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摘要：以邻近地铁的基坑开挖施工为背景，采用Plaxis和Plaxis 3D Foundation有限元软件进行二维和三维数值模拟，分析研究基坑开挖以及降水对地铁结构的影响，同时对地铁周边基坑开挖过程提出合理化建议。
关键词：基坑；数值模拟；地铁结构
中图分类号： TV551.4 文献标识码：A 文章编号：
前言
随着我国的经济发展和社会进步，城市轨道交通越来越成为人们不可或缺的交通工具，同时，地铁周边房地产的开发越来越发达，这些工程在建设过程中开挖基坑势必造成周边地层的应力释放和重分布，从而导致地铁结构产生位移等影响地铁功能和威胁地铁安全的问题，因此，沿线工程建设对已开通运营地铁产生的影响等地铁保护问题成为一个新课题。
本文运用Plaxis和Plaxis 3D Foundation有限元软件模拟基坑施工过程对地铁结构的影响，分析基坑开挖引起的地层应力变化和地铁结构位移，从而对基坑开挖设计和施工方案提出合理化建议。
工程简介
某公司拟在某城中村场地内兴建2栋33层楼房，地下室1层，建筑场地占地面积约8000㎡，基坑开挖深度3.0m～3.5m。该项目场地位于既有广州地铁五号线文冲站的南侧，项目基坑边离地铁五号线文冲站1号风亭约5m，该处基坑采用Φ800钻孔桩+一道砼支撑支护体系，其余部位采用放坡开挖。拟建项目与地铁关系如图2.1所示。
图2.1 拟建项目与地铁关系示意图
表2.1 拟建项目基坑详细情况
计算模型及参数取值
基坑开挖对文冲地铁站1号风亭结构的影响，采用Plaxis和Plaxis 3D Foundation有限元软件进行二维和三维分析，土的模型采用Mohr-Coloumb模型，结构采用梁单元。我们将分别从降水和不降水两个方面综合分析评估此基坑开挖对地铁的影响。
对于各层土的物理力学参数见表3.1。
表3.1岩土力学参数取值表
计算结果及分析
二维有限元分析结果
图4.1 不降水条件下总位移云图
图4.2 降水条件下总位移云图
從图（4.1）和（4.2）可以看出，考虑正常基坑开挖与基坑开挖降水两种工况，引起地铁结构向基坑方向的最大位移分别为2.05m、2.24m。
三维有限元分析结果
图4.3 不降水条件下总位移云图
图4.4 降水条件下总位移云图
在二维分析的基础上，为更好的反映整个基坑开挖对周边地铁的影响，我们建立了三维模型进行空间分析。从图（4.3）和（4.4）可以看出，考虑正常基坑开挖与基坑开挖降水两种工况，引起地铁结构向基坑方向的最大位移分别为1.01m、2.49m。通过对三维模型结果的分析，基坑正常开挖引起风亭的最大位移为1.01mm，但若考虑基坑失水引起地下水位下降，则风亭最大位移为2.49mm，虽然仍处于结构正常受力范围，但可以得出基坑失水对周边地铁结构的影响呈加剧趋势。因此，我们建议基坑围护结构应做好密闭止水措施，加强围护桩间的止水质量。
结论与建议
通过对基坑开挖与地铁结构关系的有限元分析，结合实际采用的工法并考虑基坑开挖引起周边降水的不利情况，对影响范围内的地铁结构，以Plaxis和Plaxis 3D Foundation有限元软件为模拟手段，采用二维和三维模型进行了数值模拟计算，得出以下结论与建议：
1、采用现有的基坑围护结构方式，基坑开挖引起风亭的最大位移为2.49mm，总体上对地铁的影响不大。
2、考虑基坑开挖的降水影响，根据计算基坑失水对地铁的影响呈加剧趋势，建议基坑围护结构应做好密闭止水措施，例如，加强钻孔桩间旋喷桩的止水质量。
3、基坑开挖过程中，只要做好止水工作，采用坑内降水对地铁结构的保护更有利。
参考文献
[1] 汪小兵,贾坚. 深基坑开挖对既有地铁隧道的影响分析及控制措施[J]. 城市轨道交通研究. 2009(05)
[2] 朱正锋,陶学梅,谢弘帅. 基坑施工对运营地铁隧道变形影响及控制研究[J]. 地下空间与工程学报. 2006(01)
