1.前言
PHC管樁沉樁過(guò)程中，樁端土一部分被排向樁周，另一部分涌入管樁內(nèi)形成土塞，由于土塞與管樁內(nèi)壁之間存在復(fù)雜的相互作用，導(dǎo)致了PHC靜壓管樁土塞效應(yīng)的機(jī)理比較復(fù)雜，而且土塞與管壁的內(nèi)摩阻力難以用理論計(jì)算公式精確地計(jì)算出來(lái)?，F(xiàn)行的《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》中基于土塞效應(yīng)的單樁極限承載力計(jì)算公式計(jì)算出的極限承載力計(jì)算值往往比靜載實(shí)測(cè)的試驗(yàn)值偏小，由于土塞的存在，使得樁側(cè)阻力與樁端阻力和閉口樁相應(yīng)值存在區(qū)別。直接利用規(guī)范或勘察報(bào)告給出的值不完全合理，所以對(duì)PHC管樁的土塞效應(yīng)研究是非常必要的。
2.土塞的受力
不排水條件情況下，土塞的端阻力（1）；β為水平有效應(yīng)力與豎向有效應(yīng)力之比，d為內(nèi)徑，為土塞的有效高度，h土塞的有效高度，文獻(xiàn)【1】根據(jù)打樁前土層與打樁后土塞的靜力觸探阻力的比較，認(rèn)為有效高度h取10徑為宜，由于鋼管樁和混凝土管樁內(nèi)壁的光滑程度是不同的，結(jié)合土塞實(shí)測(cè)值有效高度h=0.25H，帶入公式（1）化簡(jiǎn)得，（2）H為土塞的高度；完全排水條件情況下，土塞的端阻力（3）；文【2】介紹了β的計(jì)算公式，
。文【3】做出了β與PLR的經(jīng)驗(yàn)公式，（4）在排水條件下，在樁端部分的土塞將產(chǎn)生拱效應(yīng)，拱效應(yīng)的將產(chǎn)生很大的內(nèi)摩阻力，這也就解釋了砂土越密實(shí)，土塞率越大的現(xiàn)象，拱效應(yīng)的機(jī)理是在沉樁過(guò)程中當(dāng)土塞受到向上的擠壓力，進(jìn)而土體被壓縮，當(dāng)土塞受到的擠壓力超過(guò)了其本身土體的抗剪強(qiáng)度時(shí)，土塞內(nèi)拱發(fā)生剪切和膨脹破壞，樁端土繼續(xù)涌入管樁內(nèi)形成新拱。涌入管樁內(nèi)的砂土經(jīng)歷一個(gè)拱的形成與破壞交替循環(huán)過(guò)程。在這個(gè)過(guò)程中，管樁內(nèi)壁的法向擠壓應(yīng)力逐漸增大，從而產(chǎn)生很大的內(nèi)摩阻力。
管樁在沉樁過(guò)程中擠土效應(yīng)和土塞效應(yīng)是同時(shí)產(chǎn)生的，兩者相互制約，相互影響。PHC混凝土開(kāi)口管樁的擠土效應(yīng)對(duì)側(cè)摩阻力的影響介于實(shí)心預(yù)制樁和鉆孔樁之間。然而擠土效應(yīng)對(duì)樁側(cè)摩阻力的折減系數(shù)的取值仍是一道難題。計(jì)算擠土效應(yīng)的理論中用圓孔擴(kuò)張理論的比較多，但計(jì)算值的準(zhǔn)確程度主要取決于計(jì)算參數(shù)的準(zhǔn)確性，如果通過(guò)平行對(duì)比試驗(yàn)，將開(kāi)口管樁在不同的土塞率（PLR）和實(shí)心樁的側(cè)摩阻力進(jìn)行對(duì)比，即可得到擠土效應(yīng)對(duì)樁側(cè)摩阻力的影響，進(jìn)而將將土塞效應(yīng)和擠土效應(yīng)有機(jī)的結(jié)合起來(lái)，綜合考慮土塞效應(yīng)和擠土效應(yīng)對(duì)樁極限承載力的影響。由于土塞效應(yīng)的存在，管樁的擠土效應(yīng)相應(yīng)的減弱，在砂性土中沉樁時(shí)，由于拱效應(yīng)，土塞高度較低，土塞的閉塞效應(yīng)相應(yīng)的較大，則其擠土效應(yīng)較強(qiáng)。
