一种分析超深基坑开挖对邻近建筑安全影响的方法与流程

本发明涉及数学模型分析，具体是指一种分析超深基坑开挖对邻近建筑安全影响的方法。

背景技术：

1、随着全国城市化进程加剧，城市地面交通压力增大，轨道交通的建设正在如火如荼地进行，这使得深基坑工程频繁出现于城市交通干道及建筑密集区。成都地区受岷江水系冲刷，卵石沉积量大，地下水位高，故多为砂卵地层地质属性，由于砂卵石透水性强，在基坑降水过程中，受到渗透压力后，易导致细颗粒流失，土层自重应力增加，发生压密作用，从而引起地表及邻近建筑产生差异沉降、变形，严重还会导致塌陷。

2、赵延林等利用有限元分析软件从基坑的开挖深度、与建筑物距离、地连墙嵌固深度及厚度等影响因素研究了基坑开挖过程对邻近建筑独立基础变形的影响。张永强等通过两种支护形式对比，采用修正-莫尔-库仑本构模型，分析了深基坑开挖卸荷过程中支护结构、土体及建筑物基础变形规律。应宏伟、王亚军等分别研究了隔断墙对基坑邻近建筑的保护作用和地表深孔注浆对建筑和基坑的保护作用。白永学分析了成都地铁早期线路施工地面塌陷案例，利用大型三轴剪切试验，得到砂卵地层应力-应变曲线，并提出了控制盾构开挖面失稳的相应措施。

3、研究结果表明，基坑工程由于地域差异、支护结构差异导致对邻近建筑受力影响复杂且多变，故针对砂卵地层地质条件，展开半盖挖深基坑对邻近建筑影响分析有着重大意义。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种分析半盖挖基坑开挖卸荷过程中对邻近高层建筑深基础不均匀沉降的安全影响的方法。

2、本发明通过下述技术方案实现：一种分析超深基坑开挖对邻近建筑安全影响的方法，包括以下步骤：

3、(1)建立超深基坑，以及周围建筑的有限元几何模型；

4、(2)根据建立的有限元几何模型进行数据分析；

5、(3)根据数据分析的情况，进行参数对比；

6、(4)获得超深基坑对周围建筑的变形影响因素，根据变形影响因素制定相应变形控制措施，减少对周围建筑的影响。

7、为了更好地实现本发明的方法，进一步地，所述步骤(1)中建立超深基坑，以及周围建筑的有限元几何模型的具体过程为：

8、(1.1)采用abaqus有限元分析软件进行基坑、其内部支护结构、以及基坑周围建筑仿真模型，基坑开挖宽度为开挖深度的3-4倍，影响深度取开挖深度的2-4倍；土体采用摩尔-库伦本构模型模拟，基坑内的混凝土结构均为c35混凝土，基坑内支护材料使用弹性本构模型模拟，基坑内土体、连续墙、混凝土支撑、挡土墙采用三维实体单元模拟，钢支撑结构采用桁架单元模拟，盖板采用壳单元模拟，立柱采用嵌入式梁单元模拟；基坑周围建筑的基础采用可单元模拟，并将建筑上部的结构转换为等效载荷；

9、(1.2)选取基坑内材料的参数；

10、(1.3)采用采用半盖挖法施工，在不影响开挖结果的前提下，将盖挖侧开挖步骤进行简化，对明挖侧基坑开挖进行分析步模拟。

11、为了更好地实现本发明的方法，进一步地，所述步骤(2)中根据建立的有限元几何模型进行数据分析的内容包括对基坑内围护桩水平位移的分析和对基坑外侧地表沉降的分析。

12、为了更好地实现本发明的方法，进一步地，所述步骤(3)中，根据数据分析的情况，进行参数对比的具体内容包括对比在基坑周围对建筑采用注浆加固，不同注浆加固深度的对基坑及建筑的保护作用；对比不同盖挖侧围护桩插入比对基坑及建筑的保护作用；对比盖挖侧围护桩桩径及间距对基坑及建筑的保护作用。

13、为了更好地实现本发明的方法，进一步地，所述对比在基坑周围对建筑采用注浆加固，不同注浆加固深度的对基坑及建筑的保护作用，主要对比的参数包括靠近建物盖挖侧围护桩水平位移数据，以及开挖完成后盖挖侧地表沉降数据。

14、为了更好地实现本发明的方法，进一步地，所述对比不同盖挖侧围护桩插入比对基坑及建筑的保护作用，主要对比的参数包括围护结构最大侧向位移、地表最大沉降值、基础最大沉降值。

