基坑開(kāi)挖對(duì)基坑下方及基坑側(cè)方變形影響分析

1、基坑開(kāi)挖對(duì)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(jì)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(diǎn)心得 杭州九沙河跨地鐵節(jié)點(diǎn)分析 杭州杭政儲(chǔ)出(2014)16號(hào)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(diǎn)心得 杭州九沙河跨地鐵節(jié)點(diǎn)分析 杭州杭政儲(chǔ)出(2014)16號(hào)地塊鄰地鐵分析 Midas GTS工程應(yīng)用情況介紹杭州地鐵1號(hào)線 武林廣場(chǎng)站上蓋物業(yè)綜合體項(xiàng)目 Midas GTS工程應(yīng)用情況介紹杭政儲(chǔ)出（2013）48號(hào)地塊綜合體項(xiàng)目 Midas GTS工程應(yīng)用情況介紹九沙河跨地鐵節(jié)點(diǎn)分

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

3、基坑分析中幾點(diǎn)心得自動(dòng)連接&布爾運(yùn)算析取網(wǎng)格生成網(wǎng)格Midas GTS在基坑分析中幾點(diǎn)心得分析能力進(jìn)一步加強(qiáng)后處理選擇豐富Midas GTS在基坑分析中幾點(diǎn)心得 Midas GTS工程應(yīng)用情況介紹 Midas GTS在基坑分析中幾點(diǎn)心得 杭州九沙河跨地鐵節(jié)點(diǎn)分析 杭州杭政儲(chǔ)出(2014)16號(hào)地塊鄰地鐵分析杭州九沙河跨地鐵節(jié)點(diǎn)分析地鐵一號(hào)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(hào)線喬司南站客運(yùn)中心站段隧道平面呈71從河道下方穿過(guò)。核心區(qū)杭州九沙河跨地鐵節(jié)點(diǎn)分析核心區(qū)詳圖抗拔樁&圍護(hù)樁土體加固區(qū)杭州九沙河跨地鐵節(jié)點(diǎn)分析剖面詳圖杭州九沙河跨地鐵節(jié)點(diǎn)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(hào)巖土名稱(chēng)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(diǎn)分析土層參數(shù) 勘察報(bào)告給出的變形參數(shù)是壓縮模量，壓縮模量的計(jì)算中考慮了很大一部分塑性變形。類(lèi)似基坑開(kāi)挖過(guò)程中，絕大部分土體處于卸荷狀態(tài)，因此，實(shí)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(shí)土體中，剛度在很大程度上依賴(lài)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(shí)，剛度是一個(gè)常數(shù)值，故采用修正Mohr-Coulomb模型，增加了一個(gè)彈性模量增量Eincr來(lái)修正這個(gè)缺陷。在本次計(jì)算中，采用E=Es；Eincr=0.5E(/m)。杭州九沙河跨地鐵節(jié)點(diǎn)分析本構(gòu)模型選擇及參數(shù)選取名稱(chēng)材料類(lèi)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(diǎn)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(chǎng)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(kāi)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(diǎn)分析杭州九沙河跨地鐵節(jié)點(diǎn)分析開(kāi)挖工況杭州九沙河跨地鐵節(jié)點(diǎn)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(jìn)一步加大到3.52mm。杭州九沙河跨地鐵節(jié)點(diǎn)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(kāi)挖完成后15區(qū)開(kāi)挖完成后，基坑由于分塊開(kāi)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(diǎn)分析611區(qū)開(kāi)挖完成后由于開(kāi)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(kāi)挖1）1.62-1.82/+2.401.90-2.51工況7 （開(kāi)挖2）1.63-1.83/+2.

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

11、/+2.23工況16（開(kāi)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(diǎn)分析杭州九沙河跨地鐵節(jié)點(diǎn)分析左線隧道豎向位移沿長(zhǎng)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(diǎn)分析右線隧道豎向位移沿長(zhǎng)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(diǎn)分析降水工況中隧道整體沉降約2mm，對(duì)控制隧道隆起有利。沉降量隨著降水深度增加而增加。在開(kāi)挖分塊15過(guò)程中，因開(kāi)挖范圍很小，對(duì)隧道變形的影響

