坑 中 坑 基 坑 施 工 的 空 间 效 应 研 究
申明亮
上海建工集团股份有限公司总承包部 上海 200080
摘要：以坑中坑基坑空间效应为研究主题，着重分析了内坑开挖对外坑在空间上的影响。根据内外坑相对空间位置，
将坑中坑基坑在空间上分为中心内坑、墙边内坑、角部内坑、三边内坑和夹心内坑。以大型通用软件ANSYS为研究平
台，分别建立5种坑中坑基坑三维有限元模型，分析内坑开挖对外坑空间上的影响，进而对设计、施工提出合理化建
议。
关键词：坑中坑基坑 空间效应 ANSYS 有限元模型
中图分类号：TU753 文献标志码：B D0I：10．14144~．cnki．jzsg．2015．06．002
Research on Spatial Effect ofPit-in-Pit Foundation Pit Construction
SHEN Mingliang
Shanghai Construction Group General Contracting Department Shanghai 200080
0 引 言
基 坑的空 间效应是指 由于空间的结构形式 和受 力特
点 ，各部分支护结构的受力和变形相互影响而发生变化的
性质。
坑中坑基坑 的空间效应本文定义为 ：由于内、外坑相
对空间位置关系，导致 内坑开挖引起的外坑各部分支护结
构在空间上不同的受力和变形性质。
目前已有许多科研工作者对常规基坑空间效应进行了
研究。如杨雪强Ⅲ等探讨了两坑壁端部对坑壁支护结构上土
压力的整体屏蔽作用 ，提 出了考虑空 间效应 的土压力计算
公式。王美华 通过紧邻地铁超深基坑工程施工的实例分
析 ，介绍了空间效应原理在软土深基坑工程中的应用 ，取
得了很好的变形控制效果 ，保证 了邻近运营地铁的安全 ，
对类似软土深基坑工程具有一定的指导意义。
雷 明锋I 等提 出了黏性土条件下长大深基坑施工空间
效应的简化计算方法。刘念武 等研究了沿基坑纵向方向上
的距离 、开挖深度等因素对空间效应的影响。李大鹏同等分
析深基坑工程空间效应的形成机理，推导考虑空间效应 的
支护结构土正应力计算公式。
以上成果从理论分析 、有限元模拟及施工总结等方面
对常规基坑空间效应进行 了研究 。但针对坑 中坑基坑空间
效应的研究尚没有成果 出现 ，因此本文 以坑中坑基坑空间
为研究对象 ，通过建立6种坑 中坑基坑三维有限元模型，分
析 内外坑相对位置不同时内坑施工对外坑围护结构不 同方
向上 的水平变形以及土压力变化规律。从而确定 内坑 的施
作者简介：申明亮 (1981一 )，男，博士，工程师。
通信地址：上海市东大-~1-666号 (200080)。
收稿 日期：2015．04_o8 ¨¨ 。 。-
工在外坑水平方 向上形成的危险区域 ，力求为基坑设计 、
施工提供理论参考。
1 坑 中坑 基坑 空 间 形 式 分 类
为研究方便 ，参考实际工程 中坑中坑基坑常见形式 ，
根据内外坑平面相对位置关系可将坑中坑基坑分为5大类 。
第 1类 ：中心 内坑基坑 ，指内坑与外坑各边都不接触 ；第2
类 ：墙边内坑基坑 ，指内坑与外坑围护边接触 ；第3类 ：角
部内坑基坑，指内坑与外坑在角部双边接触；第4类 ：三边
内坑基坑 ，指 内坑与外坑三边接触 ；第5类 ：夹心内坑基
坑 ，指内坑与外坑在 中间两边接触嘲。
2 有 限 元模 型
坑 中坑 基坑三维有 限元模 型整体模型尺寸 为 ：长 X
宽 X高=90 in x 60 ITI X 50 ITI，其 中外坑尺寸为 ：长 ×宽 ×
深=30 m×20 m×7 m，在地表及地表以下4 m处各设有 1道
支撑 。中心 内坑 、短边 内坑 、长边内坑 、角部 内坑尺寸均
为 ：长 x宽 x深=10m x 10mx4In；三边 内坑 的尺寸为 ：
长 x宽 x深=15 m x 20 in x 4 Ill；夹心内坑的尺寸为 ：长 X
宽 X深=10ITI×20trnX4m。内坑设置1道支撑 ，位置与 内坑
围护结构顶标高相同。
模型地质参数取上海市深度30 In范围内地质参数加权
平均值 ，土体本构模型选取D-P模型。通过ANSYS建立坑中
坑基坑三维数值模型如图1所示。
3 坑 中 坑 基 坑 空 间 效 应 分 析
取标高一9 in处 (内坑开挖面 以上2 m，外坑坑底 以下
2 m)外坑 围护结构水平截面为研究位置。提取截面上各点
的位移值 、土压力值与内坑开挖前数据相减 ，其差值结果
坑中坑基坑施工的空间效应研究（论文）.pdf