3.土塞效應(yīng)的評(píng)價(jià)
土塞閉塞效應(yīng)發(fā)現(xiàn)于工程實(shí)踐，而對(duì)土塞效應(yīng)深入的研究主要是在壓力室進(jìn)行的模型樁試驗(yàn)，文【4】在壓力室內(nèi)分別對(duì)低密度、中密實(shí)、高密實(shí)砂打入樁進(jìn)行了試驗(yàn)，分別研究了砂土密實(shí)度對(duì)打樁過(guò)程中土塞高度的影響。由于土塞與管內(nèi)壁的摩阻力不易確定，文【5】提出土塞增量填充率IFR來(lái)描述士塞的閉塞效應(yīng)，土塞增量填充率，dH為土塞的高度增量，dL為樁貫入深度的增量；當(dāng)IFR=1時(shí)說(shuō)明土塞的高度增量與樁貫入深度的增量相同，即管樁處于完全非閉塞狀態(tài)，當(dāng)IFR=0時(shí)時(shí)，土塞不在涌入管樁，即管樁已達(dá)閉塞狀態(tài)。在軟土地區(qū)，大直徑開(kāi)口鋼管樁的土塞高度幾乎與樁貫入深度相同，甚至高于泥面，所以重新定義的土塞增量填充率公式為，即土塞增量填充率=管樁內(nèi)土塞的體積增量/樁排開(kāi)土的體積增量；通過(guò)IFR的數(shù)值可以判斷土塞的閉塞程度，但是在實(shí)際工程中測(cè)量IFR是不易的，然而PLR的測(cè)量是容易的，PLR=；土塞率=進(jìn)入管樁內(nèi)土塞的體積/樁排開(kāi)土的體積；通過(guò)對(duì)大量試驗(yàn)的測(cè)量能找到IFR與PLR的關(guān)系曲線，近似為線性方程，文【6】中在軟土地區(qū)中的大量試驗(yàn)得出IFR=220.6*PLR-8，然而北方地區(qū)的PLR與IFR的近似關(guān)系還需要大量的試驗(yàn)才能得到近似的關(guān)系，這樣就可以通過(guò)測(cè)量土塞的高度即得到PLR的值而對(duì)IFR的值進(jìn)行估算，通過(guò)IFR的值來(lái)判斷樁內(nèi)土塞是否達(dá)到閉塞狀態(tài)。
影響土塞高度的因素主要有三個(gè)，土的性質(zhì)，管樁的截面尺寸，以及沉樁方式。粘性土的土塞一般較砂土要高，軟粘土的土塞要高于硬粘土，由于拱效應(yīng)的作用使越密實(shí)的砂土形成更高的土塞；管樁的外徑與壁厚比越大，越易形成更高的土塞，鋼管樁的土塞高度一般也要大于相同條件的混凝土樁的土塞高度；靜壓管樁和打入樁相比，靜壓管樁的土塞高度要比相同條件下的打入樁要小，土塞效應(yīng)更強(qiáng)，相應(yīng)的擠土效應(yīng)更為明顯。
4.基于土塞效應(yīng)和擠土效應(yīng)的PHC管樁承載力修正公式：
土塞的內(nèi)側(cè)摩阻力只有當(dāng)荷載傳遞到樁端并產(chǎn)生樁端沉降時(shí)才開(kāi)始由下而上逐步發(fā)揮，土塞的高度越大，充分發(fā)揮土塞側(cè)阻力所需沉降越大，在工程應(yīng)用中這種情況是不允許的，即土塞內(nèi)側(cè)摩阻力是忽略不計(jì)算的。
??；為考慮擠土效應(yīng)的樁外側(cè)摩阻力折減系數(shù)，為土塞端阻力，樁端阻力，，d為樁內(nèi)徑，
參考文獻(xiàn)
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