[3] 张治国,张谢东,王卫东. 临近基坑施工对地铁隧道影响的数值模拟分析[J]. 武汉理工大学学报. 2007(11)
[4] 戴博红. 深基坑施工对邻近地铁隧道的影响预测[J]. 城市轨道交通研究. 2008(08)
关键词：基坑；数值模拟；地铁结构
中图分类号： TV551.4 文献标识码：A 文章编号：
前言
随着我国的经济发展和社会进步，城市轨道交通越来越成为人们不可或缺的交通工具，同时，地铁周边房地产的开发越来越发达，这些工程在建设过程中开挖基坑势必造成周边地层的应力释放和重分布，从而导致地铁结构产生位移等影响地铁功能和威胁地铁安全的问题，因此，沿线工程建设对已开通运营地铁产生的影响等地铁保护问题成为一个新课题。
本文运用Plaxis和Plaxis 3D Foundation有限元软件模拟基坑施工过程对地铁结构的影响，分析基坑开挖引起的地层应力变化和地铁结构位移，从而对基坑开挖设计和施工方案提出合理化建议。
工程简介
某公司拟在某城中村场地内兴建2栋33层楼房，地下室1层，建筑场地占地面积约8000㎡，基坑开挖深度3.0m～3.5m。该项目场地位于既有广州地铁五号线文冲站的南侧，项目基坑边离地铁五号线文冲站1号风亭约5m，该处基坑采用Φ800钻孔桩+一道砼支撑支护体系，其余部位采用放坡开挖。拟建项目与地铁关系如图2.1所示。
图2.1 拟建项目与地铁关系示意图
表2.1 拟建项目基坑详细情况
计算模型及参数取值
基坑开挖对文冲地铁站1号风亭结构的影响，采用Plaxis和Plaxis 3D Foundation有限元软件进行二维和三维分析，土的模型采用Mohr-Coloumb模型，结构采用梁单元。我们将分别从降水和不降水两个方面综合分析评估此基坑开挖对地铁的影响。
对于各层土的物理力学参数见表3.1。
表3.1岩土力学参数取值表
计算结果及分析
二维有限元分析结果
图4.1 不降水条件下总位移云图
图4.2 降水条件下总位移云图
從图（4.1）和（4.2）可以看出，考虑正常基坑开挖与基坑开挖降水两种工况，引起地铁结构向基坑方向的最大位移分别为2.05m、2.24m。
三维有限元分析结果
图4.3 不降水条件下总位移云图
图4.4 降水条件下总位移云图
在二维分析的基础上，为更好的反映整个基坑开挖对周边地铁的影响，我们建立了三维模型进行空间分析。从图（4.3）和（4.4）可以看出，考虑正常基坑开挖与基坑开挖降水两种工况，引起地铁结构向基坑方向的最大位移分别为1.01m、2.49m。通过对三维模型结果的分析，基坑正常开挖引起风亭的最大位移为1.01mm，但若考虑基坑失水引起地下水位下降，则风亭最大位移为2.49mm，虽然仍处于结构正常受力范围，但可以得出基坑失水对周边地铁结构的影响呈加剧趋势。因此，我们建议基坑围护结构应做好密闭止水措施，加强围护桩间的止水质量。
结论与建议
通过对基坑开挖与地铁结构关系的有限元分析，结合实际采用的工法并考虑基坑开挖引起周边降水的不利情况，对影响范围内的地铁结构，以Plaxis和Plaxis 3D Foundation有限元软件为模拟手段，采用二维和三维模型进行了数值模拟计算，得出以下结论与建议：
1、采用现有的基坑围护结构方式，基坑开挖引起风亭的最大位移为2.49mm，总体上对地铁的影响不大。
2、考虑基坑开挖的降水影响，根据计算基坑失水对地铁的影响呈加剧趋势，建议基坑围护结构应做好密闭止水措施，例如，加强钻孔桩间旋喷桩的止水质量。
3、基坑开挖过程中，只要做好止水工作，采用坑内降水对地铁结构的保护更有利。
参考文献
[1] 汪小兵,贾坚. 深基坑开挖对既有地铁隧道的影响分析及控制措施[J]. 城市轨道交通研究. 2009(05)
[2] 朱正锋,陶学梅,谢弘帅. 基坑施工对运营地铁隧道变形影响及控制研究[J]. 地下空间与工程学报. 2006(01)
[3] 张治国,张谢东,王卫东. 临近基坑施工对地铁隧道影响的数值模拟分析[J]. 武汉理工大学学报. 2007(11)
[4] 戴博红. 深基坑施工对邻近地铁隧道的影响预测[J]. 城市轨道交通研究. 2008(08)