随着各城市地铁发展,地铁线路不断增加,新增线路与已经运营的既有线路交叉换乘,形成交通网络系统。目前,新建线路与既有线路无缝连接的主要问题是如何考虑施工过程中基坑开挖卸土和周围复杂环境对地铁深基坑围护结构变形及基坑稳定、周围建筑物以及既有线地铁结构的扰动问题。所以,正确掌握地铁车站基坑开挖过程中围护结构、周围建筑、既有车站结构的变形规律,对于基坑工程的施工安全和设计合理都具有十分重要的作用。文章以长沙地铁3号线火车站基坑工程为研究背景,运用有限差分软件FLAC3D,数值模拟了基坑开挖的全过程,并结合现场监测数据,研究了深基坑开挖对基坑围护结构、周围地表、周围建筑物、既有线车站的影响,对相关变形规律进行了总结。本文主要研究成果如下:(1)由监理数据整理分析,给出了围护结构侧移以及周围地表竖向位移随着开挖深度增加的变化曲线:桩体在基坑开挖初期侧移摆动幅度较大,随着基坑开挖深度的加大,土压力随之增大,桩体向基坑方向水平位移,变形曲线趋于光滑,呈现出明显“弓“字型曲线,但最大值发生部位位于桩体埋深约为3m处;坑外地表竖向位移在施工初期出现快速隆起和快速下沉现象,随着基坑开挖深度达到一定值时,而又缓慢沉降。(2)选取北侧基坑标准段施工段一檩12.5m为对象,通过数值模拟方法再现了基坑开挖全过程,可得到围护结构及坑外土体的受力变形规律:将数值计算数据和实测结果进行对比分析,发现总体变形规律相同,且值靠近,表明数值建模、相应参数的选择以及计算过程是可靠的,同时也证明后续的参数效果分析采用此数值模型是可行的。(3)通过基坑与建筑物的整体建模,模拟了整个深基坑施工过程中既有建筑物的受力变形状态,获悉了建筑物相对于深基坑位置(距离、方向),建筑物基础埋深对于建筑物的绝对沉降和差异沉降及倾斜率都有较大的影响:建筑距基坑越远,建筑物绝对沉降、差异沉降和倾斜率都随之减小;建筑物的绝对沉降和侧移随着建筑物基础埋深的增加而不断减小,且说明上部结构与基础之间有相互作用。(4)通过对南侧基坑、已建2号线车站及北侧基坑第一、二段进行建模并计算,可得如下结论:车站顶部地表沉降最大值总是朝向开挖侧基坑,最终出现在车站顶部中心位置附近;三种施工方案在两侧基坑开挖完成后楼板表现出的竖向位移相差无几,变形值均在可控的范围内。