深大基坑工程开挖对周边建筑物的影响的三维数值分析
基坑工程开挖模拟-ansys三维有限元分析报告
图 9 基坑开挖至基坑底标高时围护桩体 y 方向变形 基坑开挖至基坑底标高时，由竖向档土构件的变形云图可知，围护桩体 x 方向位
图 10 开挖到坑底时东侧“教学楼”的水平位移（m）
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春江学校人防工程（地下停车场）项目
有限元分析
图 11 开挖到坑底时东侧“教学楼”的竖向位移（m） B．“居民楼” 基坑开挖至坑底时场地南侧“居民楼”的水平位移如图 12 所示，沉降如图 13 所 示。 由图 12 计算结果可见，“居民楼”水平位移最大值为 2.0mm，教学楼由于基坑开 挖而产生的倾斜度较小可以忽略。由图 13 得知，“教学楼”的最大沉降发生在离基 坑较近的一侧，最大值仅为 1.56mm。而离基坑较远一侧的沉降为 0.31mm。最大沉降 差为 1.25mm，则相对沉降为 0.025‰。由于居民楼位于两倍的开挖深度以外，结合场 地地层条件较好状况，综上分析基坑开挖对居民楼区的影响比较小。
有限元分析
图 15 开挖到坑底时“春江新城站”水平向位移（m）
图 14 开挖到坑底时“春江新城站”与基坑整体水平向位移（m）
图 16 开挖到坑底时“春江新城站”竖向位移（m）
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春江学校人防工程（地下停车场）项目
有限元分析
4.结论
了设计方案的合理性。
通过建立基坑周边重要保护对象及基坑本体的三维有限元模型，分析基坑开挖对
春江学校人防工程（地下停车场）项目
有限元分析一、前言春江学校人防工程（地下停车场）项目有限元分析
本工程基坑规模较大，属深大基坑，基坑周边与市政道路、建筑物相临，其中包
括基坑北侧距在建的南京地铁 S3 号线春江新城车站，仅为 5 米，对变形控制要求极
高，基坑开挖如造成上述构筑物的变形超出控制指标，将造成较大社会负面影响。因
基坑开挖施工对邻近建筑影响分析及保护措施
基坑开挖施工对邻近建筑影响分析及保护措施摘要：随着现代化经济建设的飞速发展和城市化建设的不断深入，各种大型建筑和高层建筑林立而起。
这些高层建筑已经成为衡量现代化经济水平以及城市发展水平的重要标准。
随着建筑类型不断增加，建筑功能以及建筑安全性要求的不断提升，建筑物的基坑也越来越深。
然而深基坑开挖是一项十分复杂的施工工艺，常常会引起基础沉降，给周边建筑物带来不利影响。
土钉墙支护方案对土体变形控制效果有限，该支护方式下基坑开挖对邻近建筑造成较大变形，难以保证该建筑的安全性；采用隔离桩的加固方案可降低基坑开挖对邻近建筑的影响，其中单排隔离桩可减小邻近建筑46%的沉降值，而双排隔离桩可减小邻近建筑68%的沉降值，效果十分显著。
关键词：基坑开挖；邻近建筑；保护引言随着城市建设的快速发展，周边邻近建筑的深基坑工程越来越多。
由于深基坑的开挖会对土体进行扰动，从而造成基坑内的土体隆起、围护结构的侧向变形及坑周的地表沉降。
其中，坑周的地表沉降必然会对其邻近建筑物造成不利影响，严重时将引起邻近建筑的基础下沉、不均匀沉降，导致建筑物产生开裂或倾斜等问题。
