某高层地下室基坑开挖过程变形特性分析.pdf

用户·施工CONSUMERSCONSTRUCTION

某高层地下室基坑开挖过程变形特性分析

刘志

（上海交通建设总承包有限公司，上海200120）

摘要：基坑开挖卸载会破坏原有地应力平衡，扰动周边土层，对基坑结构及周边环境产生影响。基于此，依托某

高层地下室基坑开挖项目，通过有限元软件建立基坑模型，模拟基坑开挖过程，对基坑开挖过程中基坑及地表变

形进行分析。研究结果表明：三处关键部位的变形量均与基坑开挖深度成正比，开挖完成后的变形峰值分别达到

21.86mm、24.9mm及32.10mm，符合规范控制要求。基坑两侧未开挖土体的主动土压力，是造成地下连续墙及坑

底土体变形的主要原因；坑内外土体的应力失衡是造成坑外地表沉降的主要原因。

关键词：基坑开挖；地下连续墙位移；地表沉降；坑底隆起

0引言用明挖法施工，地下连续墙打设深度27m，以粉砂层作

随随着我国经济的飞速发展，高层建筑日趋复杂，为持力层，墙端进入持力层3m。

基坑逐渐向“更深、更大”的方向发展，这也给深基坑坑内共设3道支撑，第一道撑为混凝土支撑，第二

设计和施工带来了极大的挑战[1]。同时，基坑尺寸、地道撑及第三道撑均为钢支撑。分3层对基坑进行开挖，

质条件、周边环境等因素均会给基坑施工带来显著影响。第一层开挖深度10m，第二层及第三层开挖深度均为

合理的基坑设计则能很好的控制基坑自身变形，减小对3m。根据前期工程地质勘察，查明该处场地的土层分布

周边环境的影响。从上至下分别是填土层、淤泥质粉质黏土层、粉砂层。

近年来，不少学者通过数值模拟、现场监测等手段

对此开展了一系列的研究。董和平等[2]以某采用咬合桩2三维数值模型

支护结构的深基坑工程为例，通过Abaqus有限元软件建2.1模型建立

立三维基坑模型，分析了咬合桩不同支护参数对桩身变根据基坑支护设计及现场勘察报告，建立基坑模型，

形、地表沉降、坑底隆起的影响。朱朋佳等[3]依托某深对基坑开挖过程中地下连续墙、坑外地表及坑底土体的

基坑工程，建立了基坑-桩基耦合模型，分析了基坑开变形行为进行分析。其中土体以及地下连续墙采用软件

挖对临近高架桩的变形影响，结合现场监测试验，评估内置的15节点平面应变单元进行建模，混凝土支撑及钢

了基坑施工的安全影响。王羽等[4]以南京轨道交通5号支撑采用锚杆单元进行建模。

线九龙湖站为背景，计算了开挖过程中的围护结构侧移模型边界条件假定如下：模型表面为完全自由边

量、坑底隆起值与基坑周边地表沉降量，结果表明，坑界；模型侧面为径向自由、法向固定边界；模型底部为

底隆起最大值为24mm，围护结构最大侧位移发生位置位完全固定边界。对整个模型进行网格划分，且地连墙与

于基坑最大开挖深度的0.7处。土层接触部位网格局部加密，共划分1928个单元，3658

本文以某高层地下室基坑为工程背景，通过有限元个节点，建立的有限元模型如图1所示。

分析软件plaxis2D，对基坑开挖过程中的地下连续墙侧地连墙内支撑

填土层

向变形、坑外地表沉降及坑底隆起特性进行了分析，以

期为该工程的设计及施工过程提供参考。淤泥质粉质黏土层

1工程概况粉砂层