2.38mm。15區(qū)開挖完成后15區(qū)開挖完成后，基坑由于分塊開挖面積小，坑底土體隆起量平均值在0.7mm。盾構(gòu)左線、右線變形均不明顯。杭州九沙河跨地鐵節(jié)點分析611區(qū)開挖完成后由于開挖土體位于基坑正上方，坑底土體隆起量平

9、均值在1.5mm。左線隆起由2.55增至6.78mm；右線隆起由0.01增至3.15mm?？拥茁∑鹆考s為0.5mm，左線最終隆起7.48mm，沉降0.74mm，水平位移2.82mm；右線最終隆起3.81mm，沉降1.48mm，水平位移2.97mm。鋼錠移除后左線右線水平變形豎向變形水平變形豎向變形工況2 （堆土清除1）1.39+3.251.53-1.72工況4 （降水）1.32-2.35/+1.241.80-3.52工況5 （堆土清除2）1.64-1.66/+2.471.93-2.38工況6 （開挖1）1.62-1.82/+2.401.90-2.51工況7 （開挖2）1.63-1.83/+2.

10、451.86-2.52工況8 （開挖3）1.62-1.82/+2.481.82-2.49工況9 （開挖4）1.54-1.81/+2.521.77-2.48工況10（開挖5）1.65-1.81/+2.551.76-2.46工況11（開挖6）1.64-0.87/+2.651.79-2.44/+0.01工況12（開挖7）2.23-1.01/+4.391.99-1.68/+0.72工況13（開挖8）2.15-0.90/+4.341.98-1.76/+0.92工況14（開挖9）2.49-0.94/+5.542.24-1.67/+1.71工況15（開挖10）2.44-0.93/+5.852.32-1.68

11、/+2.23工況16（開挖11）2.72-0.93/+6.782.80-1.67/+3.15工況17（鋼錠移除）2.82-0.74/+7.482.97-1.48/+3.81注：數(shù)值單位mm；+表示隆起，-表示沉降盾構(gòu)管線各工況位移變化表杭州九沙河跨地鐵節(jié)點分析杭州九沙河跨地鐵節(jié)點分析左線隧道豎向位移沿長度方向變化圖（橫坐標(biāo)單位：m；縱坐標(biāo)單位mm）杭州九沙河跨地鐵節(jié)點分析右線隧道豎向位移沿長度方向變化圖（橫坐標(biāo)單位：m；縱坐標(biāo)單位mm）杭州九沙河跨地鐵節(jié)點分析降水工況中隧道整體沉降約2mm，對控制隧道隆起有利。沉降量隨著降水深度增加而增加。在開挖分塊15過程中，因開挖范圍很小，對隧道變形的影響

12、較小。在開挖分塊611過程中，隧道變形相對較大，部分工況最大變形量達1mm，施工過程中可考慮進一步減小分塊范圍。鋼錠壓重對控制隧道變形起到了良好的作用，應(yīng)按設(shè)計要求及時設(shè)置鋼錠。模擬后獲得的經(jīng)驗 Midas GTS工程應(yīng)用情況介紹 Midas GTS在基坑分析中幾點心得 杭州九沙河跨地鐵節(jié)點分析 杭州杭政儲出(2014)16號地塊鄰地鐵分析杭政儲出(2014)16號地塊鄰地鐵分析 項目位于杭州市濱江區(qū)，地塊北側(cè)為丹楓路，西側(cè)為江陵路，南側(cè)及東側(cè)為規(guī)劃道路。地塊呈近矩形，全場設(shè)二層大底盤連通式地下車庫。 本基坑平面尺寸：15396m；基坑總面積：約14374； 基坑周長：約485m。本工程0.0

13、0相當(dāng)于黃海高程6.90m，挖深為10.25m。 擬建項目西南側(cè)江陵路靠近本場地一側(cè)為已運行的地鐵一號線，地鐵盾構(gòu)自北向南穿過，地鐵隧道為盾構(gòu)管片隧道，直徑為6.2m，壁厚350mm。該側(cè)地下室外墻距離地鐵盾構(gòu)為10m左右，本工程范圍內(nèi)盾構(gòu)頂部埋深約10.715.7m 。杭政儲出(2014)16號地塊鄰地鐵分析地鐵一號線 最初設(shè)計方擬采用基坑一次性整體開挖，樁墻結(jié)合二道砼支撐體系，沿地鐵側(cè)采用800厚地連墻+隔離樁。杭政儲出(2014)16號地塊鄰地鐵分析 根據(jù)計算結(jié)果，盾構(gòu)變形11.49mm，水平變形達11.20mm，一次性開挖無法滿足地鐵保護要求，故要求采用措施一：分基坑開挖。杭政儲出(2