因此，在保证深基坑稳定及安全的同时，如何保证邻近建筑的安全、减小基坑开挖对邻近建筑的影响成为目前亟需解决的问题。
1基坑开挖对建筑物的破坏任何建筑物都有抵抗变形能力以及地表位移的极限，即具有一定的安全系数和结构强度，当建筑物发生的变形在容许变形值范围之内时，则建筑损害不表现出来。
因为各种类型的建筑结构和形式各不相同，因此抵抗变形的能力也不相同。
基坑开挖对建筑破坏的形式主要表现为三种：（1）建筑外观损害。
即基坑开挖造成建筑外观受到影响。
多表现为建筑装修或者填充墙及二次结构轻微开裂或者变形。
建筑外观损害有一个上限值，即素混凝土或砖混墙裂缝宽度1.0mm。
石膏墙裂缝宽度为0.5mm，在这个范围内的损害属于建筑外观损害。
（2）功能损害。
主要是一些影响结构功能实现及使用建筑破坏，如楼板和墙发生倾斜、裂缝展开以及门窗卡住等。
深基坑开挖对邻近地表建筑物变形的影响分析
・
９ ・ ２
２０ １１年 ６ 月
Ｓ ＨＡＮ ＡＲＣ Ｔ Ｃ ＵＲ ＸＩ ＨＩ Ｅ Ｔ Ｅ
山 西 建 筑
Ｖｏ ． ７ Ｎｏ． ６ １３ １
Ｊ ｎ ２ １ ｕ． ０ ｌ
文章编号 ：０ ９ ６ ２ （０ ） ６０ ９ ．２ １０ ・ ８ ５ ２ １ １ ．０ ２ ０ １
０ ７ Ｉ４ ．４ １ ｏ ．２ ０ ７ ６４ ．７
布示意图见图 １ 。
注： 开挖地连墙 。 没有桩
表 ２ 考虑桩时建筑物变形情况
Ｂ ｍ
Ｚ
Ｏ ８ ２６ ．７ ０ Ｏ ９２ ． ５ ０． ８ ０ ４９ ０ ０ ３１ ．３ ６ ０． ７ ８２８ ０ Ｏ９３ ．５ ８
保 为下面 开挖 的基 础 ； 第二 步 ： 在上 面计 算 已有隧道或桩基 、 车站深基坑 工程邻近地表建筑 物等 。这些 近距 移场 ， 留初始应力 场 ， 的基础上 ， 开挖 ３ｍ 深地连墙 ， 得到 门厅顶部 各节点三个 方向 的 离施工都对施 工的各个 方 面均提 出了新 的严 格 的要 求。一旦 不 慎， 将会发生灾难性 的后 果 ， 这方 面的工程 事故也是屡见不 鲜 的。
作者简介 ： 胡迎风 （ ９ ９ ， ， １７ ．） 男 工程 师 ， 安徽 省庐 江县建设 工程质 量监督 站 ， 安徽 庐江
上覆土时邻 近建筑物 的变形 ， 对比分析桩对邻近建筑 物变形 的影 响， 并评价其安全性能。
表 １ 不考虑桩时建筑物变形情况
节 点
点 １ 点 ２ 点 ３
．
Ｂ ｍ
Ｚ
Ｏ ９ ３８ ． ９ Ｏ７１ ．４ １０ ９ ． １
０ ７ ６２ ．７ Ｏ ｏ ９４ ． ９
数值模拟分析深大基坑开挖对临近敏感建筑的影响
随着国家铁路网建设推进，多地高铁站拔地而起，与之对应的还有集合交通客运中心、地下停车场、地下接送客和公交停车场等多功能一体的枢纽配套工程。
实际项目建设时序基本上是高铁站先于配套建成，为实现旅客换乘无缝衔接，枢纽配套往往会临近高铁站，枢纽一般为地下两层，这导致地下空间的基坑开挖施工必然会对已建高铁站产生影响。
国内学者对此进行了一定的研究，王菲[1]通过数值模拟深基坑开挖的影响，从累积沉降、桥墩差异沉降和水平变形等指标判断基坑设计的安全合理性，朱一康[2]采用工程类比和有限元分析相结合的方法，提出设计、施工及监测等方面的建议。