12、較小。在開(kāi)挖分塊611過(guò)程中，隧道變形相對(duì)較大，部分工況最大變形量達(dá)1mm，施工過(guò)程中可考慮進(jìn)一步減小分塊范圍。鋼錠壓重對(duì)控制隧道變形起到了良好的作用，應(yīng)按設(shè)計(jì)要求及時(shí)設(shè)置鋼錠。模擬后獲得的經(jīng)驗(yàn) Midas GTS工程應(yīng)用情況介紹 Midas GTS在基坑分析中幾點(diǎn)心得 杭州九沙河跨地鐵節(jié)點(diǎn)分析 杭州杭政儲(chǔ)出(2014)16號(hào)地塊鄰地鐵分析杭政儲(chǔ)出(2014)16號(hào)地塊鄰地鐵分析 項(xiàng)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(chǎng)設(shè)二層大底盤(pán)連通式地下車(chē)庫(kù)。 本基坑平面尺寸：15396m；基坑總面積：約14374； 基坑周長(zhǎng)：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(xiàng)目西南側(cè)江陵路靠近本場(chǎng)地一側(cè)為已運(yùn)行的地鐵一號(hào)線，地鐵盾構(gòu)自北向南穿過(guò)，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(chǔ)出(2014)16號(hào)地塊鄰地鐵分析地鐵一號(hào)線 最初設(shè)計(jì)方擬采用基坑一次性整體開(kāi)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(chǔ)出(2014)16號(hào)地塊鄰地鐵分析 根據(jù)計(jì)算結(jié)果，盾構(gòu)變形11.49mm，水平變形達(dá)11.20mm，一次性開(kāi)挖無(wú)法滿(mǎn)足地鐵保護(hù)要求，故要求采用措施一：分基坑開(kāi)挖。杭政儲(chǔ)出(2

14、014)16號(hào)地塊鄰地鐵分析 分區(qū)開(kāi)挖，圖面北區(qū)大基坑先期開(kāi)挖，采用樁墻結(jié)合一道砼支撐體系；圖面南區(qū)后期開(kāi)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(chǔ)出(2014)16號(hào)地塊鄰地鐵分析 分區(qū)開(kāi)挖，圖面北區(qū)大基坑先期開(kāi)挖，采用樁墻結(jié)合一道砼支撐體系；圖面南區(qū)后期開(kāi)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(chǔ)出(2014)16號(hào)地塊鄰地鐵分析一期工況 分區(qū)開(kāi)挖，圖面北區(qū)大基坑先期開(kāi)挖，采用樁墻結(jié)合一道砼支撐體系；圖面南區(qū)后期開(kāi)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(chǔ)出(2014)16號(hào)地塊鄰地鐵分析二期工況 基坑分期開(kāi)挖后

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

16、圍護(hù)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(chǔ)出(2014)16號(hào)地塊鄰地鐵分析工況初始應(yīng)力場(chǎng)平衡（包括隧道）；工況一激活地下連續(xù)墻，坑內(nèi)被動(dòng)區(qū)加固體工況二小基坑、大基坑開(kāi)挖至第一道支撐底處；工況三設(shè)置支撐工況四大基坑開(kāi)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(kāi)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(kāi)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(chǔ)出(2014)16號(hào)地塊鄰地鐵分析大小基坑開(kāi)挖至第一道支撐底處北側(cè)圍護(hù)變形7

17、.57mm，南側(cè)圍護(hù)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(kāi)挖到底北側(cè)圍護(hù)變形17.58mm，南側(cè)圍護(hù)變形5.56mm。北線最大位移為3.39mm；南線最大位移1.83mm。杭政儲(chǔ)出(2014)16號(hào)地塊鄰地鐵分析大基坑換撐結(jié)束北側(cè)圍護(hù)變形17.6mm；南側(cè)圍護(hù)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(kāi)挖到二道支撐底北側(cè)圍護(hù)變形17.78mm；南側(cè)圍護(hù)變形8.31mm。北線最大位移為4.02mm；南線最大位移2.92mm。杭政儲(chǔ)出(2014)16號(hào)地塊鄰地鐵分析小基坑開(kāi)挖到底北側(cè)圍護(hù)變形17.86mm；南側(cè)圍護(hù)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(hù)變形17.86mm；南側(cè)圍護(hù)變形9.80mm。北線最大位移為4.69mm；南線最大位移3.15mm。杭政儲(chǔ)出(2014)16號(hào)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(kāi)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(kāi)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(kāi)挖2）4.30+0.74/-0.22 2.93 -0.54 工況