中交三航發表論文“基于 GRLWEAP 的沉樁施工中溜樁問題研究”

時間：2026/4/29閱讀：191

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基于 GRLWEAP 的沉樁施工中溜樁問題研究

*論文版權歸原作者和出版方所有，本文僅為學習交流

海上風電作為清潔能源的重要板塊，我國裝機容量增長迅猛，而超大直徑鋼管樁是近海風電基礎的主流選擇。但沉樁施工中，受復雜海底地質影響，溜樁現象頻發 —— 樁端穿透硬土層進入軟弱夾層時，貫入度突增、樁基加速下沉，易引發安全與質量事故，且難預判、難處理，成為施工一大痛點。

如何提前預判溜樁風險？中交第三航務工程局有限公司寧波分公司在2025年發表了關于“基于 GRLWEAP 的沉樁施工中溜樁問題研究"的論文，依托中廣核象山涂茨海上風電場工程并基于 GRLWEAP 打樁波動方程分析軟件的功能，開展了溜樁問題專項研究，為工程實踐提供了關鍵參考。

在選定錘型、明確地質條件下GRLWEAP 計算輸出主要參數包括沉樁總錘擊數、每延米下沉錘擊數、總承載力、樁側阻力、樁端阻力等。本文根據GRLWEAP 的主要功能，借助GRLWEAP輸出參數重點分析并研判海上沉樁過程中溜樁情況產生的可能性及如何調整地質參數取值使得研判結果更接近現場實際情況。

GRLWEAP軟件

GRLWEAP 作為專業的打樁波動方程分析軟件，憑借樁基可打性分析、承載力計算、沉樁過程動態模擬等核心功能，在海陸基樁動測工程中得到廣泛應用，已成為預判沉樁溜樁風險、優化樁型與樁錘選型、制定沉樁控制標準的重要技術工具，在海上風電、港口碼頭等重大工程的樁基施工中發揮了關鍵作用。

GRLWEAP 14 打樁模擬分析軟件用于模擬在沖擊錘或振動錘的打擊下，樁在土中的運動及受力狀態。該版本同2010版一樣，有兩個子版：專業版與海工版。海工版在包含專業版所有功能的基礎上，增加一些定制功能，有助于海上打樁模擬分析，比如斜樁施工的靜態彎曲分析和疲勞強度分析等。

GRLWEAP14打樁模擬分析軟件功能

功能更*，用戶界面更加友好。新增加的功能提高了樁身應力、承載力、錘擊數和打樁時間的預測精度。

對于給定的樁錘系統，可依據現場觀測的錘擊數計算打樁阻力、樁身應力及預估承載力
對于打樁過程、土體情況和設計承載力已知的工程，可幫助選擇合適的樁錘及打樁系統
可確定打樁過程中，樁身應力是否超過屈服強度或因拒錘導致無法打到設計深度（可打性分析功能）

GRLWEAP 14 打樁模擬分析軟件海工版功能（適用于海上非均勻樁和/或斜樁的打樁分析）

Pipe Pile Builder模塊簡化了復雜的管樁接樁和附加組件的輸入參數。
打樁錘位置可以模型化（頂樁、樁端或樁身）。
斜樁沉樁的靜態彎曲分析。
疲勞分析輸出表顯示應力范圍、極值以及出現極值的次數，可用于疲勞損傷研究。
新增A&H分析法，用于計算土阻力分布與土疲勞分析。
考慮土塞重量的分析選項。

論文部分摘錄

1、計算方法

GRLWEAP軟件內置SA法、API法、CPT法等多種方法用于模擬計算實際土層參數下的土阻力。API法應用于海上風電大直徑鋼管樁的沉樁時，對土阻力計算與現場實際沉樁較為接近，因此本文采用API法對該樁土阻力進行模擬計算。

根據API（美國石油學會）提出的承載力設計規范API RP 2A-WSD：2000，Recommended Practicefor Planning，Designing and Constructing Fixed Offshore Platforms -Working Stress Design，黏性土和非黏性土土阻力采用表4中的公式計算。

采用GRLWEAP軟件對沉樁工況進行模擬，結合地勘土層參數，采用API法選取該樁地質鉆孔的各土層參數，并進行了建模計算，API法選取各土層參數如圖2所示。

計算結果如圖3所示，包括樁基總承載力、側摩阻力、端阻力、每延米錘擊數、拉應力、壓應力等參數。因每延米錘擊數能直觀反映樁基貫入情況，本文選取每延米錘擊數作為溜樁可能性的判別指標。

由圖3可知，7號風機樁基在入土0~25m及29~35m時錘擊數為0，即樁基在該段存在溜樁可能性。

根據美國石油學會規范API RP2A -WSD：2000 及相關實踐經驗，樁側阻力折減系數Sr的選取對土阻力計算有一定影響，折減系數取值越小越能反映溜樁現象。本文通過調整樁側阻力折減系數，進行了敏感性分析，結果見表5。

從結果可以看出，雖然模擬沉樁數據發生較大變化，但仍能反映出樁基在入土29m處貫入度明顯增大。因此該點發生溜樁可能性較大。綜合現場經驗，樁側阻力折減系數取0.7~0.8左右更貼近施工實際。

2、計算與實測對比

2022年11月26日進行了現場沉樁，沉樁記錄見圖4。

通過對7號風機樁基計算結果與現場沉樁原始記錄進行對比分析發現：穩樁時，計算入土深度約25.0m，實際穩樁時的入土深度為24.45m，計算結果與實測記錄吻合；當沉樁入土29m穿越③0-1粉砂夾粉土層，達到③2粉質黏土層后，模擬計算結果會出現溜樁現象，溜樁長度約6m。沉樁過程實際產生溜樁時樁的入土深度為25.86m，溜樁長度達17m，停止溜樁時樁端已達到④1粉質黏土層，比模擬計算結果多溜樁11m。

沉樁過程中，計算溜樁長度小于實際施工溜樁長度，出現該種情況的原因包括：

1）土體力學參數取值。受統計方法的影響，土體各項力學性能指標實際值與地勘值存在一定的差異。

2）樁身內外側摩阻力差異。由于樁身內外側摩阻力可能存在差異，其折減系數未進行差異性取值也會影響溜樁計算長度。

3）樁錘的輸出參量也是計算值與實測值產生差異的重要原因。沉樁初期樁錘能量輸出小，后期能量輸出大，過程中存在能量損失，計算中未能充分考慮上述因素。

4） GRLWEAP 軟件模擬計算時未考慮慣性力。當樁端穿越力學指標好的硬土層，達到下層力學指標顯著下降的軟弱土層時，由于樁錘錘擊力加樁身、樁帽自重大于土體對樁身的端阻力加側摩阻力，產生加速度從而導致樁基出現慣性力，隨著樁基入土深度的增加，側摩阻力和端阻力也逐漸增大，最后達到樁基受力平衡，而GRLWEAP軟件模擬計算時未考慮慣性力，因此理論計算溜樁長度低于實際溜樁長度。

END

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2、參數設置；

3、各種分析方法的差異性及準確程度；

4、計算打樁過程的疲勞損傷問題；

........

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