该文以某综合交通枢纽地下空间工程为例，采用MIDAS GTS有限元软件数值模拟分析深大基坑开挖对临近敏感建筑的影响。
1 工程概况该项目整体位于高铁站的东侧，站前广场地下室大部分分为地下2层，基坑开挖深度约12m，局部地下3层紧邻高铁站房，基坑开挖深度约17m，基坑开挖面积约9万m2，地下广场基坑内部还存在已建的地铁站结构，车站底部位于地下广场基坑坑底以下约12m，项目位置关系如图1所示。
该项目地处三角洲平原地貌，地势平坦开阔，场区内主要分布农田和苇塘，土层分布均匀，自上而下分别为①素填土、②粉土、③粉质黏土与粉土、④粉土与粉砂、⑤粉砂、⑥粉土与粉砂、⑦粉土与粉砂、⑧粉土与粉质黏土、⑨粉砂与粉土、⑩粉质黏土、11粉土粉砂与粉质黏土、12粉土与粉砂和13中粗砂。
场区内地下水丰富，周边分布有河沟，常年平均水位在地面下1m左右，粉土、粉砂层渗透系数较大，基坑底部以上及以下4m范围均为孔隙潜水含水层，坑底以下为4m~12m微承压含水层和16m~30m承压含水层，各土层主要计算参数见表1。
高铁站房为大跨钢筋混凝土框架结构形式，线侧站房两层，局部地下一层，线下站房一层，两侧局部设夹层，建筑高度约24m。
结构采用桩承台基础形式，桩基采用钻孔灌注桩，桩径800mm，桩长36~40m，桩端持力层在承压含水层以下的中粗砂层。
深基坑开挖对周边建筑影响的分析
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深基坑开挖对周边建筑影响的分析
陈君 平 ， 陈 林 ， 江 强
（ １ ． 江 阴市 人 民政 府 重 点 Ｔ程 建 设 办 公 室 澄 江西 路 隧 道 项 目组 ， 江 苏 江 阴 ２ １ ４ ４ ０ ０ ； ２ ． 江 阴市 建 设 局 ， 江苏 江 阴 ２ １ ４ ４ ０ ０ ）
Ｃ ｈ ｅ ｎ ｇ Ｊ ｕ ｎ ｐ ｉ ｎ ｇ ， Ｃ ｈ ｅ ｎ Ｌ ｉ ｎ ， Ｊ ｉ ａ ｎ ｇ Ｑ ｉ ａ ｎ ｇ
江 苏 省 江 阴市 澄 江 西 路 隧 道 是 江 阴市 第 １条 穿 １ 河 东深基坑 开挖 概况 越 ２条河 流 的大 型地 下 隧道工 程 。 该 工程 东段 紧挨 北 澄 江 西 路 隧 道河 东 工 作 井 位 于 君 山 路 以西 现状 大 街历 史 义化 名街 、 君永 小 区 、 君 邻世 家 、 北 大街 小 学 拆 迁场地 内 ， 现状地面标 高 ５ ． ６ ０ ｍ， 规 划路面标 高 ５ ． ５ ～
０ ． １ ８ ％Ｈ（ Ｈ 为基坑 开挖深度 ， 下 同） ， 坑底 抗隆起安 全系
数 ≥２ ． ２ ； ｌ Ｉ 级墙
图 ２ 基 坑 周 边 建 筑 物分 布
最 大水平位 移 ≤０ ． ３％Ｈ， 坑底抗 隆起安全 系数 ≥１ ． ９ ｌ ２ ｊ 围护结 构 的形式 应根 据基 坑深度 、 结 构类 型 、 工程 地 质条 件 、 场 地条 件 、 使 用条 件 、 施工＿ Ｔ 艺 等条 件 综合
表 １ 周 边建 （ 构） 筑 物分 布一览 表
图 １ 隧 道 工 程地 理 位 置 图
根据 国 内外 现 场施 ＿ 丁经验 总 结 ， 大 型深 基 坑开 挖
深大基坑开挖对邻近构筑物影响监测分析
（ ４ ） 场地 四周 紧邻 各类 建筑 物 ， 有些 建筑 物距
