大型基坑开挖施工数值模拟分析

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深基坑开挖与支护数值模拟分析

ＺｈａｏＹｕｈｕａ，ＺｈａｏＴｉ，ＨｕａｎｇＴａｏ
（１．ＢｅｉｊｉｎｇＧｏｎｇｌｉａｎＲｏａｄＴｉｅ－ｌｉｎｅＣｏ．，ＬＴＤ．，Ｂｅｉｊｉｎｇ１００１６１，Ｃｈｉｎａ；２．ＢｅｉｊｉｎｇＵｒｂａｎＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｒｏａｄ＆
ｆｏｒｍａｎｄｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓａｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ，ａｎｄｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｓｔｅｅｌｂｒａｃｉｎｇ，ｔｈｅｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｏｆｒｅｔａｉｎｉｎｇｐｉｌｅｓ
关键词：深基坑；开挖与支护；ＦＬＡＣ；数值分析
中图分类号：ＴＵ４７０－３文献标志码：Ａ文章编号：１００９ — ７７６７（２０１３）０３ — ００６９ — ０５
ＮｕｍｅｒｉｃａｌＳｉｍｕｌａｔｉｏｎＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＤｅｅｐＦｏｕｎｄａｔｉｏｎＰｉｔＥｘｃａｖａｔｉｏｎａｎｄＳｕｐｐｏｒｔ
ＢｒｉｄｇｅＧｒｏｕｐＣｏ．，ＬＴＤ．，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００２２，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＢａｓｅｄｏｎａｄｅｅｐｏｆｕｎｄａｔｉｏｎｐｉｔｏｆｍｅｔｒｏｉｎＢｅｉｊｉｎｇ，ｔｈｅｇｅｏｌｏｇｉｃａｌｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｏｆｔｈｅｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｓｉｔｅ，ｓｕｐｐｏ￣

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）
-5-
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）
-7-
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

深基坑开挖与支护模拟仿真分析

计算结果安全可靠。分析结果也证实了 FLAC3D 在基坑工程数值模拟方面具有良好的适应性。
关键词：FLAC3D；Mohr-Coulomb 模型；基坑开挖；支护；数值模拟
中图分类号：TU 433
文献标识码：A
Simulation and analysis of foundation excavation and support
图 2 第 1 步开挖位移图（单位：m） Fig.2 Displacement of the first construction step(unit: m)
0.0000×100∼0.0000×100
5 模拟结果及分析
以基坑的中心点为原点，取 y = 0 ，−40 ≤ x ≤ 0 的一个面域作为主要分析面。经过建模计算，各步计算结果如图 2∼6 所示。
0.0000×106∼0.0000×100 0.0000×106∼2.5000×10−3 2.5000×10−3∼5.0000×10−3 5.0000×10−3∼7.5000×10−3 7.5000×10−3∼1.0000×10−3 1.0000×10−3∼1.2500×10−3 1.2500×10−3∼1.5000×10−3 1.5000×10−3∼1.7500×10−3 1.7500×10−3∼2.0000×10−3 2.0000×10−3∼2.2500×10−3 2.2500×10−3∼2.5000×10−3 2.5000×10−3∼2.7500×10−3
的，在任一应力增量过程中，其应变由弹性分量和
塑性分量两部分组成，因此有：
dεij = (dεij )e + (dεij )p
（3）
弹性应变分量比较容易求得，而塑性应变分量
与塑性势函数g有如下关系：

基于ABAQUS基坑支护数值模拟与实测数值研究

基于ABAQUS基坑支护数值模拟与实测数值研究随着城市化进程的不断加速和人类对土地的不断追求，基坑工程在城市建设中扮演着愈加重要的角色。

而基坑支护作为基坑工程的重要组成部分，其设计优化与安全评估成为工程实践中的热点研究方向。

本文以ABAQUS数值模拟为工具，施工现场为实验场地，通过对基坑支护结构进行数值模型的建立和分析，加深对基坑支护体系的认识，优化设计方案，提高基坑支护结构的施工安全可靠性和工程经济效益。

