案例3 交通指挥中心基坑逆作法施工过程模拟

1、案例案例3 交通指挥中心基坑逆作法施工过程模拟交通指挥中心基坑逆作法施工过程模拟v中科院计算技术研究所中科院计算技术研究所工程概况v 合肥市新交通大厦于合肥市瑶海区与庐阳区交界合肥市新交通大厦于合肥市瑶海区与庐阳区交界，建筑面，建筑面积积93200，包括超高层塔楼、裙房和设于塔楼及裙房外围包括超高层塔楼、裙房和设于塔楼及裙房外围的纯地下室的纯地下室，上述各建筑部分均拟置于同一筏形基础底盘上述各建筑部分均拟置于同一筏形基础底盘上。上。工程概况v 其其基坑西侧、北侧与轨道基坑西侧、北侧与轨道1、2号线大东门站围护结构紧邻，号线大东门站围护结构紧邻，与南侧与南侧4、7层居民楼最近点相距约层居民楼最近

2、点相距约68m，地下结构设计使，地下结构设计使用年限为用年限为100年，基坑安全等级为一级，采用同一基础底板，年，基坑安全等级为一级，采用同一基础底板，基坑施工拟采用基坑施工拟采用“地下连续墙复合墙、水平结构地下连续墙复合墙、水平结构逆做法逆做法”，支护结构采用地下支护结构采用地下连续墙连续墙。主楼范围地层信息v 基坑拟建场区存在的特殊性岩土主要包括填土、软土、膨基坑拟建场区存在的特殊性岩土主要包括填土、软土、膨胀土和风化岩。胀土和风化岩。各土层参数如下：各土层参数如下：地地 层层 代代 号号岩土名称岩土名称杂填土杂填土粉质粘土粉质粘土粉土粉土粉细砂粉细砂强风化泥质砂强风化泥质砂岩岩中等风化泥

3、质中等风化泥质砂岩砂岩压缩模量压缩模量(MPa)31011133580泊松比泊松比0.30.250.30.30.30.3内聚力内聚力(kN/m3)0302503535内摩擦角内摩擦角( )81516253030天然重度天然重度(kN/m3)17.519.720.320.521.022.0地层建模v 基坑最大开挖深度为基坑最大开挖深度为26.4m，分，分5步开挖。数值计算模型通步开挖。数值计算模型通过过ABAQUS有限元软件辅助建立计算网格模型，导入到有限元软件辅助建立计算网格模型，导入到FLAC3D中中。其模型如下图所示。其模型如下图所示围护结构v 设计围护结构为地下连续墙，计算中采用实体模拟

4、，其参设计围护结构为地下连续墙，计算中采用实体模拟，其参数等效方法同案例数等效方法同案例1中钻孔灌注桩的等效方式。中钻孔灌注桩的等效方式。围护结构与土体间接触关系v 地下连续墙与土体间的接触作用，采用地下连续墙与土体间的接触作用，采用interface单元模拟单元模拟，可以定义其摩擦角和粘聚力的大小。，可以定义其摩擦角和粘聚力的大小。模型边界与本构模型v 计算模型四周的外边界仅约束边界面法向位移，模型底部计算模型四周的外边界仅约束边界面法向位移，模型底部z=-100m采用固定约束，采用固定约束，z=0水平地表为自由表面。水平地表为自由表面。约束情约束情况如下图所示况如下图所示v 土体结构计算采

5、用土体结构计算采用Mohr-Coulumb本构模型。本构模型。基坑内支撑体系的模拟v 基坑内部结构体系有五层楼板和一层底板，均为钢筋混凝基坑内部结构体系有五层楼板和一层底板，均为钢筋混凝土浇筑。基坑内部结构体系在土浇筑。基坑内部结构体系在FLAC3D中按照壳中按照壳(Shell)单单元模拟，临时钢支撑采用梁元模拟，临时钢支撑采用梁(Beam)单元模拟，模拟过程中单元模拟，模拟过程中不考虑梁的自重。不考虑梁的自重。基坑开挖施工步模拟v 根据施工方案，交通大厦基坑分根据施工方案，交通大厦基坑分5步开挖，每步开挖完成后步开挖，每步开挖完成后建楼板，并在主楼部分施工临时支撑，待五层地下室开挖建楼板，并

6、在主楼部分施工临时支撑，待五层地下室开挖完成后逆作施工，从下往上拆除临时支撑并建楼板。完成后逆作施工，从下往上拆除临时支撑并建楼板。v 在在数值模拟数值模拟中中，共有，共有12个工况，包括个工况，包括1个初始平衡步和个初始平衡步和5个个开挖步以及开挖步以及6步拆支撑建底板和楼板，步拆支撑建底板和楼板，各施工步如下图。各施工步如下图。12基坑开挖施工步模拟6543基坑开挖施工步模拟71098计算结果分析v 地表沉降地表沉降 受受基坑开挖影响，基坑周边土层产生不同程度的沉降位移，地表的基坑开挖影响，基坑周边土层产生不同程度的沉降位移，地表的最大沉降发生在沿基坑长边周围最大沉降发生在沿基坑长边周围(

7、图中蓝色部分图中蓝色部分)，最大沉降值为，最大沉降值为6.46mm。计算结果分析v 周边周边建筑沉降变形建筑沉降变形 下图为基坑周边建筑的沉降位移云图。建筑与新交通大厦基坑外边下图为基坑周边建筑的沉降位移云图。建筑与新交通大厦基坑外边缘距离最小值为缘距离最小值为8.25m，建筑离基坑外边缘近的地方，沉降位移较为明显，建筑离基坑外边缘近的地方，沉降位移较为明显，最大沉降位移为，最大沉降位移为2.15mm。 计算结果分析v 建筑沉降监测建筑沉降监测 基坑基坑开挖每一步，都在建筑开挖每一步，都在建筑关键点上布置了位移监测点，监关键点上布置了位移监测点，监测结果如下表所示测结果如下表所示 点号点号施工

8、步骤施工步骤J1J2J3J4J5J6J7J8J9J10主体基坑第一层开挖主体基坑第一层开挖,施工地下一层顶板施工地下一层顶板-0.43 -0.56 -0.46 -0.28 -0.15 -0.05 -0.09 -0.15 -0.22 -0.21主体基坑第二层开挖，主体基坑第二层开挖，施工地下二层楼板施工地下二层楼板-0.84-1.11 -0.94 -0.58 -0.32 -0.10 -0.15 -0.28 -0.38 -0.39主体基坑第三层开挖，主体基坑第三层开挖，施工地下三层楼板施工地下三层楼板-1.20 -1.58 -1.37 -0.87 -0.48 -0.16 -0.25 -0.46 -0.62 -0.63主体基坑第四层开挖，主体基坑第四层开挖，施工地下四层楼板施工地下四层楼板-1.42 -1.84 -1.63 -1.07 -0.60 -0.21 -0.33 -0.59 -0.80 -0.82主体基坑第五层开挖，主体基坑第五层开挖，施工地下五层楼板施工地下五层楼板-1.68 -2.15 -1.94 -1.32 -0.77 -0.30 -0.45 -0.78 -1.03 -