朱熙珊 杨严禄

（1.长江大学，湖北 荆州 434020；2.武汉博宏建设有限公司，湖北 武汉 430000）

随着城市经济的快速发展、城市规模的扩大、以及城市化进程的不断加深，导致城市空间拥挤、交通堵塞、环境污染、生态失调、基础设施不足等城市综合问题日益突出，影响着城市化的进程以及社会经济的正常运行。研究人员为了解决这个问题，大力发展建设“共同沟”，即所谓的地下综合管廊。地下综合管廊就是“地下城市管道综合走廊”，即将两种以上的城市管线集中设置于同一人工空间中，所形成的一种现代化、集约化的城市基础设施。

1 有限元模型的建立

1.1 工程概况

武汉市某城市干线综合管廊，全长约5.6km,全程采用双舱断面，主体结构为现浇钢筋混凝土箱形结构。管廊试验段长180m，典型断面尺寸8.6m×7m,基坑开挖深度约7m。经过专家多次论证，对基本方案的技术、经济、工期要求比较，本工程试验段选定长螺旋成孔灌注桩对基坑进行支护。

1.2 基坑建模过程

考虑到基坑两侧呈对称分布，故只选取一侧建立平面模型，可以有效提高计算效率，并根据基坑的实际平面尺寸进行建模。为了更好的模拟真实情况，需要对边界条件进行定义，使其某一部分固定或位移值给定。在对模型静态分析中，需要避免会导致计算不收敛的刚体位移。因此，在分析之前，需要对模型施加足够的边界条件。根据地勘报告提供的地质资料，输入模拟过程所需各土层的力学参数。

2 ABAQUS模拟所得基坑变形结果分析

通过ABAQUS建模，得到的基坑竖向位移云图见图1。

图1 基坑竖直方向位移云图

由图1可知，基坑的竖向位移从边坡顶向基坑内侧和竖直方向呈现出圆弧状的层状分布，且位移值逐渐递减。最大沉降量集中分布于边坡底面和坡顶垂分面所形成的近似矩形区域，且由基坑一侧向外，相邻两个竖向位移云图分界面上移，表明离基坑越远，受基坑开挖影响产生的附近地面沉降量越小。基坑开挖影响范围为坡顶向外延伸15m左右，和基坑监测要求的范围非常吻合。最大沉降量约为21mm，处于边坡外侧正下方，最小沉降量位于基坑底所在平面，不足2mm，最大最小沉降量相差很大，地表沉降变形更加明显。

3 ABAQUS模拟结果和现场监测数据对比研究

有限元分析调取了该基坑工程8月6日至8月30日的现场监测数据，以三天为一小段，将ABAQUS模拟的结果和现场监测数据作对比，绘制模拟和实际的基坑沉降变形随时间变化的曲线图，如图2所示：

图2 基坑竖向位移实际监测值与模拟计算值对比

基坑边坡顶土体竖向位移的理论模拟值与实际监测值的曲线整体变化趋势基本一致，整个过程中实际监测值恒大于理论模拟值。开挖之初，二者非常接近，随着基坑不断开挖，理论值明显小于实际监测值，两者保持3mm以内的差值，直到开挖完成前6天左右，差值急剧扩大至5mm之多。出现上述现象是因为在用ABAQUS进行数值模拟时，缺少对实际工况下时间效应的考量。在基坑的实际施工过程中，在所受荷载作用保持恒定的状况下，基坑的变形会随时间的增加不断增大。在进行有限元分析时，对于基坑的开挖，均未考虑时间效应，故忽略了其影响作用，但两者的误差在允许范围之内。

4 结语

本文借助ABAQUS软件对武汉市某地下综合管廊工程试验段明挖基坑展开数值模拟，研究基坑在开挖过程中的沉降变形规律，并将数模结果和现场监测数据作对比，结论如下：

基坑的沉降变形主要集中产生于边坡坡顶的法平面与边坡坡底处所在水平面围成的矩形区域内，区域宽约为15m,和基坑监测方案所规定的监测范围非常接近，侧面印证了数模的正确性。实际监测所得最大沉降量为26mm,超出理论模拟值5mm左右。差值较大的原因是在进行数值模拟时，基坑开挖过程中仍然受到无法量化用于数模的因素影响，此外，不可避免地受监测方法、监测仪器精度、监测人员综合素质等因素的干扰，但误差仍处于允许范围之内，能从宏观上反映出基坑开挖过程中竖向位移的变化规律。