一、数值模型的建立为了模拟基坑施工时的复杂工况，需要建立一个完整的基坑支护数值模型。

分别从地下水流、土体物性、支护结构等方面入手，建立三维细致、真实可靠的基坑模型。

以地下水流问题为例，可通过Abaqus软件自带的FLUID模块进行数值建模。

先根据现场地形、基坑深度、周围建筑物等因素将基坑所在的地下水文环境仿真出来。

然后根据地下水位、孔隙水压力等参数，对支护结构施力的影响进行数值模拟。

进一步引入砂土强度参数、土体压缩特性等土体物性参数，建立完整的基坑地下水-土体-支护结构耦合系统模型。

最后通过优化模型参数，使其尽量符合实际情况，达到可靠性最大化。

二、数值模拟与实测对比分析经过建立的基坑支护数值模型，可以模拟基坑施工中各种场景下的力学行为和力学响应。

运用ABAQUS软件进行模拟，可以实时监控并预测到支护结构在不同施工阶段下的变形、应力等变化情况。

同时，与实测数据相比较，可以较为真实地反映基坑支护结构受力情况。

在研究过程中，通过对数值模拟和实测数据的对比，发现两者大体符合，验证了模拟结果的可靠性和准确性。

同时也能避免实测数据带来的误差和安全问题，从而更加安全地进行现场施工。

三、模型参数优化基于数值模拟-实测对比分析，可以找到支护结构需要改进和优化的地方。

例如，通过调整支撑剪力墙的布置方案和梁柱支撑的间距等参数，可达到减小支护结构变形和提高工程安全可靠性的目的。

另外，可以通过加大支撑剪力墙的截面、增加锚杆数量等方式提高支护结构的抗剪强度和抗拉强度，进一步保障基坑施工安全。

大厦基坑开挖数值模拟报告midasGTS

1.2 拟建建筑物的设计条件：依据建设单位提供的有关资料，本工程项目由120米高的甲级办公塔楼，地上五层综合商业裙房，地下一层商业与电影院和地下车库组成。项目场地南北宽70米，东西长122.3米，总用地面积：11615.138平方米，其中建设用地面积约为8200平方米，代征道路面积为 2576.968平方米，代征绿地面积为829.870平方米。拟建设1栋高层楼体，容积率为7.2，地上建筑面积59143平方米，地下建筑面积32761平方米。本工程办公塔楼、综合商业楼及纯地下车库基础顶板标高相同，处于同一底板之上，高低层基础连为一体。 1.3 周边环境概况： 1.3.1 基坑周边建筑物：基坑东侧：紧邻宝钢大厦，主体结构距离基坑14.5m；距离宝钢大厦地下室内皮约5.5m，宝钢大厦地下室南北向宽度与本工程基本一致。宝钢大厦地下4层，地上20层，基础埋深 17.75m。宝钢大厦支护形式：桩锚支护体系，3层锚杆，锚杆应侵入连续墙施工区域。基坑南侧：基坑边距场地围墙10m，围墙外紧邻永安西里，道路对面为卓明大厦（宜必思酒店），该建筑地上8层，地下三层，埋深约12m，距离基坑约35m。基坑西侧：紧邻建华南路，道路西侧为北京人民广播电台及广播大厦，广播大厦地上25 层，地下3层，埋深约12m，距离基坑边缘约40米；广播电台距离基坑40m。场地北侧：紧邻建国门外大街，隔街为外交公寓，距离本工程较远。 1.3.2 基坑周边管线：根据地下管线资料并经现场核实，基坑周边分布有电力、电信、热力、给水、燃气、雨污水等管线，基坑四周最深排污管线位于基坑南侧，排污管线埋置深度约为5m，距离基坑约 17m，东南角污水最深约7m（位于角撑部位），最大埋深电缆线位于基坑北侧，为一砖结构电缆管道，埋置深度约5m，距离连续墙水平距离为15m。其余方向各管线的埋置深度均小于 4m。此外，除管线资料图中载明的以外，基坑北侧存有一热力隧道，经现场实地勘察并查阅

