淺析海外港口工程樁軸向承載力計算方法

宋育霖 孔令臣 張超

摘 要：文中深入分析國內外規范采用標準貫入試驗樁基承載力的方法，比較不同規范體系下計算原理及計算方法的相同點和差異點，采用對數正太分布分析比較計算方法的準確度和誤差，為設計人員后續前期推算海外港口工程樁軸向承載能力提供參考。

關鍵詞：港口工程;軸向承載力;對數正態分布;鋼管樁;標準貫入試驗

中圖分類號：U65 ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ?文章編號：1006—7973（2020）08-0074-03

隨著 “一帶一路”政策的支持，國內設計院走出去的步伐逐年加快，對設計人員掌握并應用不同國家的設計理念和相關規范的要求也提高。對于樁基礎計算，不同于中國規范所附表格已給出樁側單位面積端阻力和樁端單位面積側阻力，海外標準多采用SPT（標準貫入試驗）直接確定單樁承載能力。本文主要根據正在進行的設計的海外工程，結合在施項目靜載試驗成果，介紹中國港口樁基規范與英標、美標地基規范以及日本港口規范等主要海外規范單樁承載力估算方法并采用對數正態分布方法對以上設計規范估算值進行對比供設計人員參考。

1 單樁承載能力計算方法

1.1中國港口樁基規范

根據《碼頭結構設計規范》（JTS167-2018），允許不做靜載荷試樁的工程，可根據具體情況采用承載力經驗參數法等確定單樁軸向承載能力。

式中：qfi為單位面積極限側阻力標準值，qR為單位面積極限端阻力標準值。可查閱規范附表，其值主要受現場標貫試驗N值、樁基埋深、粘性土的液性指數及砂土的密實度等影響。

1.2 現行主要海外規范

經過對比發現，國際上常用推算單樁承載能力方法的區別主要集中于：①對基樁承載能力的極限值Qult的定義;②得到標貫值N所采用的試驗方法以及是否對N值進行修正;③樁的嵌入深度和臨界深度對單樁承載能力的推算值影響程度;④樁底范圍內的N值對單樁承載能力的推算值的影響程度;⑤方法的適用土壤條件和類型。

2 計算對比

2.1工程概況

本項目位于孟加拉國東南部吉大港區的馬塔巴里，新建一座80000DWT卸煤碼頭和1個10000DWT的油品及大件設備碼頭。碼頭采用樁基梁板式結構，樁基采用φ912mm鋼管樁，樁基入土深度22m。

2019年8月完成本項目φ912mm鋼管樁單樁靜載荷試驗，單樁軸向承載力標準值Qk=7060kN， 根據《碼頭結構設計規范》（JTS167-2018），分項系數γR=1.4， 單樁軸向承載力設計值Qd=5043kN。

通過計算對比發現，雖然采用英標規范得到的估算值與實測值誤差較大，主要是因為對粘性土分析方法中Nc值的取值較粗略;由于計算場地多為砂土，英標計算結果較為準確，可以在相似工程中進行采用;Meyerhof方法僅考慮樁基類型對承載能力的作用，未考慮土性的影響，雖然Meyerhof方法是國際公認的具有代表性和影響力的方法，但僅可以作為參考，還需多方比較計算。

3 結論與建議

（1）單樁豎向承載能力設計值的計算理論較為一致，都是取側摩阻力和樁端阻力之和。但對土層參數、樁基類型以及標貫試驗的N值采用方法略有不同，計算中宜注重理論方法，確定此類方法適用的土壤條件以及樁基類型，多方比選，為后續樁基計算提供充足的依據。

（2）相較于國內港口樁基規范，國際常用的計算方法如Aoki-Velloso方法和AASHTO推薦方法等，更強調和現場試驗參數的結合;尤其考慮了不同國家采用的標準貫入設備不同，影響N值與土的工程性質經驗關系的可靠性，在計算中將N值進行修正。這種標貫值歸一化的方法大大增加了計算方法的準確性。

（3）本文采用國際常用的對數正態分布，結合在施工程的單樁靜載試驗結果，判定中國港口樁基規范與英標、美標地基規范以及日本港口規范等主要海外規范單樁承載力估算方法的準確性，為后續在孟港口項目提供一定的經驗。

參考文獻：

[1]《碼頭結構設計規范》（JTS 167-2018）;

[2]《工程地質手冊（第五版）》，2018年4月，中國建設出版社.

[3]BS8004：2015 Code of practice for foundations;

[4]Technical Standards And Commentaries for Port and Harbour Facilities in Japan，2009，Tokyo;

[5] Meyerhof， G. G. （1976）， bearing capacity of settlement of pile foundations. The Eleventh Terzaghi Lecture， ASCE Journal of Geotechnical Engineering， Vol. 102， GT3， pp. 195-228;

[6]Aoki， N. & DeAlencar， D. （1975）， an approximate method to estimate the bearing capacity of piles. Proceeding of the Fifth Pan-American Conference on Soil Mechanics and Foundation Engineering， Buenos Aires， Argentina， pp. 367-376;

[7]AASHTO LRFD Bridge Dwsign Specification，Fifth，Edition，2010，American Association of State Highway and Transportation Officials;

[8]蔡偉 王鵬飛，歐標及常用美標打入樁樁基承載力計算對比[M].北京：中交水運規劃設計院有限公司，2018.