南京某综合管廊基坑开挖数值模拟研究.pdf

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1、116低温建筑技术2014年第l2期(总第198期)南京某综合管廊基坑开挖数值模拟研究陈晓瑞，余湘娟。，高磊(1．河海大学岩+7-程研究所，南京210098；2．河海大学土木与交通学院．南京210098)【摘要】结合南京某综合管廊工程，根据工程实际，采用钢板桩加钢支撑支护方式，通过现场实测数据，并运用岩土三维有限差分软件FLAC3D对基坑分步开挖和支护过程进行数值模拟分析，获得了基坑水平位移以及钢支撑轴力变化规律。分析表明，在开挖过程中，未施加钢支撑段，基坑水平位移沿深度方向呈逐渐减小趋势，在地表面处有最大值；施加钢支撑段，基坑土体水平位移自上而下先逐渐增大，后逐渐减小。对轴力而言，第二道钢支

2、撑轴力大于第一道钢支撑，轴力呈逐渐增加趋势。将数值计算结果与现场实际水平位移和轴力观测值结果进行对比，二者变化规律基本一致，数值分析结果表明，在基坑开挖过程中应用钢板桩加钢支撑支护形式可以有效控制基坑水平位移变化，研究成果可为类似综合管廊基坑开挖施工提供参考。【关键词】综合管廊；钢板桩；钢支撑；水平位移；轴力；数值分析【中图分类号】TU473．2【文献标识码】B【文章编号】1001—6864(2014)12—0l16一o40引言322．702段有两个仓室，结构外轮廓尺寸(宽X高)为综合管廊，又称共同沟，用于城市地下市政公用6300mX3950mm，桩号CK0+220—820段有一个仓管线的公共

3、设施，其将市政、电力、通信、燃气、给排水室，结构外轮廓尺寸(宽×高)为3600m×3250mm，预等各种管线集于一体，设有专门的检修口、吊装口和留口隧道结构外轮廓尺寸(宽X高)为7100m×监测系统，实施统一规划、设计、建设和管理，是新型3700mm。管廊在AK0+100—765、CK0+220—820段城市市政基础设施建设现代化的重要标志之一。采用鞍Ⅳ号拉森钢板桩进行支护，支护采用12m长钢在综合管廊开挖过程中，需要对于基坑进行支护，目板桩；在BK0+100一Bkl+322．702段采用鞍Ⅳ号拉前，一般支护方式有拉锚钢板桩支护、土钉墙支护森钢板桩+2道钢支撑进行支护，支护采用18m长钢等。钢

4、板桩结构具有质量轻、强度高、锁口紧密、水板桩，6325X14钢管为第一道钢支撑，09×16钢管密性好、施工方便、施工速度快等优点，因此，钢板桩为第二道钢支撑，型钢牌均Q235b。钢围檩采用在基坑工程中得到广泛应用。在综合管廊的受力HW400X400X13X21型钢。分析方面，周志刚通过ansys有限元建模从结构沉降，基坑开挖深度范围内涉及的土层有7层，其主要混凝土应力等多个方面评价其对综合管廊受力的影物理力学指标见表1。响。邓惠晗通过综合管廊的概述、发展应用及优越性的阐述，结合综合管廊的设计与建设实例，总结了表l各土层分布及主要物理力学指标综合管廊设计的重点、难点，分析综合管廊存在的制约因素和

5、主要问题，并对其发展提出建议。本工程根据现场实际情况，分段采用钢板桩和钢板桩加钢支撑支护方式。为了掌握基坑支护对基坑的影响，本文采用FLAC3D的连续介质快速拉格朗13计算程序，通过数值模拟试验的方法，对基坑开挖进行模拟分析，通过与现场测得的基坑水平位移和刚支撑轴力进行比较，从而为管廊工程施工提供参考。1工程概况本工程位于南京河西地区，全长2500m，开挖深度4．2～7．2m。全线采用现浇钢筋混凝土箱型结构，桩2数值模拟分析号AK0+100—765段有一个仓室，结构外轮廓尺寸根据现场开挖实际工程情况，分别选择断面AK0(宽×高)为3600m×3350mm，桩号BK0+100一Bkl++100—

6、765研究无支撑情况下基坑的变形情况，选择[基金项目]江苏省自然科学基金资助(BK20130832)；中国博士后科学基金资助项目(2014T70468)；高等学校博士学科点专项科研基金(20120094120015)118低温建筑技术2014年第12期(总第198期)渐下移。施加了两道钢支撑后，土体的水平位移呈现现场实测数据比较，数值分析结果与实测结果变化规先逐渐增大，后逐渐减小的趋势。通过对模拟结果与律一致。水平位移／mm水平位移／mm水平位移，mm一20246810一20246810O612180．00．00．02．O2．O2．04．04．04．0量E越6．0越6．0越6．0聪聪8聪88．

7、0．0．Ol0．O10．O10．012．O12．012．O14．014．014．0(＆)开挖lm(b)开挖2m(c)开挖4m图3无支撑情况基坑水平位移变化图水平位移／mm水平位移／mm水平位移，mm一2O24681006l2l8—Sl53555O．00．00．02．02．02．O4．04．04．0皇甚g氨6．0氯·0越6．0聪8聪8．08．O．01O_010．010．012．0l2．0l2．014