超大型基坑工程数值模拟分析

超大型基坑工程数值模拟分析作者：吴科张铭黄轶来源：《城市建设理论研究》2013年第36期摘要：某项目超大型深基坑面积近4万m2，工程人员根据基坑特点和周围环境，制定了有效的基坑施工方案。

本文结合基坑支护结构的工程实例，采用有限元分析方法模拟基坑的施工开挖过程，考虑土和支护结构的相互作用，并结合现场的监测数据对深层土体变形、管线和地面沉降进行了对比分析。

关键词：超大型基坑；钻孔灌注桩；数值模拟；监测中图分类号： U443.15+4文献标识码： A1工程概况该项目地处杭州市江干区钱塘江北岸，钱江新城核心区（CBD）未来中央商务圈E-02地块。

基地面积约为40355m2，总建筑面积395013m2。

项目由T1、T2两塔楼及裙房组成，T1塔楼60层，建筑高度250m（檐口高度）；T2塔楼58层，建筑高度250m（檐口高度）；南北裙房7～9层，北侧建筑高度55m,南侧建筑高度35.1m;地下室共计三层,地下一层层高6.25m，地下二层、三层则分别为4.6m和4.8m。

图1 基坑平面布置图本工程基坑长200m，宽180m，占地面积近4万m2，总土方量近65万方；基坑普遍挖深都在16米以上，最大开挖深度达24.45m。

基坑主体围护结构采用钻孔灌注桩+搅拌桩止水帷幕。

钻孔灌注桩桩径分别为Φ800mm、Φ1000mm、Φ1100mm、Φ1300mm。

桩长为34.75～41.7m。

基坑主体围护外侧采用一排三轴搅拌桩止水帷幕，搅拌桩长约22m。

在T1和T2塔楼被动区加固的三轴搅拌桩重力式挡墙桩长约6.15-7.7m；裙房电梯井深坑的三轴水泥搅拌桩重力式挡墙桩长约7.7m。

本工程基坑共设三道支撑，第一道支撑上设置栈桥板，作为基坑施工时主要的场内交通道路及材料堆场。

2 施工方案基坑开挖的基本路线采用的是“坡道下基坑开挖和平台挖土相结合”的方式。

开挖分为A-E 五个区块。

各层土方分三个流水段：西南侧支撑区、东北侧支撑区、中心区。

某基坑开挖稳定性及支护参数优化数值分析

摘要在“城市化”趋势的影响下，基坑工程也逐步向更深，更大的区域，更高的技术含量和更复杂的建筑方向发展，并经常在高密度建筑群中进行挖掘，因此对基坑的稳定性和位移控制提出了更为严格的要求。

本文运用数值模拟的方法对西安某基坑工程进行模拟分析，先选取实际基坑工程代表段EF段进行开挖支护数值研究，然后在此过程中分析基坑的稳定性并对支护参数进行优化，最后以整个基坑为模拟对象展开相关分析，验证了优选段EF支护方案的正确性及基坑的整体稳定性，数值模拟结果为今后的相近工程提供相关借鉴。