离基坑很 近 ， 地 面超 载作用 明显 ， １ ～３层 的建筑 物建 造年代久远 ， 结 构较 差 ， 对 差异沉 降敏感 。
Ｍ１
Ｍ３ Ｍ５ Ｍ７ Ｍ９ Ｍ１ Ｏ Ｍ１ １ Ｍ１ ２ Ｍ１ ３
第 四阶段 ２ ０ ｏБайду номын сангаас７ 年 ６月 １ ６日 一 支撑拆 除及地 下结构 ２ ８ ５ 四阶段 ２ ｏ ｏ ８
‘
３
２ ７日
三 …‘
～ ８ ５
台结构型式 ， 桩基础 采用 ＋ ６ ０ ０ Ｐ Ｈ Ｃ管桩 ， 桩长 ５ ３ ｍ， 桩 尖位于第⑨层粉细 砂 ； 钢 筋混 凝 土承 台厚 ２ ｍ， 相邻承
析 引、 数值模 拟 和工 程实践 方 面进 行 了大量研 究， 但 由于地 质条 件 的复 杂性 ， 设计 方法 的局 限性 以 及 施工 方法 的 不确定 性 ， 对 于具 体工程 ， 现 阶段 仍 以 现场实测 为 主 。文 中以上 海 软 土地 区复杂 环境 下 宜 山路 ４ ２ ５号地块深大基 坑开挖对周围环境监测分析 为 例， 对有关 问题进行探讨 ， 以期得 到一些有益的结论 。
深， 施工流程多 ， 周 围环境 的保护要求高。 （ ３ ） 工程 周 围紧邻 重要 的市政 道路 ， 地下 管线 包括大 口径市政管线众 多 ， 对变形控制的要求 很高。
段基坑开挖阶段各测 点沉 降较 明显 ， 测点 Ｍ ７最大沉 降量达 ３ ０ ． ０ ｍ ｒ ｎ ， 但各测点均 下沉 ， 且相邻测 点间差异 沉降较小 ， 故未影响到管线 的正常使用 ； 至第 四阶段 ， 各测点 变形趋于稳定 。
胡伟平 ： 深大基坑开挖对邻近构筑 物影 响监测分析
基坑开挖对周边环境影响的三维数值分析
基坑开挖对周边环境影响的三维数值分析王冰玲【摘要】基坑开挖会对邻近既有隧道及土体变形特性产生重要影响.基于Midas GTS420研究基坑开挖对周边土体、支护结构及邻近双向水平隧道的变形特性影响.数值模拟结果表明:周边土体沉降主要发生在开挖基坑长边中部及拐角部位,最大沉降位置位于围护结构外约1/3基坑宽度处;围护结构的最大水平位移位于基坑长短边拐角处,当基坑开挖深度接近于临界深度时,水平位移迅速增大;隧道的横向位移存在一个临界埋置深度,其深度约9m.【期刊名称】《城市住宅》【年(卷),期】2018(025)001【总页数】5页(P102-105,108)【关键词】地下工程;基坑;开挖;双线隧道;变形特性;三维数值模拟【作者】王冰玲【作者单位】安徽三联学院,安徽合肥230601【正文语种】中文近年来，随着我国城市建设迅猛发展，各类深大基坑工程日益增多。
然而，基坑开挖不仅会影响相邻建(构)筑物的安全，也会威胁城市地下排水管道、电缆、煤气管道的安全及附近道路的正常运行［1］。
在基坑开挖过程中，由于坑内土体被挖除，基坑周围土体的水平应力不断卸载，导致该部分土体的体应力减小，剪切应力增大，周围土体随之发生较大变形。
这种变形与地基土特性、基坑开挖深度与宽度、暴露时间、支护结构体系刚度、施工工艺、施工质量等有关［2］。
现有研究发现基坑周围土体沉降直接取决于支护结构侧向位移，其影响范围(水平及垂直方向)一般是开挖深度的2～3倍［3-4］。
随着城市化进程加快，基坑周边存在地铁隧道的情况难以避免。
基坑开挖将引起周边土体的应力变化，这必将对运营期间隧道的变形产生不可忽略的影响。
