浅析海外港口工程桩轴向承载力计算方法

宋育霖 孔令臣 张超

摘 要：文中深入分析国内外规范采用标准贯入试验桩基承载力的方法，比较不同规范体系下计算原理及计算方法的相同点和差异点，采用对数正太分布分析比较计算方法的准确度和误差，为设计人员后续前期推算海外港口工程桩轴向承载能力提供参考。

关键词：港口工程;轴向承载力;对数正态分布;钢管桩;标准贯入试验

中图分类号：U65             文献标识码：A            文章編号：1006—7973（2020）08-0074-03

随着 “一带一路”政策的支持，国内设计院走出去的步伐逐年加快，对设计人员掌握并应用不同国家的设计理念和相关规范的要求也提高。对于桩基础计算，不同于中国规范所附表格已给出桩侧单位面积端阻力和桩端单位面积侧阻力，海外标准多采用SPT（标准贯入试验）直接确定单桩承载能力。本文主要根据正在进行的设计的海外工程，结合在施项目静载试验成果，介绍中国港口桩基规范与英标、美标地基规范以及日本港口规范等主要海外规范单桩承载力估算方法并采用对数正态分布方法对以上设计规范估算值进行对比供设计人员参考。

1 单桩承载能力计算方法

1.1中国港口桩基规范

根据《码头结构设计规范》（JTS167-2018），允许不做静载荷试桩的工程，可根据具体情况采用承载力经验参数法等确定单桩轴向承载能力。

式中：qfi为单位面积极限侧阻力标准值，qR为单位面积极限端阻力标准值。可查阅规范附表，其值主要受现场标贯试验N值、桩基埋深、粘性土的液性指数及砂土的密实度等影响。

1.2 现行主要海外规范

经过对比发现，国际上常用推算单桩承载能力方法的区别主要集中于：①对基桩承载能力的极限值Qult的定义;②得到标贯值N所采用的试验方法以及是否对N值进行修正;③桩的嵌入深度和临界深度对单桩承载能力的推算值影响程度;④桩底范围内的N值对单桩承载能力的推算值的影响程度;⑤方法的适用土壤条件和类型。

2 计算对比

2.1工程概况

本项目位于孟加拉国东南部吉大港区的马塔巴里，新建一座80000DWT卸煤码头和1个10000DWT的油品及大件设备码头。码头采用桩基梁板式结构，桩基采用φ912mm钢管桩，桩基入土深度22m。

2019年8月完成本项目φ912mm钢管桩单桩静载荷试验，单桩轴向承载力标准值Qk=7060kN， 根据《码头结构设计规范》（JTS167-2018），分项系数γR=1.4， 单桩轴向承载力设计值Qd=5043kN。

通过计算对比发现，虽然采用英标规范得到的估算值与实测值误差较大，主要是因为对粘性土分析方法中Nc值的取值较粗略;由于计算场地多为砂土，英标计算结果较为准确，可以在相似工程中进行采用;Meyerhof方法仅考虑桩基类型对承载能力的作用，未考虑土性的影响，虽然Meyerhof方法是国际公认的具有代表性和影响力的方法，但仅可以作为参考，还需多方比较计算。

3 结论与建议

（1）单桩竖向承载能力设计值的计算理论较为一致，都是取侧摩阻力和桩端阻力之和。但对土层参数、桩基类型以及标贯试验的N值采用方法略有不同，计算中宜注重理论方法，确定此类方法适用的土壤条件以及桩基类型，多方比选，为后续桩基计算提供充足的依据。

（2）相较于国内港口桩基规范，国际常用的计算方法如Aoki-Velloso方法和AASHTO推荐方法等，更强调和现场试验参数的结合;尤其考虑了不同国家采用的标准贯入设备不同，影响N值与土的工程性质经验关系的可靠性，在计算中将N值进行修正。这种标贯值归一化的方法大大增加了计算方法的准确性。

（3）本文采用国际常用的对数正态分布，结合在施工程的单桩静载试验结果，判定中国港口桩基规范与英标、美标地基规范以及日本港口规范等主要海外规范单桩承载力估算方法的准确性，为后续在孟港口项目提供一定的经验。

参考文献：

[1]《码头结构设计规范》（JTS 167-2018）;

[2]《工程地质手册（第五版）》，2018年4月，中国建设出版社.

[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]蔡伟 王鹏飞，欧标及常用美标打入桩桩基承载力计算对比[M].北京：中交水运规划设计院有限公司，2018.