1　引言

沉入式筒式基礎(chǔ)作為輕型薄壁結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，是由無底大直徑鋼筋混凝土或鋼圓筒結(jié)構(gòu)連續(xù)沉入地基土體中形成的基礎(chǔ)，在港口、碼頭、防波堤中有著廣泛應(yīng)用[1]，其特點是施工方便、造價較低，能夠適應(yīng)深水大浪等惡劣環(huán)境，作為沉入式結(jié)構(gòu)，無需拋石基床，在軟土地基上有著顯著應(yīng)用價值。

目前，許多學(xué)者從現(xiàn)場監(jiān)測、室內(nèi)模型試驗、理論分析及數(shù)值模擬等方面對這種結(jié)構(gòu)做了系列研究，如大圓筒結(jié)構(gòu)與土體相互作用機理[1-4]，筒體內(nèi)力與變形計算方法[5-7]、筒壁土壓力[8，9]、筒體穩(wěn)定性[10，11]等，并取得了大量研究成果，也為沉入式筒式基礎(chǔ)的具體應(yīng)用提供理論與技術(shù)指導(dǎo)。

雖然是薄壁結(jié)構(gòu)，混凝土結(jié)構(gòu)圓筒基礎(chǔ)壁厚一般有30～40cm（本文所研究的對象為混凝土筒體結(jié)構(gòu)，不考慮鋼筒結(jié)構(gòu)，鋼筒結(jié)構(gòu)壁厚一般在5cm以內(nèi)，擠土效應(yīng)可以忽略），但在筒體下沉過程中，一邊刺入土體，一邊擠壓土體，產(chǎn)生顯著的擠土效應(yīng)，其擠土機理也與靜壓樁較為類似。不同的是，筒式基礎(chǔ)是通過筒壁擠土，筒體外側(cè)向外擠土，筒體內(nèi)側(cè)向內(nèi)擠土。

目前，在類似結(jié)構(gòu)的研究中，很少考慮下沉擠土效應(yīng)對筒體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的影響。曹永勇[12]進行的新型桶式基礎(chǔ)防波堤在負壓下沉中的穩(wěn)定性試驗分析中，下沉過程中桶壁土壓力、桶壁土體孔壓有較大變化，下沉過程中發(fā)生了明顯的擠土效應(yīng)。下沉完穩(wěn)定后，孔壓消散，有效應(yīng)力逐漸增加，土體再固結(jié)后桶體的穩(wěn)定性將與不考慮下沉擠土效應(yīng)影響的桶體穩(wěn)定性有所不同。楊立功[13]對新型桶式基礎(chǔ)防波堤結(jié)構(gòu)下沉及下沉擠土效應(yīng)對桶體穩(wěn)定性影響進行了數(shù)值模擬分析，分析結(jié)果顯示，考慮桶體下沉擠土效應(yīng)，桶體穩(wěn)定性將顯著提升。

對于擠土效應(yīng)的研究，較多的是在靜壓樁、打入樁領(lǐng)域。彭劼等[14]進行了考慮擠土效應(yīng)的樁基承載力分析，分析表明，隨著沉樁后間歇時間的增加，樁基承載力會有一定提高。樊向陽[15]在靜壓樁施工沉樁阻力及沉樁擠土效應(yīng)研究中，通過對不同條件下靜壓樁的分析，擠土效應(yīng)對樁基承載力有較大影響，承載力最大增長達250%。劉俊偉等[16]進行了靜壓樁的時效性分析，研究了隨時間增長，由于擠土效應(yīng)影響的樁基承載力增長規(guī)律。現(xiàn)行的研究表明，擠土效應(yīng)對樁基承載力有較大影響，因此，在沉入式筒式基礎(chǔ)的穩(wěn)定性分析中，同樣需要考慮筒體下沉擠土效應(yīng)對筒體穩(wěn)定性的影響。

沉入式筒式基礎(chǔ)下沉擠土效應(yīng)研究中，楊旭等[17]進行了考慮擠土效應(yīng)的筒型基礎(chǔ)沉放阻力的數(shù)值分析及試驗驗證，文中通過模型試驗及數(shù)值模擬的方法獲得筒體下沉的筒壁、筒底阻力，為筒體下沉施工提供指導(dǎo)。

目前筒式基礎(chǔ)的研究中，均未考慮筒體下沉擠土效應(yīng)對筒體穩(wěn)定性的影響。從上述分析中可以看出，不論是靜壓樁還是桶式基礎(chǔ)，下沉擠土效應(yīng)對基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)承載力或穩(wěn)定性均有較大提升。因此，擠土效應(yīng)是筒式基礎(chǔ)穩(wěn)定性的一個有利因素，在筒式基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計或施工過程中，考慮這一因素的影響，將節(jié)省工程成本。

筒體下沉之后，筒體附近土體孔隙水壓力上升，土體有效應(yīng)力降低，隨時間增長，類似樁基附近土體固結(jié)，筒壁附近土體也會發(fā)生再固結(jié)，超靜孔隙水壓力降低，直至為零，土體有效應(yīng)力增加并超過天然地基中相應(yīng)有效應(yīng)力，此時土體強度增加，黏聚力、內(nèi)摩擦角都會發(fā)生變化。因此，本文借鑒靜壓樁擠土效應(yīng)的理論成果，并結(jié)合沉入式筒式基礎(chǔ)穩(wěn)定性計算方法，在此基礎(chǔ)上進行了考慮下沉擠土效應(yīng)的沉入式筒式基礎(chǔ)穩(wěn)定性計算方法。