特别是在进行深基坑开挖时，由于深基坑的基坑深度接近隧道埋深，其对隧道的影响更为显著。
BURFORD最早报道了伦敦地铁隧道因上方基坑开挖导致在27年间地表累计隆起量为50mm［5］。
CHANG等分析了台北地铁因邻近基坑开挖导致隧道损坏的事故，并给出了紧邻地铁实施深基坑开挖的控制建议［6］。
深基坑开挖对周边建筑物沉降影响的数值模拟分析
（． １ 湖北 地 矿 建 设 工 程 集 团 ， 北 武 汉 ４ ０ ２ ；２ 中 国地 质 大 学 （ 汉 ）工 程 学 院 ， 北 武 汉 ４ ０７ 湖 ３０２ ． 武 湖 ３ ０４）
摘
要 ：湖 北省 武 汉 市 某 办公楼 深基 坑 工程 利 用信 息化 施 工 对 周 边 建 筑 物 沉 降 变 形 进 行 实 时 监 测 ，确 保 了
０ 引 言
关 于基坑 开挖 引起 周 围地 表 东西 向宽 ２ ．０１； ５５ １ １ 南北 向长 ４ 基 坑开挖 面积 约 ５ｍ，
１１０ｍ ， 坑周长 约 １０ ｍ。场 地北侧 为 ５层 综合 楼 ， ５ 基 ４ 东侧为 ５ 办公楼 ， 层 南侧为 ８层住 宅楼 ， 为首义路 。 西侧 现场地 势较平坦 ， 地面标 高在 ２ ． 】～ ９ ９ ８７ ２ ．０ ｍ。场 地地下水分 为上层 滞水及砂土层 中空隙承压水 。第 （ ） １
基 坑 工程 和 周 围建 筑 物 的 安 全 。 利 用 沉 降位 移 监 测 数 据 ，通 过 基 于 Ｒ Ｆ神 经 网络 的位 移 反 分 析 方 法和 有 限 Ｂ 差 分数 值 模 拟 软 件 Ｆ Ａ 对 深 基 坑 分 步 开挖 与 支 护过 程 进 行 实 时工 况数 值 模 拟 计 算 ， 并 对 计 算 结 果 进 行 分 ＬＣ
过 一些研究 ， 但是 不同地 区及不 同支护结 构类型 的基坑 开挖 引起 周围环境的变形规律 是不 同的 ， 基坑 规程 没有
提 出对环境影 响预测的计算方 法 ， 基坑 设计 主要 集 中在
支护结构 本 身 的安 全 ， 以对 环 境 影 响做 出预 测 和 评 难
层 属 中等透 水层 ， 含少 量 上层 滞水 ， 受大 气 降水及 地 表 径 流补给 ； （ ）（．）（—） 第 ２ 、３１ 、３２ 层属 弱透水 层 ， 起隔 水作
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深大基坑工程开挖对周边建筑物的影响的三维数值分析
作者：王娇
来源：《中小企业管理与科技·下旬刊》2011年第08期
摘要：本文运用有限元软件plaxis对某大型基坑开挖与支护进行了模拟计算，分析了基坑开挖过程中围护结构变形、地表沉降和临近建筑的变形规律。
结果表明：坑外地表沉降影响范围主要在开挖深度的一倍范围内，基坑开挖也会引起临近建筑物桩的侧向变形，最大侧移发生在开挖面附近计算得到的地连墙和建筑物的侧向变形规律与实测沉降规律基本一致，验证了计算结果的正确性，分析结果为类似工程设计与施工提供了参考。
关键词：深大基坑临近建筑变形规律
1 工程概况
该基坑面积约为1373m2，基坑周边开挖深度为11.3m，中部区域开挖深度为10.9m，周边局部落深区开挖深度为12.5m。