本文主要结论如下：（1）通过对现场变形监测数据的分析，可以发现周围建筑物及支护方式等均会影响基坑的变形稳定性，但总体来看基坑整体的稳定性良好。

（2）选取深基坑代表段EF进行开挖模拟。

发现围护桩可以有效地将垂直应力与地面隔离，锚索的拉力很好的补偿了土的主动压力，桩顶部的冠梁对限制围护桩的水平变形具有一定的作用。

表明围护桩、桩顶冠梁、锚索形成的支护结构对基坑开挖各阶段的稳定性起到决定性作用。

（3）对基坑EF段的相关支护参数进行优化时，发现锚索预应力与围护桩桩长对基坑的变形影响较大，而桩直径和周围建筑物上部荷载的影响很小。

同时，在基础工程及其支护系统的仿真中验证了本文模拟研究的合理性，为深层基坑支护工程的设计，施工和研究提供了重要的参考。

（4）进行基坑整体模拟时，发现围护桩最大水平位移呈现随开挖而下移的趋势，这表明锚索对于限制围护桩水平位移起到重要作用，护坡桩+锚索支护类型对于此基坑适用性较好。

挡土墙、围护桩、桩顶冠梁在基坑宽度方向的水平位移更小，稳定性更好。

基坑底部的土体隆起控制在20mm之内，基坑整体的稳定性较好。

关键词：基坑开挖；支护；参数优化；基坑稳定性；数值模拟I目录目录1绪论 (1)1.1研究背景与意义 (1)1.2 国内外研究现状 (2)1.2.1 基坑工程的研究现状 (2)1.2.2 基坑开挖的变形特点和稳定性研究现状 (3)1.2.3 Flac3D数值模拟软件的研究现状 (4)1.3 主要研究内容 (5)2深基坑中桩锚支护体系的强度和机理分析 (7)2.1 成层土体土压力计算 (7)2.2 桩锚支护体系上的土压力分布 (8)2.3 桩锚支护体系的机理作用 (10)2.3.1 支护桩的作用 (11)2.3.2 锚杆的作用 (12)2.4 本章小结 (13)3 基坑开挖变形分析 (15)3.1 基坑工程概况 (15)3.1.1 工程概述 (15)3.1.2 基坑周围边界条件 (15)3.1.3 场地岩土工程条件 (15)3.1.4 水文气象条件 (16)3.1.5 监测内容 (16)3.2 基坑周邻建筑物和顶部沉降的观测 (16)3.2.1 沉降观测的基准点与观测点的布设 (17)3.2.2 观测数据处理及结果分析 (18)3.3 基坑顶部水平位移观测 (22)3.3.1 位移观测基准点与观测点的设置 (22)3.3.2 位移观测的实施 (22)3.3.3 位移观测结果分析 (23)3.4 本章小结 (25)4 开挖过程中基坑稳定性模拟分析 (27)4.1 Flac3D模拟软件简介 (27)4.1.1 Flac3D软件基础功能介绍 (27)4.1.2 Flac3D软件求解步骤 (27)4.1.3 本构模型 (28)I西安理工大学工程硕士专业学位论文4.2 基坑模型建立及参数的选取 (30)4.2.1 模型的建立 (30)4.2.2 参数的选取 (31)4.2.3 边界条件 (31)4.2.4 基坑初始应力场的建立 (31)4.2.5 计算步骤 (33)4.3 开挖各阶段水平应力分析 (34)4.4 开挖各阶段垂直应力分析 (37)4.5 围护桩在开挖各阶段的水平位移分析 (39)4.6 本章小结 (40)5 基坑支护参数优化数值模拟 (41)5.1 基坑模拟影响因素设计 (41)5.2 桩长对周邻建筑物及基坑稳定性的影响 (41)5.2.1 基坑开挖水平位移结果分析 (41)5.2.2 基坑开挖的沉降结果分析 (43)5.2.3 基坑周邻建筑物变形分析 (45)5.3 围护桩直径对基坑的稳定性和邻近建筑物的影响 (46)5.3.1 基坑围护桩水平位移结果分析 (46)5.3.2 桩顶冠梁水平位移的分析 (47)5.3.3 基坑周邻建筑物变形分析 (47)5.4 锚索预应力对基坑稳定性及周邻建筑物的影响 (48)5.4.1 基坑围护桩水平位移的分析 (48)5.4.2 基坑周邻建筑物变形分析 (50)5.5 周边邻近建筑物的上部荷载对基坑稳定性的影响 (51)5.5.1 基坑围护桩水平位移分析 (51)5.5.2 基坑周边建筑物沉降分析 (51)5.6 本章小结 (52)6 基坑整体开挖及支护数值模拟 (55)6.1 基坑整体模型建立 (55)6.1.1 整体基坑模型的建立 (55)6.1.2 整体基坑初始应力场的建立 (57)6.2 开挖各阶段宽度方向水平位移分析 (59)6.3 开挖各阶段长度方向水平位移分析 (61)6.4 本章小结 (64)7 结论与展望 (65)II7.1 结论 (65)7.2 展望 (66)致谢 (67)参考文献 (69)1 绪论1.1研究背景与意义由于我国社会经济发展迅猛，城市人口的密度的急剧增加，这使得地上可利用空间已经发挥出了最大的功能。

