案例3 交通指揮中心基坑逆作法施工過程模擬

1、案例案例3 交通指揮中心基坑逆作法施工過程模擬交通指揮中心基坑逆作法施工過程模擬v中科院計算技術研究所中科院計算技術研究所工程概況v 合肥市新交通大廈于合肥市瑤海區(qū)與廬陽區(qū)交界合肥市新交通大廈于合肥市瑤海區(qū)與廬陽區(qū)交界，建筑面，建筑面積積93200，包括超高層塔樓、裙房和設于塔樓及裙房外圍包括超高層塔樓、裙房和設于塔樓及裙房外圍的純地下室的純地下室，上述各建筑部分均擬置于同一筏形基礎底盤上述各建筑部分均擬置于同一筏形基礎底盤上。上。工程概況v 其其基坑西側、北側與軌道基坑西側、北側與軌道1、2號線大東門站圍護結構緊鄰，號線大東門站圍護結構緊鄰，與南側與南側4、7層居民樓最近點相距約層居民樓最近

2、點相距約68m，地下結構設計使，地下結構設計使用年限為用年限為100年，基坑安全等級為一級，采用同一基礎底板，年，基坑安全等級為一級，采用同一基礎底板，基坑施工擬采用基坑施工擬采用“地下連續(xù)墻復合墻、水平結構地下連續(xù)墻復合墻、水平結構逆做法逆做法”，支護結構采用地下支護結構采用地下連續(xù)墻連續(xù)墻。主樓范圍地層信息v 基坑擬建場區(qū)存在的特殊性巖土主要包括填土、軟土、膨基坑擬建場區(qū)存在的特殊性巖土主要包括填土、軟土、膨脹土和風化巖。脹土和風化巖。各土層參數(shù)如下：各土層參數(shù)如下：地地 層層 代代 號號巖土名稱巖土名稱雜填土雜填土粉質粘土粉質粘土粉土粉土粉細砂粉細砂強風化泥質砂強風化泥質砂巖巖中等風化泥

3、質中等風化泥質砂巖砂巖壓縮模量壓縮模量(MPa)31011133580泊松比泊松比0.30.250.30.30.30.3內聚力內聚力(kN/m3)0302503535內摩擦角內摩擦角( )81516253030天然重度天然重度(kN/m3)17.519.720.320.521.022.0地層建模v 基坑最大開挖深度為基坑最大開挖深度為26.4m，分，分5步開挖。數(shù)值計算模型通步開挖。數(shù)值計算模型通過過ABAQUS有限元軟件輔助建立計算網(wǎng)格模型，導入到有限元軟件輔助建立計算網(wǎng)格模型，導入到FLAC3D中中。其模型如下圖所示。其模型如下圖所示圍護結構v 設計圍護結構為地下連續(xù)墻，計算中采用實體模擬

4、，其參設計圍護結構為地下連續(xù)墻，計算中采用實體模擬，其參數(shù)等效方法同案例數(shù)等效方法同案例1中鉆孔灌注樁的等效方式。中鉆孔灌注樁的等效方式。圍護結構與土體間接觸關系v 地下連續(xù)墻與土體間的接觸作用，采用地下連續(xù)墻與土體間的接觸作用，采用interface單元模擬單元模擬，可以定義其摩擦角和粘聚力的大小。，可以定義其摩擦角和粘聚力的大小。模型邊界與本構模型v 計算模型四周的外邊界僅約束邊界面法向位移，模型底部計算模型四周的外邊界僅約束邊界面法向位移，模型底部z=-100m采用固定約束，采用固定約束，z=0水平地表為自由表面。水平地表為自由表面。約束情約束情況如下圖所示況如下圖所示v 土體結構計算采

