深基坑分段开挖施工过程仿真分析

深基坑分段开挖施工过程仿真分析

随着城市化进程的加快,我国轨道交通工程的建设速度跃上了新台阶,随之带来的安全风险、进度风险和管理困难等问题也日益显著。在提倡安全文明施工的21世纪,地铁车站深基坑开挖过程需要适应周边及地下复杂的环境。

为了深入了解地铁车站深基坑关键施工过程和潜在危险工况的力学性能,本文以武汉轨道交通阳逻线的黄埔新城站为例进行了以下研究:（1）为了研究分层分段开挖的建造过程,本文根据基坑主体结构施工方案,采用一次建模法,充分考虑基坑的几何尺寸、开挖面放坡、支护体系刚度、挖深、架撑顺序、土质参数和边界条件,利用有限元软件

FLAC^3D对基坑8个施工阶段的内力和变形进行了数值分析,结果表明:所划分工况的基坑变形值没有超过设计范围,围护结构具有足够的安全储备,施工方案安全可靠。（2）通过监测数据与数值模拟结果进行对比分析,结果表明:大部分的监测数据和数值模拟结果的误差在可接受范围之内,模型精度符合预期。

并分析了部分数据与监测值存在差异的原因。（3）对开挖过程中常见的钢支撑架设滞后险情进行了详细的分析,根据计算设置的几种滞后方案,得到了开挖面相应状态的变形值与轴力值,由此得出开挖面处最不利的缺撑形式,从而对施工现场钢支撑架设方案进行了优化。

接着,又针对施工中容易出现的底部两排钢支撑架设滞后工况,提出了通过调整已架设钢支撑的预设轴力临时控制开挖面的变形的发展,并根据数值计算结果对措施效果进行了分析,结果表明:通过调节已架设钢支撑的轴力作为临时控制开挖面变形的临时措施是可行的,但变形值还会继续随着开挖面的暴露时长而增大。（4）建立了仅考虑分层开挖的数值模型,将结果与分层分段开挖模型进行比对,结合实测数据,验证了两种模型的适用范围,总结了

分层分段开挖模型的优势,即在基坑的先开挖区域两者差异不大,后开挖区域分层分段开挖模型求解结果更为精确,并且两种模型在基坑深部时开挖导致的空间效应类似,研究成果有利于解决地铁车站基坑工程实际问题,提高建造过程的安全性,具有重要的理论意义和实际应用价值。