14、014)16號地塊鄰地鐵分析 分區(qū)開挖，圖面北區(qū)大基坑先期開挖，采用樁墻結(jié)合一道砼支撐體系；圖面南區(qū)后期開挖，采用樁墻結(jié)合二道砼支撐體系；沿地鐵側(cè)采用1000厚地連墻。杭政儲出(2014)16號地塊鄰地鐵分析 分區(qū)開挖，圖面北區(qū)大基坑先期開挖，采用樁墻結(jié)合一道砼支撐體系；圖面南區(qū)后期開挖，采用樁墻結(jié)合二道砼支撐體系；沿地鐵側(cè)采用1000厚地連墻。杭政儲出(2014)16號地塊鄰地鐵分析一期工況 分區(qū)開挖，圖面北區(qū)大基坑先期開挖，采用樁墻結(jié)合一道砼支撐體系；圖面南區(qū)后期開挖，采用樁墻結(jié)合二道砼支撐體系；沿地鐵側(cè)采用1000厚地連墻。杭政儲出(2014)16號地塊鄰地鐵分析二期工況 基坑分期開挖后

15、，隧道變形大幅下降，由原來的11.49mm降為5.38mm，但水平變形仍為5.30mm，超過地鐵保護要求。故要求采用措施二，小基坑被動區(qū)加固。杭政儲出(2014)16號地塊鄰地鐵分析杭政儲出(2014)16號地塊鄰地鐵分析 為減小隧道變形超過允許值的問題，將二期基坑，即小基坑中增加三軸攪拌樁被動區(qū)加固，如下圖所示。杭政儲出(2014)16號地塊鄰地鐵分析 采用被動區(qū)加固后，隧道變形由原來的5.38mm降為4.69mm，水平變形為4.52mm，符合地鐵保護要求。 故要求采用分基坑開挖+小基坑被動區(qū)加固的施工方案。杭政儲出(2014)16號地塊鄰地鐵分析初始方案（mm）措施一（mm）措施二（mm）

16、圍護變形極值20.179.319.85隧道位移極值11.495.384.69施工措施影響匯總表杭政儲出(2014)16號地塊鄰地鐵分析工況初始應(yīng)力場平衡（包括隧道）；工況一激活地下連續(xù)墻，坑內(nèi)被動區(qū)加固體工況二小基坑、大基坑開挖至第一道支撐底處；工況三設(shè)置支撐工況四大基坑開挖至基坑底工況五大基坑換撐工況六大基坑拆支撐工況七小基坑開挖至第二道支撐底處工況八小基坑設(shè)置第二道支撐工況九小基坑開挖至基坑底工況十小基坑設(shè)置底板工況十一小基坑拆除第二道支撐工況十二小基坑設(shè)置中板及換撐工況十三小基坑拆除第一道支撐施工步驟一覽表杭政儲出(2014)16號地塊鄰地鐵分析大小基坑開挖至第一道支撐底處北側(cè)圍護變形7

17、.57mm，南側(cè)圍護變形3.56mm。北線最大位移為2.07mm；南線最大位移1.16mm。大基坑開挖到底北側(cè)圍護變形17.58mm，南側(cè)圍護變形5.56mm。北線最大位移為3.39mm；南線最大位移1.83mm。杭政儲出(2014)16號地塊鄰地鐵分析大基坑換撐結(jié)束北側(cè)圍護變形17.6mm；南側(cè)圍護變形5.59mm。北線最大位移為3.40mm；南線最大位移2.19mm。小基坑開挖到二道支撐底北側(cè)圍護變形17.78mm；南側(cè)圍護變形8.31mm。北線最大位移為4.02mm；南線最大位移2.92mm。杭政儲出(2014)16號地塊鄰地鐵分析小基坑開挖到底北側(cè)圍護變形17.86mm；南側(cè)圍護變形9

18、.69mm。北線最大位移為4.68mm；南線最大位移3.15mm。小基坑換撐結(jié)束北側(cè)圍護變形17.86mm；南側(cè)圍護變形9.80mm。北線最大位移為4.69mm；南線最大位移3.15mm。杭政儲出(2014)16號地塊鄰地鐵分析北線南線水平變形豎向變形水平變形豎向變形工況2 （大小基坑開挖1）2.03+0.26/-0.08 1.37 -0.20 工況3 （設(shè)置支撐）2.03+0.20/-0.08 1.36 -0.21 工況4 （大基坑開挖2）3.34+0.08/-0.33 2.19 -0.42 工況5 （大基坑換撐）3.34+0.08/-0.33 2.19 -0.42 工況6 （大基坑拆撐）3.35+0.08/-0.33 2.19 -0.43 工況7 （小基坑開挖2）4.30+0.74/-0.22 2.93 -0.54 工況