深基坑基底注浆加固效果数值模拟分析

深基坑基底注浆加固效果数值模拟分析随着城市化进程的不断推进，高层建筑、地下商场、地下停车场等深基坑工程越来越多地建在城市中心区域。

但是，由于城市中心地域狭小，地下设施众多，深基坑基底以及周边地基因受到很大的影响，容易发生沉降、不稳定等问题，威胁到深基坑工程的施工安全、建筑质量和使用寿命。

因此，在深基坑施工中，必须对基底进行加固处理，提高基底的承载力，维护建筑的长期稳定性。

基底加固的方法有很多，其中注浆加固是一种常用的基底加固方法之一。

注浆加固的原理是将水泥浆、砂浆等填充到地下岩石和土壤的空隙中，使其形成一个坚实的结构，提高地基的承载能力和稳定性。

但是，注浆加固的效果与多种因素相关，如注浆材料、注浆方式、注浆压力、注浆间距等。

因此，通过数值模拟分析评估注浆加固的效果是有必要的。

数值模拟分析是一种科学、准确的工程设计、施工过程中常用的方法，它能够在加固方案确定之前模拟出真实的情况，评估加固效果。

本文以深基坑基底注浆加固为例，利用数值模拟方法对注浆加固效果进行分析。

1. 建立模型首先，需要根据实际工程情况，建立基坑加固的三维模型。

模型应包括基坑区域、注浆区域、土层、岩层等，按照实际比例进行绘制。

在此基础上，可以使用专业的建模软件建立一个真实的三维工程模型。

对于注浆技术，需要考虑注浆材料的特性、注浆管道、注浆孔洞的位置、注浆速度等，并在模型中进行真实模拟。

2. 研究分析注浆材料的流变学特性注浆材料的流变学特性直接影响到注浆加固的效果，因此，在进行注浆加固效果的数值模拟时，需要对注浆材料的流变学特性进行研究。

根据注浆材料的流变学特性，可以确定其粘度、流动性等参数，以及注浆压力、流量等参数，更加真实地模拟注浆过程。

3. 模拟注浆过程并评估注浆加固效果在模拟注浆过程时，需要根据工程实际情况确定注浆的位置、孔洞数量和深度等，以及注浆压力、注浆速度等参数，并进行数值模拟。

模拟完成后，可以通过分析模拟结果，评估注浆加固效果。

土岩结合地区某深基坑变形监测与数值模拟分析

术问题Ｌ３］。
随着计算机在大型工程模拟计算应用中的不断
推广，基坑测试技术的不断提高，使得通过计算机技术、利用数值分析的方法对基坑开挖过程中产生的工程问题进行计算分析的途径成为现实；而不断完善的
基坑开挖过程中的监测技术，又为基坑工程设计方法（２）水文气象条件。施工区内的地下水类型为
要：青岛地铁火车站深基坑建设是在土岩结合复杂地质条件下进行的大断面基坑开挖建设。该文借以有限元分析软件，建立