15、为了更好地实现本发明的方法，进一步地，所述对比盖挖侧围护桩桩径及间距对基坑及建筑的保护作用，主要对比的参数包括等效地连墙厚度、围护结构最大侧向位移、地表最大沉降值、基础最大沉降值。

16、为了更好地实现本发明的方法，进一步地，所述步骤(4)中，根据变形影响因素制定相应变形控制措施包括：

17、(4.1)加强基坑监测，进行监测点布置，施工过程中如有围护结构水平位移、竖向位移、地表沉降、建筑物沉降任意值超过预警值时，要快速采取应急措施，增加监测频率；

18、(4.2)在施工过程中，根据监测数据反馈，在基坑及建筑物影响范围内采取注浆加固措施，并进行注浆加固深度确定；

19、(4.3)提高支护结构设计标准：为保证砂卵地层基坑的稳定性，支护结构的抗弯刚度应大于一般土质下的基坑工程。

20、本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

21、本发明采用有限元分析软件abaqus进行数值模拟，并利用现场监测数据对模型进行验证，分析半盖挖基坑开挖卸荷过程中对邻近高层建筑深基础不均匀沉降的安全状态影响，对比现场实际监测情况表明，数值模拟能够有效的反应各个施工阶段以及实际工程施工中的沉降变形，对施工进行有一定的指导作用。

技术特征：

1.一种分析超深基坑开挖对邻近建筑安全影响的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种分析超深基坑开挖对邻近建筑安全影响的方法，其特征在于，所述步骤（1）中建立超深基坑，以及周围建筑的有限元几何模型的具体过程为：

3.根据权利要求1或2所述的一种分析超深基坑开挖对邻近建筑安全影响的方法，其特征在于，所述步骤（2）中根据建立的有限元几何模型进行数据分析的内容包括对基坑内围护桩水平位移的分析和对基坑外侧地表沉降的分析。

4.根据权利要求1或2所述的一种分析超深基坑开挖对邻近建筑安全影响的方法，其特征在于，所述步骤（3）中，根据数据分析的情况，进行参数对比的具体内容包括对比在基坑周围对建筑采用注浆加固，不同注浆加固深度的对基坑及建筑的保护作用；对比不同盖挖侧围护桩插入比对基坑及建筑的保护作用；对比盖挖侧围护桩桩径及间距对基坑及建筑的保护作用。

5.根据权利要求4所述的一种分析超深基坑开挖对邻近建筑安全影响的方法，其特征在于，所述对比在基坑周围对建筑采用注浆加固，不同注浆加固深度的对基坑及建筑的保护作用，主要对比的参数包括靠近建物盖挖侧围护桩水平位移数据，以及开挖完成后盖挖侧地表沉降数据。

6.根据权利要求4所述的一种分析超深基坑开挖对邻近建筑安全影响的方法，其特征在于，所述对比不同盖挖侧围护桩插入比对基坑及建筑的保护作用，主要对比的参数包括围护结构最大侧向位移、地表最大沉降值、基础最大沉降值。

7.根据权利要求4所述的一种分析超深基坑开挖对邻近建筑安全影响的方法，其特征在于，所述对比盖挖侧围护桩桩径及间距对基坑及建筑的保护作用，主要对比的参数包括等效地连墙厚度、围护结构最大侧向位移、地表最大沉降值、基础最大沉降值。

8.根据权利要求1或2所述的一种分析超深基坑开挖对邻近建筑安全影响的方法，其特征在于，所述步骤（4）中，根据变形影响因素制定相应变形控制措施包括：

技术总结
本发明公开了一种分析超深基坑开挖对邻近建筑安全影响的方法，包括以下步骤：1）建立超深基坑，以及周围建筑的有限元几何模型；2）根据建立的有限元几何模型进行数据分析；3）根据数据分析的情况，进行参数对比；4）获得超深基坑对周围建筑的变形影响因素，根据变形影响因素制定相应变形控制措施，减少对周围建筑的影响。本发明采用有限元分析软件ABAQUS进行数值模拟，并利用现场监测数据对模型进行验证，分析半盖挖基坑开挖卸荷过程中对邻近高层建筑深基础不均匀沉降的安全状态影响，对比现场实际监测情况表明，数值模拟能够有效的反应各个施工阶段以及实际工程施工中的沉降变形，对施工进行有一定的指导作用。

技术研发人员：白宁,朱桂伏,石洪超,袁勇,郭建强,徐源泽
受保护的技术使用者：中国铁建大桥工程局集团有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/8