大直径开口钢管桩承载力特性的分析

Ｊ Ａ Ｄｅ ｑ ｎ ，Ｃ Ｉ — ｉｇ ＨＥＮ ｅ ｇ Ｖ ａ ｇ Ｆ ｎ ，Ｌ Ｈｕ ｎ （ ａ ｇｈ ｕＳｈ ｎ ｎ ｉｅｒ ｇＲ ｓａｃ ｓｔｔ， ｕ ｎ ｚｏ ２ ０ Ｃ ｉａ Ｇｕ ｎｚ ｏ ｉａ ｇＥ ｇｎ ｅｉ ｅｅｒｈＩ ｔｕｅ Ｇ ａ ｇｈ ｕ５ ０ ３ ， ｈｎ ） ｎ ｎｉ １
中层 ： 为陆 相沉积 层 的粘土 、 粘土 和粗砾砂 ， 层 分布 亚 该
广且均 匀 ， 成层 性较好 ； 自上而 下可分 为 ： 土层 、 黄色 、 粘 灰 可 塑状 ，平 均 １ ２ Ｎ ７ ，Ｒ ＝ ８ｋ ａ ～ ｍ， ＝ 击 ［ ］ １０Ｐ 。亚粘 土呈 黄一 黄褐 色 ， 白色 ， 塑 状 ， 灰 硬 中塑 性 ， 部 为 风化 残 积 土 ， ＝ １ ， 底 Ｎ Ｉ击 ［ ］２０Ｐ 。 Ｒ ＝ ２ ｋａ 下层 ： 为基岩 ． 基岩面起伏 较大 。 风化岩层分 布广 ， 强 厚度
开 Ｖ钢 管 桩沉 桩 容易 ，穿透 能力 强 ，承载 力 高 。风 化 Ｉ 岩上 钢 管 桩 承载 力 的大 小 ，除 了与 钢 管 桩 的桩 径 有 关 外 ．
主要 取决 于 钢管 桩 穿透强 风 化 层 的能 力 、入 岩深 度 和桩 尖 处岩层 的性 状 。
钢 管 桩桩尖 型式 主要 有 开 口和半 闭 口 ２种 。 １９ ９６年在 广东 惠州原油码头 的试 桩 中 ， 开 Ｖ 管桩 和半闭 Ｖ钢管 桩 对 Ｉ 钢 Ｉ 进行 了对 比试验 。２ 直径 １ ｍ的钢 管桩相 距 ７ ．在 相 同 根 ． ２ ｍ 的地质 条件下 ，开 Ｖ 管桩沉 桩总锤击 数 ７ ６ ，半 闭 Ｖ钢 Ｉ 钢 １击 Ｉ 管桩 沉桩总 锤击数 １ ３ 击 ：开 Ｖ钢 管桩 进入 Ｎ ５ ０ １ ７ Ｉ ＝ ０ １０击 的 风化 岩 ２ ｍ，半 闭 Ｖ钢 管 桩 进 入 风 化 岩 ０２ （ Ｉ ． ｍ 比开 Ｖ桩 Ｉ 浅 １ ｍ） ． ：极 限抗 压 承 载 力 开 口钢 管 桩 ≥１ ０ ｋ ，半 闭 ８ ０３０ Ｎ 口钢管 桩 ９８０Ｎ：极 限抗 拔 力 开 口钢管 桩 Ｉ３８０ Ｎ ０ ｋ ＞ ０ ｋ ，半 闭 口钢 管桩 ３２０ Ｎ ０ｋ 。打 入 风化 岩 的钢 管 桩 桩尖 型 式 开 口 比半 闭 口具有 明显 优 势 。盐 田二 、三期 集 装箱 码 头工 程 和
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《 运工程 》 水
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３ 开 口钢 管桩桩 端土塞 的 闭塞效 应
关键词 ：开 口钢管 桩 ；承载 力 ；闭塞效 应 ；恢 复 系数
中图分 类号 ：Ｕ ５ ． ６５５ １ ５ 献标识 码 ：Ｂ 文章 编号 ：１０ —９ ２２０ ）０ ０ ２— ３ ０２ ４７ （０４ １— ０ ２０
Ｃｈ ｒ ｃ ｅ ｉｔｃ ｆＢｅ ｒｎ ｐ ｃｔ ｆＬａ ｇ － ａ ｔ ｒＯｐ ｎ Ｓ ｅ ｌＰｉ ｅ Ｐ ｌ ｓ ａ ａ ｔ ｒｓｉｓｏ ａ ｉ ｇ Ｃａ ａ ｉｙ ｏ ｒ ｅ Ｄｉ ｍｅ ｅ ｅ ｔ ｅ程 和蛇 口二期 集 装箱 码头 工程 ，岩 土分布 基本 上可 以分 为上 、 中、下 三 大层 。 上 层 ：为 海相 沉积 层 的 淤泥 的淤 泥 质粘 土 ．其 中淤 泥
