引言：土塞是開(kāi)口管樁的顯著特征。因?yàn)榇嬖谕寥c樁管內(nèi)壁復(fù)雜的相互作用，使開(kāi)口管樁的沉樁性狀更復(fù)雜。目前對(duì)于開(kāi)口管樁土塞效應(yīng)機(jī)理尚缺乏統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)，在進(jìn)行管樁設(shè)計(jì)分析時(shí)如何考慮土塞的影響是非常模糊的。為了真實(shí)地認(rèn)識(shí)在外部荷載下開(kāi)口管樁的沉樁機(jī)理及力學(xué)性狀，首先是要正確認(rèn)識(shí)土塞形成及發(fā)展的力學(xué)機(jī)理。本人主要從土塞的承載機(jī)理和破壞模式展開(kāi)。
土塞的承載機(jī)理：
預(yù)應(yīng)力管樁的荷載傳遞是通過(guò)管樁的內(nèi)外壁和管樁底面三個(gè)途徑實(shí)現(xiàn)的，樁的承載力構(gòu)成如圖1所示
Q=Qu=Qs+Qi+Qp
式中：Qs—管外壁與樁周土的極限摩阻力；
Qi—管內(nèi)壁與土塞的側(cè)摩阻力，即土塞效應(yīng)值；
Qp—管樁管壁的極限端阻力；
Qu—管樁的極限承載力。圖1
在沉樁過(guò)程中，當(dāng)樁端壓力較小、樁端土體變形處彈性階段時(shí)，土塞不發(fā)揮
作用；隨著樁端壓力的增大，樁下土體就產(chǎn)生塑性變形，此時(shí)土塞的側(cè)摩阻力自下而上開(kāi)始逐漸發(fā)揮；當(dāng)樁端壓力達(dá)到土體承載力極限值時(shí)土體發(fā)生破壞，部分土體擠密后形成楔體并隨樁端同步下沉；當(dāng)土塞側(cè)摩阻極限值小于樁端楔體對(duì)土塞的極限抗力值時(shí)，土塞產(chǎn)生相對(duì)于管內(nèi)壁的向上位移。同時(shí)部分楔體進(jìn)入管芯，
土塞高度增加。并隨樁端同步沉降，并通過(guò)管內(nèi)壁摩阻力使樁身與土塞產(chǎn)生結(jié)合，共同向土體傳遞荷載。土塞的產(chǎn)生增大了樁端與土體的作用面積，提高了管樁豎向承載能力。
（1）土塞的抗剪強(qiáng)度QτQτ=2πr×τ×h（1）
式中：τ為土塞柱的抗剪強(qiáng)度
?。?）土塞與管壁之間的摩阻力Qs當(dāng)r=R時(shí)，qs=τ；
Qs=2πR×τ×h（2）
式中：qs為樁與管壁的摩擦應(yīng)力；r為核心土塞的半徑
?。?）土塞下方土體的極限承載力QuQu=πR2×qu（3）
式中：qu為土體的極限承載應(yīng)力
土塞的發(fā)展與破壞：
1）土塞的核心破壞模式
當(dāng)土柱的總剪切強(qiáng)度Qτ，既小于土柱與管壁之間的摩阻力Qs，又小于土柱下土體的極限承載力Qu時(shí)，即：Qτ≤max(Qs，Qu)時(shí)，管樁在載荷作用下，土塞柱將首先發(fā)生核心破壞。
2）土柱的整體滑動(dòng)模式
當(dāng)土柱與管壁之間的摩阻力Qs，既小于土柱的總體抗剪強(qiáng)度Qτ，又小于土柱下土體的極限承載力Qu時(shí)，即：Qs≤max(Qτ，Qu)時(shí)，土柱將表現(xiàn)為整體滑動(dòng)。
3)由此可知，土柱的抗剪強(qiáng)度Qτ、土柱與管壁之間的摩阻力Qs、土柱下土體的極限承載力Qu三個(gè)主要因數(shù)的影響，在土塞發(fā)展和破壞過(guò)程中關(guān)系如下：
Qτ>Qs>Qu；土柱完整、閉塞；
Qτ>Qu>Qs；土柱完整、滑動(dòng)；
Qs>Qτ>Qu；土柱完整、閉塞；
Qs>Qu>Qτ；核心破壞；
Qu>Qs>Qτ；核心破壞；
Qu>Qτ>Qs；土柱完整、滑動(dòng)。
3.土塞效應(yīng)的評(píng)價(jià)：
對(duì)于土塞效應(yīng)閉塞程度的評(píng)價(jià)目前主要是通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定土塞填充率（IFR）的值來(lái)預(yù)測(cè)土塞的閉塞程度，其表達(dá)公式為：
IFR=
IFR：土塞的填充率；
dH：樁端入土的單位長(zhǎng)度；
dL：土塞的高度增量。
當(dāng)IFR=0時(shí)，管樁內(nèi)不再涌入土塞，土塞處于完全閉塞狀態(tài)；IFR=1時(shí)，土塞的增量與樁貫入深度相同，土塞處于完全非閉塞狀態(tài)；然而對(duì)于大直徑開(kāi)口樁土塞的高度會(huì)大于原土層面的現(xiàn)象，顯然IFR＞1，用IFR的值來(lái)判斷就不合理，所以對(duì)IFR的計(jì)算方法應(yīng)該進(jìn)行有效的修正。
此外，通過(guò)對(duì)管樁內(nèi)土塞進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)和靜力觸探試驗(yàn)可以準(zhǔn)確的得出土塞的端部承載力，在不同的土塞率和不同的土質(zhì)中通過(guò)靜力觸探試驗(yàn)得到不同土質(zhì)條件情況下，不同的土塞率與土塞端阻力與樁端阻力的比例關(guān)系
結(jié)語(yǔ)：管樁承載力主要由三部分組成：樁側(cè)摩阻力、樁端阻力和土塞效應(yīng)值構(gòu)成。壓樁過(guò)程中產(chǎn)生的壓樁力與承載力呈正相關(guān)，一般情況下壓樁力越大，單樁極限承載力越大；土塞效響主要由土體性質(zhì)決定，其次與管樁樁長(zhǎng)、樁端入土深度、土體孔隙水壓力等因素有關(guān)。土塞效應(yīng)主要通過(guò)管內(nèi)壁與土塞間的側(cè)摩阻力和增大樁端與土體的作用面積，進(jìn)而對(duì)單樁豎向承載力產(chǎn)生影響。
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