张赛威 ZHANG Sai-wei
（辽宁水利职业学院，沈阳 110000）
（Liaoning Water Conservancy Vocational College，Shenyang 110000，China）
摘要： 本文以实际工程深基坑工程为研究对象，分别对桩基进行数值计算和数值模拟，通过对结果进行对比可以看出，人工挖孔桩采用半桩基是可行的。
Abstract: Taking the actual deep excavation project for the study object, this paper carried out the pile numerical computation and numerical simulation. By comparing the results, the half pile for hand-dug piles is feasible.
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关键词 ： 人工挖孔桩；数值模拟；Adina有限元软件；深基坑
Key words: hand-dug pile；numerical simulation；Adina finite element software；deep foundation
中图分类号：TU753.3 文献标识码：A
文章编号：1006-4311（2015）06-0123-02
0 引言
人工挖孔桩由于其设备简单，易于操作，占用空间少，对周围环境影响小等优点，现在仍然被广泛应用于桩基施工中，由于支护结构的不合理会导致边坡滑坡现象，后果不堪设想，因此在开挖深基坑前就需要做出一个良好的方案去保证基坑在开挖过程中边坡的稳定性。本文通过阜新市大众街地下商场工程对人工挖孔桩半桩的可行性进行计算及模拟分析。
1 工程概况
阜新市大众步行街地下商场工程位于阜新市海州区解放路千盛百货北侧，建筑面积约为9000m2，主结构基坑开挖深度为8m，地下采用水平支撑盖挖顺做施工；附属结构开挖深度为7m，地下采用逆作业法施工。通过方案比选，确定采用人工挖孔桩施工方案，人工挖孔桩开孔直径1100mm，终孔直径选择800mm，混凝土支模护壁，护壁厚度150mm。传统的人工挖孔桩一般采用整圆弧弧砼桩，但桩成孔桩径较大，但由于该地段街道狭窄，而地下商业街需要更大的空间来满足经济效益，同时由于桩长比较短，可操作性安全性都比较高，因此采用半圆弧混凝土桩排桩同时采用内支撑和锚锚杆，如图1所示。
2 数值计算
该处的地层情况如下：第一层为杂填土，平均层厚为0.80m，内摩擦角为ψ=13°；第二层为粉土平均层厚为2.00m，内摩擦角为ψ=33°，粘结力为c=15.00kPa；第三层为中砂，平均层厚为1.00m，内摩擦角为ψ=19°；第四层为粗砂，平均层厚为2.00m，内摩擦角为ψ=25°；第五层为砾砂，平均层厚为50.00m，内摩擦角为ψ=33°。
此该工程分为5个阶段，经过计算后得到内力如表1所示。
经过计算后应设置锚杆，锚杆采用锚杆机钻杆，锚固段长度范围内钻杆设置花孔，水泥采用稳定性较好的水泥。锚杆成孔采用MD-50型钻机，成孔直径150mm，锚杆施工应与开挖紧密配合。计算后得到锚杆受力如表2所示。
3 数值模拟
采用大型非线性有限元软件ADINA，对本工程进行模拟分析。该模型中土体简化为5层，采用Mohr-Coulomb材料模型，各层土体材料的具体参数如表3所示。
建立模型时，将问题转化成平面应变问题，土和桩采用4节点平面单元模拟，根据实际工程情况和查阅材料的相关资料，桩采用Isotropic材料模型，弹性模量E=3×107kPa，泊松比μ=0.17计算，桩和土之间接触关系采用ADINA程序提供的接触组、接触面，及接触对来模拟。锚索用Rebar单元进行模拟，锚杆选用Bilinear材料模型，弹性模量E=1.95×109kPa，泊松比μ=0.30，由于实际的开挖的过程并非是按照土层的划分来进行的，为了简化计算，模拟中假设开挖是按照土层的划分来进行的，分5阶段进行。锚杆的支护及土层的开挖用单元生死来控制。建立二维部分基坑的模型如图2所示。
通过Adina软件模拟后得到的最大弯矩，剪力位移与用数值计算后得到的数据导入excel进行比较，如图3所示。
4 可行性分析
本文通过采用增量法对人工挖孔桩半桩的内力进行简化计算，得到土的内力分布以及地表沉降，然后利用瑞典条法进行整体稳定性验算，满足理论设计值和相关规范，又采用Adina模拟软件进行模拟，模拟后得到地表位移图和桩的内力分布图，通过比较看出两种方法得到的结论大体相同，可以认为采用圆弧混凝土半桩是可行的。
5 结论
本文分别用增量法和数值模拟对半桩的可行性进行分析，可以看出采用半桩是可行的，此种施工方法虽然增加了施工的工艺和难度，但合理的利用了空间的效应，充分的考虑了经济的因素，能够最大化地利用空间，可以看出在特定的环境，应该按具体的因素来考虑施工的方案不能千篇一律，才能做到合理的施工。
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参考文献：
[1]朱继永，倪晓荣.深基坑边坡失稳实例分析[J].岩石力学与工程学报，2005.
[2]张云腾.人工挖孔灌注桩施工[J].四川建筑，2007.
[3]王树中.人工挖孔桩的设计和施工[J].山西建筑，2003（03）.