Design and Monitoring Analysis of a Deep Foundation Pit in Beijing
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摘要: 基于积水潭医院深基坑支护项目勘察资料和支护设计方案，利用有限元软件MIDAS GTS建立三维基坑模型，对施工过程中深基坑开挖导致邻近建筑物产生的变形情况进行三维模拟计算。为验证MIDAS GTS软件在工程中应用的可靠性，对土压力、支护结构水平位移和周边建筑物沉降进行了监测。通过将三维模型模拟得到的数据与实际监测数据对比，验证了该数值模拟分析计算结果的可靠性。研究结果表明，数值模拟分析可作为基坑支护设计及方案比选的辅助手段，可为基坑监测点的布设提供参考。Abstract: Based on the geotechnical investigation and monitoring data of Jishuitan Hospital project of deep foundation pit supporting, a three-dimensional excavation model by MIDAS GTS was used to simulate the deformation of adjacent buildings caused by deep excavation during construction. To verify the reliability of MIDAS GTS software applied in engineering, earth pressure, horizontal displacement of support structures, and settlement of surrounding buildings were monitored. The reliability of the numerical simulation analysis and calculation results was verified by comparing the data obtained from the 3D model simulation with actual monitoring data. The research results indicate that numerical simulation analysis can serve as an auxiliary means for the design and scheme comparison of foundation pit support, and can provide reference for the layout of foundation pit monitoring points.
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Key words:
- MIDAS GTS /
- numerical simulation analysis /
- foundation pit supporting /
- earth pressure
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表 1 地下水情况
序号 地下水类型 稳定埋深/m 稳定水位标高/m 主要含水层 第1层 潜水 8.50～10.10 32.52～34.01 细砂、中砂④层及黏质粉土、砂质粉土④1层 第2层 潜水（具承压性） 11.50～14.40 28.27～30.82 细砂、中砂⑥层及圆砾⑥3层 第3层 潜水（具承压性） 19.10～22.00 20.68～23.57 细砂、粉砂⑧层 第4层 承压水 21.90～26.00 16.68～20.76 细砂⑨1层及细砂、中砂⑩层 
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表 2 MMC模型土层参数
层号 土层 $ \gamma $
/（kN·m−3）c
/kPaφ
/（°）$ \upsilon $ $ {E}_{50}^{\mathrm{r}\mathrm{e}\mathrm{f}} $
/MPa$ {E}_{\mathrm{o}\mathrm{e}\mathrm{d}}^{\mathrm{r}\mathrm{e}\mathrm{f}} $
/MPa$ {E}_{\mathrm{u}\mathrm{r}}^{\mathrm{r}\mathrm{e}\mathrm{f}} $
/MPa①1 填土 19.2 5 5 0.4 5 5.1 28 ② 黏质粉土 19.5 20 20 0.32 6 6.8 39.9 ②1 砂质粉土 20.2 15 25 0.3 12 13.9 81.2 ③ 粉质黏土 20.2 25 15 0.4 9 10.4 60.9 ④1 黏质粉土 19.6 20 20 0.32 11 13 75.6 ④ 细中砂 20.2 1 30 0.25 36 36 120 ⑤ 粉质黏土 20.2 25 15 0.4 14.5 16.1 84.7 ⑥ 细中砂 20.3 1 30 0.25 45 45 180 ⑦ 黏土 18.9 40 15 0.42 19.3 23.1 135 ⑧ 粉细砂 20.5 1 35 0.25 45 50 180 ⑨ 粉质黏土 20.3 25 15 0.35 19.3 23.1 135 ⑨2 砂质粉土 20.3 15 25 0.3 32.4 39 226.8 ⑩1 粉质黏土 20.3 25 15 0.4 18 22 12.6 ⑩ 细中砂 20.6 1 35 0.2 65 65 260 ⑪ 粉质黏土 19.9 25 15 0.4 17 21 119 ⑪2 细砂 20.6 1 35 0.23 75 75 300 ⑫ 粉质黏土 20.0 20 20 0.35 18.8 23 131.6 ⑬ 细中砂 20.6 1 35 0.2 80 80 320 注：$ \gamma $为重度；c为黏聚力；φ为内摩擦角；$ \upsilon $为孔隙率；$ {E}_{50}^{\mathrm{r}\mathrm{e}\mathrm{f}} $为三轴试验割线刚度；$ {E}_{\mathrm{o}\mathrm{e}\mathrm{d}}^{\mathrm{r}\mathrm{e}\mathrm{f}} $为主压密加载试验的切线刚度；$ {E}_{\mathrm{u}\mathrm{r}}^{\mathrm{r}\mathrm{e}\mathrm{f}} $为卸荷弹性模量。
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表 3 基坑施工工况
工况 施工内容 备注 1 初始应力场分析 2 邻近建筑物建立 位移清零 3 护坡桩施工 4 第一步开挖并设置37挡土墙 开挖至地表以下2.0 m 5 第二步开挖并设置第一道土钉及第一道锚索 开挖至地表以下4.0 m 6 第三步开挖并设置第二道土钉及第二道锚索 开挖至地表以下5.0 m 7 第四步开挖并设置第三道土钉及第三道锚索 开挖至地表以下8.0 m 8 第五步开挖并设置第四道锚索 开挖至地表以下12.0 m 9 第六步开挖并设置第五道锚索 开挖至地表以下15.5 m 10 第七步开挖并设置第六道锚索 开挖至地表以下19.0 m 11 第八步开挖并设置第七道锚索 开挖至地表以下23.0 m
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图(8) / 表(3)
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