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基于abaqus的基坑开挖对杭州中大圣马广场 周边地下管线影响的数值分析研究 单 位：机 施 处 作 者：郑 威 皇 时 间：2013年10月22日 基于abaqus的基坑开挖对杭州中大圣马广场 周边地下管线影响的数值分析研究 机施处 郑威皇 1研究的目的和意义 1.1 研究背景 深基坑开挖将引起邻近路面下沉导致地下管线竖向移动 ，移动的距离称为竖向位移。 当竖向位移与水平位移达到地下管线变形的极限值时 将会引起地下管线的竖向与水平拉裂破坏，此种破坏不仅影响工期耗费大量抢救资金，甚至会发生人员伤亡，并使与基坑相邻的周边建筑物或地下设施开裂，倾斜甚至倒塌，造成极大的危害。 例如，2008 年 11 月 15 日 15 时 20 分，杭州萧山湘湖段地铁施工现场发生塌陷事故。风情大道坍塌形成了一个长 75 米、宽 21 米、深 15.5 米的深坑，附近的河流决堤，河水倒灌，一度水深达 6 米多。正在路面行驶的 11 辆车陷入深坑，数十名地铁施工人员被埋，遇难工人数达到 21 名，同时造成了风情大道中断，距事故现场仅一墙之隔的萧山区城西小学，校园东边的围墙已全部垮塌。附近民房倾斜破坏，地面下管线破坏等一系列连锁破坏效应。 图1.1 基坑失稳破坏图 图1.2 杭州地铁基坑事故坑边管线位置图 1.2研究目的和意义 地下管线的破坏往往是由于其水平变形或竖向变形超过了允许的变形值或允许转角。基坑开挖导致周边土体的水平或竖向位移会引起管线的变形，但由于施工等各方面原因，管线的变形往往是不均匀的，在管道接口等薄弱位置往往导致管线变形率突然增大而导致破坏。 本文以杭州中大圣马广场基坑工程施工为例，对基坑的监测数据进行分析研究基坑开挖对周边关系变形的影响情况，并采用abaqus三维有限元分析软件，建立软土地区深基坑开挖的三维非线性数值分析模型，研究基坑开挖过程对周边管线水平位移变形率和沉降变形率的影响情况，并分析了不同的加固措施对管线影响的情况。采用基坑围护结构设计，施工，监测，数值模拟的方法模拟整个工程动态设计，动态施工的过程。为以后类此工程提供理论和实践依据，希望通过本文的研究，增强相关部门对基坑围护施工开挖的重视，尤其是勘察数据，监测，以及在施工前的数值模拟分析。在类似的工程中，可以通过三维非线性有限元数值分析的方法预测基坑开挖对自身结构的影响和周边环境的影响情况，这种方法不仅可以对基坑开挖过程中可能出现的结构问题，变形问题作出提前的响应，同时通过加强对基坑的监测，还可以提前对周边可能出现的安全隐患进行预防和加固补救措施。 2工程概况 2.1工程概况 杭州中大圣马广场地处杭州市下城区灯塔单元西南角B地块，东至待建的东新东路，南至石祥路，西至东新路。该工程用地下部分共四层，开挖深度20.8米左右，电梯井开挖深度约23.8米。地下室总建筑面积约14.23万平方米，单层平面面积32265平方米。基坑支护采用钻孔灌注桩结合三道钢筋砼内支撑的基坑围护体系（局部增设岩石锚杆增加围护桩端稳定性），排桩外设置1排三轴水泥搅拌桩止水帷幕（局部为高压旋喷桩止水帷幕）。地表采用明沟排水，坑内地下水采用集水明排措施，局部碎石土分布处采用管井降水。 2.2周边地下管线情况分析 根据工程勘察报告，工程周边地下管线复杂，且部分线路距离基坑边缘非常近，其中影响本工程基坑开挖最主要的市政管线包括电力管沟、给水管、雨水管、污水管等。其分布情况如下（周边环境平面图如图3-1所示）： 图2-1周边环境平面图 南面石祥路有1条城南变电所的10KV地下高压线，但距基坑边线有30米, 埋深1.5米，基坑开挖对其基本无影响。 西面距东新路75米以上，施工对其无影响，紧临基坑西侧的为两层浅基钢结构售楼部，无管线。 北面为待建道路，地下无管线。 东面紧临基坑边新修1条110KV高压线电缆沟，对基坑安全影响较小，但需加强监测，以免基坑超常位移对其造成破坏。 序号 部位 管网类型 基坑边管线总长 埋深 材质及规格 距基坑最近距离 1 南侧 电缆沟 440m 0.0～1.5m PVC，400X300 30m 2 东侧 电缆沟 140m 0.0～.5m 钢筋混凝土沟槽 1m 因此，影响本工程基坑开挖最不利的因素为东面紧临基坑边新修1条110KV高压线电缆沟。在基坑开挖过程中需对该部位加强监测，做好提前预防工作。 3三维计算模型的建立 杭州中大圣马广场基坑的主要特点是深，大，基坑平面复杂，周边地下管线及其复杂，再加上施工过程的影响，整个基坑开挖施工的过程是一项复杂的技术。考虑的计算机计算能力，计算时间等各方面因素，需要在数值模