收稿 日期 ：２０ — ３ ３ ０ ４０ — １
作者简介：贾德庆 （９８ ） １４ 一 ，男．江苏昆山人 ，高级工程师，从事港 口工程地基与基础工作。
贾德庆 ，陈 锋 ，吕 黄
（ 州四航 工程技 术 研究 院 ，广 东 广 州 广 ５０ ３ ） １２０
摘
要 ：依据 深圳盐 田二 、三 期集装 箱码 头工 程和 蛇 口二期集 装箱码 头工 程 的施 工实 践 ，通过高 应变 动测试 桩 和静载试
桩资 料 的统 计 ．对 风 化岩上 大直 径开 口钢 管桩承 载力特 性进 行分 析 。
开 口钢管 桩加 入 密实 砂层 或 风化 岩 时 ．桩 端 承载 力 占
良好 的效果 ，也得 到 了工 程 界 的普遍 认 同 。高应 变 动测 是 以复打 桩资料 作为单 桩极 限承 载力 的依据 ，在码 头沉 桩 中 ， 受到水 上 施工 特 点 和施 工工 期 的 限制 ，除前 排 桩之 外 ，其 他排 架 的沉桩 次 序 ，受 到打 桩 船位 置 的 限制 ，高应 变 动 测 试 桩 不 可能 都满 足 复打 桩 间隔 时 间的规 定 。绝 大 多数 的 高 应变 动测 试 桩 ，测 出 的是初 打 桩 时的单 桩极 限承 载力 。 因 此 ，必须 在 施工 前期 ，通过 同一根 桩 上高应 变 初 、复 打 对 比试 验 和静 载试 桩 ．给 出相 应 地 质条 件下 单桩 极 限承 载 力 恢 复系 数 ，为 同类 地 质条 件下 由初打试 桩 资料 推 算单 桩 极 限承 载力提 供依 据 。 盐 田二 期集 装箱 码 头工 程 ，在同 一根 桩上 进 行 高应 变
１ ｍ 四种 规格 ，壁厚 均 为 １ｍ ． ２ ８ ｍ。本 文通 过 高 应变 动 测试
桩 和静 载试 桩 资料 的统 计 ，对 风 化岩 上 开 口钢 管桩 承 载力
特性 进行 分析 ，提 出承载 力恢 复系统 建议 值 。
１ 工 程区域 内的 地质概 况
变化 大 ， 上部 Ｎ ５ 击 ， ＝０ 下部 Ｎ ０ ，Ｒ Ｉ５０ １ ０ｋ ａ ≥１０击 ［ ］ ０ ～ ０ Ｐ 。 ＞ ０ 中 等风 化岩 层裂 隙 发育 ， 厚度 较 薄 ： 风化 岩层 矿 物质 基本 微 未风 化 ． 同深 度普遍 夹有破 碎带 。 在不
２ 开 口钢管 桩特 性
０ １ 的钢 管 桩单 桩 极 限 承 载力 可 达 ７００ Ｎ ．ｍ ８ ０ ｋ ．桩 径 １ ｍ ． ０ 的钢管 桩单 桩极 限 承载 力可 达 ８００ Ｎ ０ ｋ 。桩径 １ ｍ钢 管 桩 ． ２ 的单桩 极 限承载力 可达 １ ０ｋ ０ ０ Ｎ以上 ０
盐 田二 、三期 集 装箱 码 头工程 ，基 岩 面普 遍较 浅 ．桩 尖 持力 层在 Ｎ ０ 击 的风化 岩 ．多 数 桩 的入土 深度 在 １～ ≥１０ Ｏ １ｍ之 间 ，最 浅 的入土深 度 只有 ５ ６ 。蛇 Ｖ二期 集 装箱 码 ５ ￣ｍ Ｉ 头工程 基岩较 深 。桩尖 持力层 在 Ｎ ５ －０ 击 的 风化 岩 ．多 ＝ ０ １０ 数桩 的入土 深度 在 ２ —０ 之间 ．最深 的入 土深 度 ３ ｍ左 ５ ３ｍ ５
