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技术探讨

下穿高架桥桩深基坑开挖三维有限元分析

11112，通讯作者/1.浙江省水电建筑安装有限公司杭州310057；

苏友君丁建军夏伟张莉周恒

2.河海大学岩土工程科学研究所南京210098

摘要：本文以南京某地铁站深基坑工程为研究对象，利用有限元软件建立三维基坑模型，结合数值模拟和现场监测数据，研究下穿高架桥深基

坑开挖对基坑主体及桥桩基础变形的影响。结果表明，修正剑桥模型能够更好地模拟实际工况；随着基坑开挖深度增加，围护桩墙产生抛物线型

水平变形，最大变形出现在桩墙中间部分；周边地表沉降随距离增加呈先增后减趋势；高架桥桩在基坑开挖过程中受侧向压力作用，最大水平和

竖向位移分别为9.17mm和17.7mm。

关键词：深基坑；数值模拟；基坑变形；桥桩变形；对比分析

引言

随着城市化进程的加快，城市有限的空间已无法满足人民日益增长的出行和居住需求。地铁、隧道等各种形式地下建筑的出

现，缓解了土地资源的紧张形势。建设地下建筑离不开基坑的开挖，基坑开挖又会对基坑自身及周边环境造成影响，引起围护桩

墙、坑底和周边土体产生变形或沉降[1]。近年来，随着基坑开挖工程越来越多，许多学者针对施工安全性问题开展了一些研究[2-4]。

针对当下城市打造立体交通的现状，基坑开挖势必会对上方高架桥桩产生影响。由于桥桩基础自身的特殊性，其安全要求远高于普

通建筑物。本文依托南京某地铁站基坑工程，结合该工程的施工情况和周边环境特点，采用现场监测和数值模拟相结合的分析方

法，研究下穿高架桥桩基坑开挖对基坑主体和两侧高架桥桩基础变形的影响，为日后类似的工程施工和设计提供参考。

1工程概况

本文研究的基坑开挖区位于阶地区，地基土主要为黏性土，场地岩土层分布变化较大，各土层物理指标平均值见表1。

表1土层物理力学参数

层号名称γ（kN/m3）c（kPa）φ（°）泊松比νE（MPa）

①-1杂填土205250.284.2

①-2素填土1912100.384.5

②-1b2-3粉质黏土19.525.5624.80.335.6

②-2b3-4粉质黏土18.515.3124.720.383.88

③-4e含卵砾石粉质黏土2020250.2412.8

J1-2x-1全风化岩19.420200.2910.0

J1-2x-2强风化岩2310300.2425.0

J1-2x-3q中风化岩24.7100350.2230.0

J1-2x-2