摘要：目的 研究經濟、安全、合理、便捷的處理砂土液化地基的方法。原理 減小砂土的空隙比提高砂土的承載力和壓縮模量;方法利用ABAQUS有限元數值模擬分析軟件，分析管樁貫入砂土地基中對砂土地基的擠密程度，根據具體工程實驗分析砂土液化處理效果，總結管樁在砂土地區的適用性。

　　關鍵詞：管樁,砂土液化, Abaqus擠土模擬

　　1.引言

　　我國是個地震多發的國家，在以往的歷次地震中都有砂土液化現象發生。砂土發生振動液化由于松散飽和砂土變密，且不能夠立即排水，土中孔壓上升，有效應力減小，導致土的強度驟然下降地基破壞。由于密實的砂有較強的抗液化強度，密砂的殘余強度高于松散砂【3】【4】，所以考慮到可以采取增加砂土密實性的方法處理砂土液化。砂土液化對于建筑的影響很大程度上制約了工程的造價和安全，急需一種安全、經濟、施工快捷的方法處理砂土地基。由于靜壓PHC管樁屬于擠土樁可以增加土壤的密實性并且因其近些年了廣泛適用性,因此我們考慮管樁處理砂土地基。

　　2.工程實例

　　2.1現場實驗概況

　　現場實驗采用河南福成置業有限公司新鄉福成小區28號樓，施工單位為河南科正基礎工程有限公司。新鄉抗震設防烈度為8度，擬建建筑為18.5層建筑，判定擬建建筑場地內5夾層粉砂和6夾層中砂為可液化地層，液化等級為輕微。管樁樁基已施工完畢后，判別地基土在8度地震條件下的液化可能性。

　　建場地預應力管樁為滿堂布置均勻分布，樁間距為2378毫米，既最大樁中心距為3.4米，為取得最不利值，選取施工后的液化判別勘探點在建筑底板下四個管樁圍成區域的正中間，專項勘察共布置勘探點6個，其中標貫孔3個，靜力觸探孔3個，探點高差約0.23米。

　　2.2 試驗測試指標統計

　　a) 擠密前后標貫試驗成果對比表

　　2.3場地土的液化判別

　　應用標準貫入試驗判定在8度地震條件下，擬建建筑管樁施工后地基可不考慮地震液化的影響，液化判別和液化指數結果見表4(部分數據)。

　　液化判別及液化指數計算表 表4

　　孔號：2號 孔口標高：72.69m 地下水位: 2.19米

　　2.4結論

　　依據現行規范，判定28號樓地基土在預應力管樁施工完成后可不考慮地震液化的影響。

　　預應力管樁施工對樁身段的土體影響顯著，預應力管樁施工能顯著提高該段土層的標準貫入試驗的擊數和靜力觸探試驗的比貫入阻力，減輕或消除地基液化現象。

　　3.ABAQUS數值模擬分析

　　3.1模擬概況

　　樁體壓入土體中引起樁周土體產生嚴重的剪切和擠壓【1】，樁周土體中應力極高，靠近樁周土體產生塑性應變，土體產生大應變，采用大變形假設Duncan-Chang雙曲線模型【2】。荷載施加方法采用位移貫入法【1】，有限元模型采用平面軸對稱模型。

　　圖1 沉樁5米時徑向壓應力云圖

　　圖2 沉樁5米時豎向壓應力云圖

　　圖3 沉樁5米時徑向位移云圖

　　圖4 沉樁5米時徑向塑性應變云圖

　　3.2模擬結論

　　總結模擬分析云圖我們可以得到樁對土體的影響擾動區域分三個部分：土體地表隆起區、樁身徑向壓縮變形區和樁尖球形擾動區;樁身以外徑向從內向外以此為強力塑性變形區域、塑性變形區域和彈性變形區域。沉樁后地表部分土體隆起，地表以下2米范圍內徑向應力得到釋放，徑向位移絕大部分被釋放為地表土體隆起，所以地表以下2米范圍內處理砂土液化效果不明顯;沉樁后沿徑向塑性區半徑為2.5倍的樁徑，在此范圍內處理砂土液化效果明顯;樁端距樁尖3倍樁徑球形范圍內處理砂土液化效果十分明顯;綜合分析單樁沉樁處理砂土液化范圍為2.5倍樁徑，當兩5倍樁徑時處理砂土液化效果良好。

　　4.結論

　　模擬分析單根管樁有效處理砂土液化范圍為2.5倍樁徑，既 2根樁距5倍樁徑。工程實測測點位于四樁中心處，兩最遠處對角樁距為8倍樁徑，矩形角點樁距為6倍樁徑。較小的誤差是由于群樁限制位移導致。綜合分析確定：正方形布樁樁距大約為6倍樁徑時可有效處理砂土液化地基，豎向處理范圍為地面以下2米至樁靴以下3倍樁徑處。

　　5.參考文獻( References) :

　　[1] 羅戰友，王偉堂，劉薇.樁-土界面摩擦對靜壓樁擠土效應的影響分析.巖石力學與工程學報，2005,24(18)3299~3304

　　[2] 李強，王靖濤.砂土數值建模和有限元分析.土工基礎，2004,18(3)39~42