本工程位于繁华市区，场地周边建构筑物、地下管线众多。
其中北侧大楼，与基坑的距离约为4.0m。
本基坑工程采用地下连续墙加坑内二道水平支撑系统的支护方案。
地下连续墙厚度为800mm。
在周边环境要求一般区域，地下连续墙的插入深度为11.5m，有效长度20.5m；邻近建筑物侧，地下连续墙深度增加至14m，有效长度23m。
基坑工程竖向设置两道水平支撑系统，第一道采用钢筋混凝土支撑系统，支撑截面为
900mm×700mm；第二道采用钢支撑系统，支撑主杆截面为2F609mm×16mm。
2 基坑开挖对周边建筑物影响的三维有限元分析
由于基坑周边有高层建筑物，必须得考虑基坑开挖对周边建筑物的三维空间效应，因此本文采用三维有限元对基坑围护结构以及周围的建筑物进行分析。
考虑基坑开挖对周围土体的扰动，三维有限元模型大小取为150m×140m×40m。
三维模型的上边界为自由边界，底部全部约束，其余侧边限制水平位移。
连续墙用板单元来模拟，并采用线弹性模型，弹性模量为
3×107kPa，泊松比取为0.2。
土体采用实体单元模拟，土体的本构模型采用HS模型，支撑采用承受弯矩和轴力的梁单元模拟。
连续墙的两个侧面分别与主动区和被动区的土体接触，因而在连续墙的两侧分别建立接触面，采用接触面单元来模拟土与结构的共同作用。
模型中考虑了基坑北侧建筑物的地下结构，上部结构的自重用施加于条形基础上的均布线性荷载模拟。
3 有限元分析结果及与实测的对比
3.1 连墙变形及与实测结果的对比
连续墙的侧移计算值与实测值如图1示，可以看出计算值与实测值在开挖阶段都吻合得较好。
开挖至坑底时，连续墙水平侧移呈现两端小，中间大的形态，计算最大侧移为16.1mm，与开挖深度的比值为0.14%，实测最大侧移为16.4mm，与开挖深度的比值为0.15%，最大侧移均位于开挖面以下附近。
3.2 地表沉降及与实测的对比
图2在墙后地表沉降的计算值与实测值的对比。
墙后地表沉降随开挖深度的增大而慢慢增大。
紧临连续墙的很小范围内的土体略微上抬，但墙后土体以沉降为主，其沉降形态呈凹槽形，计算值与实测值吻合得较好。
3.3 建筑物变形对比分析
从图3三维有限元计算得到的建筑物沉降值与实测值的对比情况，可以看出，三维有限元计算得到的沉降值略小于实测值，但计算得到的沉降形态与实测值基本吻合得较好。
三维有限元模拟得到的建筑物最大计算沉降值为7mm，发生于距离连续墙5m处，其角变量为1/9250。
基坑开挖期间对该建筑物进行了裂缝监测，由于建筑物的角变量较小，小于一般建筑物不出现裂缝的容许的角变量1/500，因此基坑开挖期间各楼层未出现裂缝。
4 结论
通过采用三维有限元分析深基坑工程开挖对周边浅基础建筑物的影响，并将计算结果与实测结果进行了对比分析，说明了通过建立合理的数值模型，可以较有效地预测基坑围护结构的变形及基坑开挖对周边环境的影响。
参考文献：
[1]刘国彬，王卫东.基坑工程手册（第二版）[M]北京：中国建筑工业出版社，2009.
[2]姜忻良，宗金辉，孙良涛.天津某深基坑工程施工监测及数值模拟分析[J].土木工程学报，2007，40（2）：79-103.
[3]张治国，张谢东，王卫东.临近基坑施工对地铁隧道影响的数值模拟分析[J].武汉理工大学学报，2007，29（11）：93-97.。