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大型复杂基坑施工对紧邻地铁结构影响的三维数值分析

作者：徐振华

来源：《城市建设理论研究》2012年第28期

摘要： 本文以紧邻广州地铁二号线的广州绿地中心二期基坑施工为例，采用三维数值分析的方法针对基坑施工对紧邻地铁结构的影响进行了计算分析。文中详细论述了大型复杂基坑三维计算模型的快速建模过程，以及参数的选择，并对基坑施工的全过程进行了模拟。计算结果表明，广州绿地中心二期基坑施工对周边地铁构筑物产生的位移均可控制在地铁保护条例规定的10mm限值以内。此外，本文还将计算结果和地铁区间隧道在基坑施工期间的监测数据进行了对比分析，验证了计算结果的准确性和合理性。本文的研究成果可为优化设计和施工提供有益的参考，为类似的工程提供借鉴。

关键词：基坑施工；地铁结构；三维数值分析 中图分类号：TV551.4 文献标识码：A文章编号： 1引言

21世纪是地下空间的世纪。随着城市的迅速发展，为了节约能源和空间，越来越多的构筑物转下地下，做为城市地下构筑物的主要形式之一，地铁已经成为贯穿各个大城市的交通命脉。随着地铁线路的快速建设，使得越来越多的基坑工程在已有的运营车站周边或邻近点施工，甚至横跨地铁构筑物。基坑开挖使紧邻地铁构筑物原有受力平衡被打破，从而引起地铁隧道产生相应的内力和变形[1]。由于地铁结构一旦出现问题，损失巨大，因此当前对地铁变形的要求非常严格，地铁结构最大位移不能超过10mm。如何在基坑施工前准确分析和评价施工过程对紧邻地铁结构的影响，以更好地保护地铁结构，是近年来研究的热点问题。

当前基坑施工对紧邻地铁构筑物的影响计算主要集中在理论研究和数值分析两个方面。在理论分析方面，张治国等[2]提出了基坑开挖对临近地铁隧道影响的两阶段分析方法，并通过实例验证了该理论计算模型的准确性。但是该计算模型对实际情况进行了大量简化，只适合于基坑施工前初略的计算和评估。王燕燕[1]，胡恒[3]，张玉成[4]，褚锋[5]等人采用有限元和有限差分方法对基坑施工过程中地铁结构的变形进行了数值模拟研究，得到了很好的效果，但这些研究大多只涉及简单的基坑形式，没有考虑基坑复杂的支护形式对地铁结构变形的影响。 本文以广州绿地中心二期基坑施工对紧邻地铁结构影响的三维有限差分数值分析及安全性评估为例，详细论述了大型复杂基坑开挖对紧邻地铁结构影响的三维模拟全过程，并与实测数据进行了对比分析，证明了该方法的合理性。该数值分析方法可为今后同类的工程实例提供参考和借鉴。