基坑开挖土岩体与支护结构的数值分析模型，通过分步施工步骤进行计算分析，最终得出与实际监测相符的计算结果，验证了通过有限元计算来预测基坑变形的可行性，并得出土岩结合地质条件下基坑变形一般规律的结论，以期能为类似工程提供一定的设
本文研究的深基坑隶属于青岛地铁３号线火车站的深基坑明挖工程，基坑开挖处距离人流、车流拥
挤的青岛火车站较近，施工场地附近建筑密集、人口
稠密，因此影响场地无法满足放坡开挖的要求，这就
使得基坑围护结构的设计与施工问题更加的紧迫而突出，给我国的基坑工程建设带来了许多新的工程技
计参考价值。关键词：土岩结合；基坑支护；有限元；变形监测中图分类号：ＴＵ４７３文献标识码：Ａ文章编号：１６７３ — ５７８１（２０１３Ｊ０３ — ０３８０－０４
０引
言
现场监测数据与有限元数值模拟方法得到的变形数

地铁车站深基坑开挖与支护有限元数值模拟共3篇

地铁车站深基坑开挖与支护有限元数值模拟共3篇地铁车站深基坑开挖与支护有限元数值模拟1地铁车站深基坑开挖与支护有限元数值模拟随着城市快速发展，地铁工程建设不断增长，地铁建设对于城市的发展具有重要的作用。

在地铁建设过程中，车站建设是一个重要的环节，而车站建设中深基坑的开挖与支护是一个关键的技术难点。

在深基坑的开挖过程中，存在许多不确定性因素，如土体性质、地下水位、周围建筑等因素，这些因素会对周围环境造成一定的影响。

因此，进行深基坑的开挖与支护时需要特别注意，需要进行合理的仿真分析。

有限元数值模拟技术能够很好地对车站深基坑开挖与支护过程进行仿真分析，可以对深基坑开挖后周围的变形情况、土体应力、应变和土体变形等进行分析，可以有效预测开挖过程中的变形和位移等情况，为施工方提供科学的参考依据。

在进行地铁车站深基坑开挖与支护时，需要对土体物理特性进行了解。

一般情况下，软土层吸水量大、膨胀性强，因此需要进行支护。

同时还需要考虑到周边建筑物的稳定性以及地下管道的影响，必须进行严格的预测和控制。

在地铁车站深基坑开挖与支护的仿真模拟中，模型需要考虑到所有可能影响模型的因素，通过合适的数值模拟软件，能够在合理的精度下，对模型进行精确的仿真预测。

仿真结果不仅可以为施工方提供准确的参考，还可以为设计者提供更为严谨的设计依据，从而提高了施工品质和效率。

总之，地铁车站深基坑的开挖与支护是一个复杂的工程，需要考虑许多因素，严格控制各项技术指标，采用仿真分析技术可以很好地解决这些问题。

此外，为了防止开挖过程中出现不可预测的问题，相关方面应该在施工前进行详细的规划和准备工作，将车站深基坑的开挖工作做到最好、最准确、最安全综上所述，地铁车站深基坑开挖与支护是一个极其复杂的工程，需要考虑多种因素，包括土体物理特性、周边建筑物的稳定性、地下管道的影响等等。