蛇 Ｖ二 期 集装 箱 码 头 工程 ．桩 尖 型 式 均 采 用开 Ｖ钢 管 桩 ， Ｉ Ｉ
右 。盐 田和蛇 Ｖ的沉桩 资料 表 明 ，风化 岩 的岩性 变化较 大 ． Ｉ 桩 的设 计高程 与实 际施 工高程 最大相 差 ６ 多 。桩尖进 入 中 ｍ 风化 岩 ，桩 侧 入土 深 度较 浅 ． 桩 承 载力 较 高 ：桩 尖处 在 单 强 风化 岩 ，桩 侧 入土较 深 ，单桩 承载 力 反而 较低 ，这种 情
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总 ３９期第 １ 期 ６ ０ ２０ ０４年 １ ０月
《 运工 程》 水
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大直径 开 口钢管桩承载 力特性 的分析
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近几年 ，我 国集装箱 运 输 已进 入一 个快 速发 展 的时期 ， 港 口建 设 向外海 和 深水 方 向发 展 。大 直 径钢 管 桩 的使 用 越 来 越 普遍 。深 圳 盐 田二 、三期 集装 箱 码头 工程 和蛇 口二 期 集装箱 码头 工程共 ９ ５ １ 万 吨级泊 位 ，均 采用 钢管 桩作 个 ～０
实 践 证 明 ，采 用开 口钢 管桩 在 风化 岩 上 的 施工 是 成 功 的 ， 其 沉 桩 速度 快 （ 数 桩 的沉 桩 总锤 击 数 在 ３０ １ ０ 多 ０ — ０击 ） ０ ，
可 以穿透 Ｎ ５ 击左右 的强 风化 层 ．桩进 入 Ｎ ５ — ０ 的 ＝０ ＝ ０ １０击 风化 岩 ２ ｍ左右 ，桩 尖达 到 Ｎ ０ 击 的 风化 岩 ；对 入 土不 ≥１０
况 在工 程施 工 中经常 会 出现 。 因此 ．为判 断 桩尖 是 否进 入
风 化 岩 ，沉桩 停锤 标 准应 以贯 入 度控 制 为 主 ，高 程 校 核为 辅 ．对 不 满足 设计 要 求 的桩应 通 过高 应变 动 测试 桩 ．做 出 是 否满足 承载力要 求的判 断 ．必要 时应通 过静载试 桩验证 。 为了保 证 工程 桩 的沉 桩质量 ．除 对有 代 表性 的工 程桩 进 行 静 载 试 桩 外 ．高 应 变 动测 已在 码 头沉 桩 中广 泛应 用 ． 盐 田二期 集 装箱 码 头工程 高 应变 动 测试 桩 ５８ ，盐 田三 ６根 期 集 装 箱 码 头 工 程 高应 变 动 测 试 桩 １ ０ ０多根 （ 程 桩 ０ 工 １０ ０ ％进行 动 测 ） ，蛇 Ｖ二期 集装 箱 码 头工 程 高应 变 动 测试 Ｉ 桩 １９ 。同一根 桩 上进 行 高应 变 动测试 桩 和 静载 试 桩 的 ３根 资料 见表 １ 。
Ａｂｓｒ ｃ ：Ａ ｃ ｒｉｇｔ ｔｅｃ ｎ ｔ ｃｉｎ ｐａ ｔ ｅｏ ｈ ｎ ｈ ｎＹａ ｔ ｎ Ｐ ａｅ ｌ ＆ ｍ ｏ ｔｉｅ ｅｍｉａ ｔ ａ ｔ ｃ ｏｄｎ ｈ ｏ ｓ ｕ ｔ ｒｃｉ ｆＳ ｅ ｚ ｅ ｎｉ ｈ ｓ Ｉ ｏ ｒ ｏ ｃ ａ Ｃ ｎａｎ ｒ ｒ ｎ ｌ Ｔ