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海洋工程中广泛存在着深厚淤泥质土层，具有高含水量、高压缩性、低抗剪强度和渗透性差的特点，常规的围堰型式难以满足结构承载力要求。锁扣钢管桩围堰作为一种新的围堰结构型式，已经逐渐应用于海洋工程中。但目前鲜有对这种新围堰结构型式在深厚淤泥质土层条件下的研究，其结构受力特性尚不明确。本文依托深中通道伶仃洋大桥的锁扣钢管桩围堰工程，针对深厚淤泥质条件下锁扣钢管桩围堰的受力特性，开展水平荷载作用下的桩土相互作用理论研究和实测数据分析。主要研究内容及结论如下：
1、基于实测数据研究钢管桩应力、桩身弯矩、桩身水平位移沿深度和时程的变化规律，总结变化原因及主要影响因素。分析结果表明：(1)在深厚淤泥质土层条件下，钢管桩需要很深的入土深度才能达到土体持力层，从而在外荷载作用下，钢管桩应力和桩身弯矩沿深度均出现两个零点，即第一个零点出现在距泥面约5D处，并且有较大趋势会在桩底附近出现第二个零点。同时，钢管桩应力和桩身弯矩的最大值出现在距泥面约10D处。(2)钢管桩均向锁扣钢管桩围堰外侧的方向产生变形，桩身水平位移随钢管桩入土深度的增大而减小，在桩底处的位移趋于零，近似于桩底固定。(3)随着时间的推移，钢管桩应力、转身弯矩、桩身水平位移沿时程均表现为逐渐增大至趋于稳定，此时可认为桩土相互作用体系达到稳定。
2、实测数据表明，软黏土p-y曲线不适用于深厚淤泥质条件下锁扣钢管桩围堰的受力和变形分析。本文参考Matlock软黏土p-y曲线，进行深厚淤泥质条件下大直径钢管桩的p-y曲线修正，提出了与实测p-y曲线吻合度更高的修正淤泥土p-y曲线公式。分析结果表明：(1)钢管桩利用桩侧土抗力来承担水平荷载，当水平荷载较小时，桩侧土抗力由表层土体承担，土体变形主要为弹性变形。随着水平荷载增加，桩身水平位移增大，表层土体逐渐产生塑性屈服，使水平荷载向更深处的土层传递，同时桩身应力和弯矩值也随之增大。(2)当地基土含有多种土层时，由于土层交界处的桩土相互作用体系发生改变，因此桩侧土抗力沿深度的三个零点分别出现在距泥面约3D～4D、6D～9D、11D～14D处。(3)由于大直径钢管桩的横向承载性能很大，桩基在正常服役条件下基本不会进入屈服阶段，因此相比于极限土抗力pμ，初始地基反力模量kini对淤泥土层下大直径钢管桩承载力及变形的影响更为重要，并且淤泥土的初始地基反力系数kini沿深度逐渐增大。
3、基于m法进行有限元数值模拟，分析深厚淤泥质条件下锁扣钢管桩围堰的受力特性，并分别总结m法和p-y曲线法在锁扣钢管桩围堰分析计算中的差异和适用条件。分析结果表明：(1)m法简化了钢管桩与土层的作用体系，不能真实的反映桩侧土抗力沿土层性质和计算深度的变化规律。因此在锁扣钢管桩围堰的设计中，可以将m法作为静力简化运算的定性参考。(2)p-y曲线法充分考虑了土体的非线性作用，在结构发生小位移或大位移的情况下均有较好的适用性，可以较准确地反映出桩土相互作用关系和土体的极限承载力水平。(3)锁扣钢管桩围堰受C型钢管锁扣、工字型板桩以及平行钢丝围箍的约束作用，在相同的外荷载作用下可以很好地限制桩身受力和变形，使得结构整体受力性能更均衡和稳定，防止局部产生过大的应力集中，因此在深厚淤泥质条件下更倾向于选择锁扣钢管桩围堰的结构形式。
1、基于实测数据研究钢管桩应力、桩身弯矩、桩身水平位移沿深度和时程的变化规律，总结变化原因及主要影响因素。分析结果表明：(1)在深厚淤泥质土层条件下，钢管桩需要很深的入土深度才能达到土体持力层，从而在外荷载作用下，钢管桩应力和桩身弯矩沿深度均出现两个零点，即第一个零点出现在距泥面约5D处，并且有较大趋势会在桩底附近出现第二个零点。同时，钢管桩应力和桩身弯矩的最大值出现在距泥面约10D处。(2)钢管桩均向锁扣钢管桩围堰外侧的方向产生变形，桩身水平位移随钢管桩入土深度的增大而减小，在桩底处的位移趋于零，近似于桩底固定。(3)随着时间的推移，钢管桩应力、转身弯矩、桩身水平位移沿时程均表现为逐渐增大至趋于稳定，此时可认为桩土相互作用体系达到稳定。
2、实测数据表明，软黏土p-y曲线不适用于深厚淤泥质条件下锁扣钢管桩围堰的受力和变形分析。本文参考Matlock软黏土p-y曲线，进行深厚淤泥质条件下大直径钢管桩的p-y曲线修正，提出了与实测p-y曲线吻合度更高的修正淤泥土p-y曲线公式。分析结果表明：(1)钢管桩利用桩侧土抗力来承担水平荷载，当水平荷载较小时，桩侧土抗力由表层土体承担，土体变形主要为弹性变形。随着水平荷载增加，桩身水平位移增大，表层土体逐渐产生塑性屈服，使水平荷载向更深处的土层传递，同时桩身应力和弯矩值也随之增大。(2)当地基土含有多种土层时，由于土层交界处的桩土相互作用体系发生改变，因此桩侧土抗力沿深度的三个零点分别出现在距泥面约3D～4D、6D～9D、11D～14D处。(3)由于大直径钢管桩的横向承载性能很大，桩基在正常服役条件下基本不会进入屈服阶段，因此相比于极限土抗力pμ，初始地基反力模量kini对淤泥土层下大直径钢管桩承载力及变形的影响更为重要，并且淤泥土的初始地基反力系数kini沿深度逐渐增大。
3、基于m法进行有限元数值模拟，分析深厚淤泥质条件下锁扣钢管桩围堰的受力特性，并分别总结m法和p-y曲线法在锁扣钢管桩围堰分析计算中的差异和适用条件。分析结果表明：(1)m法简化了钢管桩与土层的作用体系，不能真实的反映桩侧土抗力沿土层性质和计算深度的变化规律。因此在锁扣钢管桩围堰的设计中，可以将m法作为静力简化运算的定性参考。(2)p-y曲线法充分考虑了土体的非线性作用，在结构发生小位移或大位移的情况下均有较好的适用性，可以较准确地反映出桩土相互作用关系和土体的极限承载力水平。(3)锁扣钢管桩围堰受C型钢管锁扣、工字型板桩以及平行钢丝围箍的约束作用，在相同的外荷载作用下可以很好地限制桩身受力和变形，使得结构整体受力性能更均衡和稳定，防止局部产生过大的应力集中，因此在深厚淤泥质条件下更倾向于选择锁扣钢管桩围堰的结构形式。