5、用土體結構計算采用Mohr-Coulumb本構模型。本構模型。基坑內支撐體系的模擬v 基坑內部結構體系有五層樓板和一層底板，均為鋼筋混凝基坑內部結構體系有五層樓板和一層底板，均為鋼筋混凝土澆筑。基坑內部結構體系在土澆筑。基坑內部結構體系在FLAC3D中按照殼中按照殼(Shell)單單元模擬，臨時鋼支撐采用梁元模擬，臨時鋼支撐采用梁(Beam)單元模擬，模擬過程中單元模擬，模擬過程中不考慮梁的自重。不考慮梁的自重?；娱_挖施工步模擬v 根據(jù)施工方案，交通大廈基坑分根據(jù)施工方案，交通大廈基坑分5步開挖，每步開挖完成后步開挖，每步開挖完成后建樓板，并在主樓部分施工臨時支撐，待五層地下室開挖建樓板，并

6、在主樓部分施工臨時支撐，待五層地下室開挖完成后逆作施工，從下往上拆除臨時支撐并建樓板。完成后逆作施工，從下往上拆除臨時支撐并建樓板。v 在在數(shù)值模擬數(shù)值模擬中中，共有，共有12個工況，包括個工況，包括1個初始平衡步和個初始平衡步和5個個開挖步以及開挖步以及6步拆支撐建底板和樓板，步拆支撐建底板和樓板，各施工步如下圖。各施工步如下圖。12基坑開挖施工步模擬6543基坑開挖施工步模擬71098計算結果分析v 地表沉降地表沉降 受受基坑開挖影響，基坑周邊土層產生不同程度的沉降位移，地表的基坑開挖影響，基坑周邊土層產生不同程度的沉降位移，地表的最大沉降發(fā)生在沿基坑長邊周圍最大沉降發(fā)生在沿基坑長邊周圍(

7、圖中藍色部分圖中藍色部分)，最大沉降值為，最大沉降值為6.46mm。計算結果分析v 周邊周邊建筑沉降變形建筑沉降變形 下圖為基坑周邊建筑的沉降位移云圖。建筑與新交通大廈基坑外邊下圖為基坑周邊建筑的沉降位移云圖。建筑與新交通大廈基坑外邊緣距離最小值為緣距離最小值為8.25m，建筑離基坑外邊緣近的地方，沉降位移較為明顯，建筑離基坑外邊緣近的地方，沉降位移較為明顯，最大沉降位移為，最大沉降位移為2.15mm。 計算結果分析v 建筑沉降監(jiān)測建筑沉降監(jiān)測 基坑基坑開挖每一步，都在建筑開挖每一步，都在建筑關鍵點上布置了位移監(jiān)測點，監(jiān)關鍵點上布置了位移監(jiān)測點，監(jiān)測結果如下表所示測結果如下表所示 點號點號施工

8、步驟施工步驟J1J2J3J4J5J6J7J8J9J10主體基坑第一層開挖主體基坑第一層開挖,施工地下一層頂板施工地下一層頂板-0.43 -0.56 -0.46 -0.28 -0.15 -0.05 -0.09 -0.15 -0.22 -0.21主體基坑第二層開挖，主體基坑第二層開挖，施工地下二層樓板施工地下二層樓板-0.84-1.11 -0.94 -0.58 -0.32 -0.10 -0.15 -0.28 -0.38 -0.39主體基坑第三層開挖，主體基坑第三層開挖，施工地下三層樓板施工地下三層樓板-1.20 -1.58 -1.37 -0.87 -0.48 -0.16 -0.25 -0.46 -0.62 -0.63主體基坑第四層開挖，主體基坑第四層開挖，施工地下四層樓板施工地下四層樓板-1.42 -1.84 -1.63 -1.07 -0.60 -0.21 -0.33 -0.59 -0.80 -0.82主體基坑第五層開挖，主體基坑第五層開挖，施工地下五層樓板施工地下五層樓板-1.68 -2.15 -1.94 -1.32 -0.77 -0.30 -0.45 -0.78 -1.03 -