一种深基坑开挖方法与流程

本发明涉及一种深基坑开挖方法。

背景技术：

1、环境要求高的大型深基坑，特别是软土地基的深基坑，多采用基坑支护，而不是大开挖。

2、为了土方开挖方便，多数设置基坑栈桥，以便挖机直接站在栈桥上快速挖土。有些工程出于各种原因不设置栈桥，而是在基坑内设置土坡道，该坡道从基坑外延上部延伸到基坑底部，挖机和土方车从坡道进入基坑内将土挖走。

3、当根据基坑深度设置多层次水平支撑用于挖机和土方车挖土时，由于坡道的影响，必须将坡道土方清除，才能施工水平支撑，当施工完水平支撑后需要再恢复坡道。水平支撑设置的越多，则清除和恢复坡道的次数越多，造成工期延长，费用增加，施工难度加大。

4、如果开挖范围内土质不好，如淤泥质土，则很难恢复，而且反复修建坡道的费用较高。

5、因此，提供了一种深基坑开挖方法。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有的缺陷而提供的一种深基坑开挖方法，通过有限元模型预测分析了基坑开挖的各施工阶段对基坑支护结构、周围土体和临近隧道车站的影响结果，提高了施工效率。

2、实现上述目的的技术方案是：

3、一种深基坑开挖方法，包括：

4、步骤s1，基于便捷的cad图形输入形式输入深基坑开挖前的条件，得到几何图形模型；

5、步骤s2，输入的几何图形模型通过plaxis自动生成三维基坑建筑物模型；

6、步骤s3，根据plaxis的有限元模型对生成的基坑建筑物模型进行分析，模拟得到深基坑开挖过程的变形结果；

7、步骤s4，通过得到的三维基坑建筑物模型和模拟的深基坑开挖过程的变形结果进而实现对深基坑的开挖。

8、优选的，所述步骤s1中，深基坑开挖前的条件包括但不限于土层、结构、施工阶段、荷载和边界条件。

9、优选的，所述步骤s2中，根据生成的三维基坑建筑物模型模拟深基坑开挖的施工过程包括：

10、步骤s21，三维基坑建筑物模型自带的土体自重作用下产生的地应力场，进而模拟开挖前的初始状态；

11、步骤s22，三维基坑建筑物模型对激活结构产生的位移场清零来模拟基坑开挖前土体应力位移状态；

12、步骤s23，三维基坑建筑物模型采用板单元来模拟连续墙、板桩墙、车站侧墙底板和隧道衬砌均；

13、步骤s24，开挖第一层土，施工第一道支撑结构、格构柱和灌注桩；

14、步骤s25，开挖第二层土至第六层土，分别施工第二道支撑结构至第六道支撑结构；

15、步骤s26，开挖至标准段底部。

16、优选的，所述步骤s24、步骤s25和步骤s26中，第一层土至第六层土采用实体单元模拟，土体的本构模型采用hss模型，岩石采用摩尔库伦模型。

17、优选的，所述步骤s24、步骤s25和步骤s26中，第一道支撑结构至第六道支撑结构采用承受弯矩和轴力的梁单元模拟，均采用线弹性模型；格构柱和灌注桩采用梁单元进行模拟。

18、优选的，所述步骤s3中，根据有限元模型对生成的基坑建筑物模型进行分析，得到模拟基坑开挖过程中，分别施工第一道支撑结构至第六道支撑结构时的竖向以及水平向的位移结果。

19、本发明的有益效果是：本发明通过采用有限元模型预测分析了模拟基坑开挖的各施工阶段对基坑支护结构、周围土体和临近隧道车站的影响结果，得到了基坑周围土体沉降随基坑深度增加而逐渐增大，不同深度的地连墙水平变形趋势相似，地连墙上层水平变形较小，下层水平变形较大，轴力变化随基坑开挖深度增加而逐渐增大等影响结果，通过得到的影响结果来实现现实对深基坑的开挖，提高了施工效率。

技术特征：

1.一种深基坑开挖方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种深基坑开挖方法，其特征在于，所述步骤s1中，深基坑开挖前的条件包括但不限于土层、结构、施工阶段、荷载和边界条件。

3.根据权利要求1所述的一种深基坑开挖方法，其特征在于，所述步骤s2中，根据生成的三维基坑建筑物模型模拟深基坑开挖的施工过程包括：

4.根据权利要求3所述的一种深基坑开挖方法，其特征在于，所述步骤s24、步骤s25和步骤s26中，第一层土至第六层土采用实体单元模拟，土体的本构模型采用hss模型，岩石采用摩尔库伦模型。

5.根据权利要求3所述的一种深基坑开挖方法，其特征在于，所述步骤s24、步骤s25和步骤s26中，第一道支撑结构至第六道支撑结构采用承受弯矩和轴力的梁单元模拟，均采用线弹性模型；格构柱和灌注桩采用梁单元进行模拟。

6.根据权利要求3所述的一种深基坑开挖方法，其特征在于，所述步骤s3中，根据有限元模型对生成的基坑建筑物模型进行分析，得到模拟基坑开挖过程中，分别施工第一道支撑结构至第六道支撑结构时的竖向以及水平向的位移结果。

技术总结
本发明公开了一种深基坑开挖方法，包括：步骤S1，基于便捷的CAD图形输入形式输入深基坑开挖前的条件，得到几何图形模型；步骤S2，输入的几何图形模型通过PLAXIS自动生成三维基坑建筑物模型；步骤S3，根据PLAXIS的有限元模型对生成的基坑建筑物模型进行分析，模拟得到深基坑开挖过程的变形结果；步骤S4，通过得到的三维基坑建筑物模型和模拟的深基坑开挖过程的变形结果进而实现对深基坑的开挖。本发明通过有限元模型预测分析了基坑开挖的各施工阶段对基坑支护结构、周围土体和临近隧道车站的影响结果，提高了施工效率。

技术研发人员：雒伟勃,李龙,吴恺,童立元,陶文成,刘磊
受保护的技术使用者：中交第三航务工程局有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/11/26