在施工前进行合理规划和准备工作，并采用仿真分析技术，可以有效预测开挖过程中的变形和位移等情况，为施工方提供科学的参考依据，从而提高施工品质和效率，确保施工安全。

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１施工数值模拟模型和方法
１．１有限元计算模型
根据支护体系特点并结合实际施工顺序，采用
的钢筋混凝土环形结构，内衬从上向下依次为：９ｍ深度内厚１．０ｍ，９— ２４ｍ深度内厚１．５Ｉｎ，２４～４０ｍ深
文献标志码：Ａ中图法分类号：ＴＵ４７６
南京长江第四大桥是南京市城市总体规划中“ 五桥一隧 ” 过江通道之一，位于南京长江二桥下游１０ｋｍ处。大桥南锚碇基础为支护开挖深埋扩大基础，基坑采用地连墙支护结构体系，平面形状为 “ 。。” 形，长８２．００ｍ，宽５９．００ｍ，由两个外径５９ｍ的圆和一道隔
系在施工阶段的最大变形约４．１ｍｍ，属于很低的水平；锚碇南北两侧土层的差异对体系的变形、内力影响不
大。为大型基坑开挖施工的研究与应用提供了技术手段和参考资料。
关键词：有限元；施工数值模拟；变形；应力；大型基坑
度达到８０％设计强度后再开挖下一层周边土方施工以及加强锚
体混凝土的整体性，完全采用液压铣槽机施工 ¨ 。
由于大型基坑工程区域一般地质情况复杂，基坑施工安全面临诸多不确定因素，有一定的施工风
第４４卷第７期２０１３年４月
人民长江
ＹａｎｇｔｚｅＲｉｖｅｒ
Ｖｏ１．４４．Ｎｏ．７
Ａｐｒ．，２０１３
文章编号：１００１— ４１７９（２０１３）０７—００４１ — ０３
险，因此利用有限元软件对大桥南锚碇深基坑支护体
系进行了较细致的数值模拟分析，计算中模拟了坑内
土体开挖与内衬建造的过程，并考虑了锚碇南北侧地层条件的差异及坑内地下水随开挖降低的过程，未考
内衬的同时开挖中间区域土方，待上层内衬混凝土强
高程为５．００ｍ，底高程为一３５．００～一４５．００ｍ，嵌入
中风化砂岩约３．００ｍ，总深度４０．００～５０．００ｍ。基础施工中，地连墙采用Ｃ３５水下混凝土，帽梁
大型基坑开挖施工数值模拟分析
乔景顺，杨德磊，郑瑞杰
（１．黄淮学院建筑工程学院，河南驻马店４６３０００；２．中交二航局有限公司，湖北武汉４３００４０）
摘要：大型基坑工程区域一般地质情况复杂，基坑施工安全面临诸多不确定因素，有一定的施工风险。利用有
限元对基坑开挖过程进行模拟分析，依据预测结果确定施工预案，及时采取相应措施，确保基坑开挖和基坑结
构的安全。以南京市长江第四大桥南锚碇基础工程为例，采用通用有限元软件Ｍｉｄａｓ —ＧＴＳ对工程进行了三维建模，分析了施．Ｙ－中地连墙和中隔墙的变形和应力。结果表明：支护体系的内力在可承受的范围内；支护体
墙组成，壁厚为１．５０ｍ。圆心距２３ｍ，外围地连墙周长２２７．９６６ｍ，隔墙地连墙轴线长５２．７ｍ。地连墙顶
ｍ，内衬竖向按３ｍ高度分层逆筑法施工。开挖前进行抽水作业，基坑共分１３层进行土体开挖以及内衬施工。开挖严格按设计工况分层分区进行，分层厚度同内衬分层高度（３ｍ／层），每层平面上分区进行，各区开挖的先后按照内衬分段的施工顺序确定。每层先开挖周边４ｍ区域内土方后，立即施工内衬体系，在施工
以及内衬采用Ｃ３０混凝土，隔墙采用Ｃ２５混凝土，垫层、底板、填芯均采用Ｃ２５混凝土。普通钢筋采用ＨＲＢ３３５，钢筋连接接头采用机械连接方式。帽梁为地
连墙压顶梁，为Ｃ３０钢筋混凝土弧形结构，顶标高为＋５．０ｍ，高３．０ｍ，帽梁总宽度３ｍ。地连墙施工完成强度达８０％后，分段拆除导墙和部分施工平台，分段
虑混凝土结构的收缩、徐变，以确保基坑开挖和基坑结
构的安全。
开挖帽梁施工基槽，当帽梁施工完毕并达到８０％设计强度及基坑内顶部软土层加固满足要求后，开始进行
基坑土方开挖。圆形地连墙内衬壁为从上到下不等厚