淤泥质软土下双护筒桩基负摩阻力特性研究
摘要
在淤泥质软土地区建设的桩基结构，通常面临大面积、深厚度回填引起桩侧负摩阻
力作用的问题，从而出现桩基沉降过大和损伤等现象，本文针对上述问题进行双护筒桩
基的负摩阻力特性研究，并探究其在消减负摩阻力方面的应用。以浙江温州码头建设项
目为背景，通过物理模型试验和数值模拟计算，开展了淤泥质土-钢接触面特性和桩基负
摩阻力以及消减负摩阻力的研究。
首先通过改进的直剪仪进行试验，研究了不同钢面粗糙度、法向应力、土体含水率
对抗剪强度-剪切位移关系的影响；其次采用自主设计的试验装置，考虑不同桩顶荷载和
桩周堆载对桩身轴力和桩侧负摩阻力的影响，并分析了时间效应对桩基受力特性的变化
规律；最后基于有限元数值模拟，对试验结果进行了验证，研究了多层土体中淤泥层深
度、堆载等级、桩顶荷载和桩端土层弹性模量对单桩桩身轴力分布，探究了不同的外护
筒直径和长度对双护筒桩桩身位移和轴力分布，并且分析了边载作用下双护筒桩的受力
特性。研究结论如下：土-钢接触面的硬化-软化行为受法向应力和土体含水率较为显著，
抗剪强度在低含水率下随钢面粗糙度和法向应力的增加而提高，且随土体含水率增大而
降低；在高含水率下，同一法向应力下抗剪强度受基质吸力影响较大，受粗糙度影响较
小。在桩顶荷载作用下，单桩和双护筒桩的桩身轴力和桩侧负摩阻力随堆载等级的增加
而增大，并且随着时间的累计而增大；中性点位置随堆载等级的增加和时间累计而下降。
单桩桩身轴力随着淤泥层深度的加深、堆载的增大而增大；中性点位置随着桩顶荷载的
增大而上升；桩端阻力随着弹性模量的增大而增大。外护筒直径对双护筒桩桩身轴力的
影响较小，而外护筒长度对桩身轴力有显著的影响；在边载作用下桩基弯矩变化呈现“S”
型分布。与普通单桩对比，双护筒桩基能够有效地隔离桩周土体沉降，减小桩侧负摩阻
力，提升桩基承载力。本文研究结果丰富了淤泥质软土地区双护筒桩负摩阻力特性理论，
对该地区桩基的设计和应用具有一定的参考价值。
关键字：双护筒桩；淤泥质软土；负摩阻力；桩身轴力；土-钢接触面
I
淤泥质软土下双护筒桩基负摩阻力特性研究
Abstract
Thepilefoundationstructurebuiltintheareaofsiltsoftsoilisusuallyfacedwiththe
problemofnegativeskinfrictioncausedbylargeareaanddeepbackfilling,whichleadstothe
excessivesettlementanddamageofpilefoundation.Inordertosolvetheaboveproblems,this
paperstudiesthenegativeskinfrictioncharacteristicsofdouble-sleevepilefoundation,and
exploresitsapplicationinreducingnegativeskinfriction.Takingtheconstructionprojectof
WenzhouwharfinZhejiangProvinceasthebackground,theresearchisconductedonthe
characteristicsofsiltsoil-steelinterface,negativeskinfrictionofpilefoundationandreduction
ofnegativeskinfrictiononpilesidethroughphysicalmodeltestandnumericalsimulation
calculation.
Firstly,bythetestofimproveddirectshearapparatus,