中交三航发表论文“基于 GRLWEAP 的沉桩施工中溜桩问题研究”

更新时间：2026-04-29

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基于 GRLWEAP 的沉桩施工中溜桩问题研究

*论文版权归原作者和出版方所有，本文仅为学习交流

海上风电作为清洁能源的重要板块，我国装机容量增长迅猛，而超大直径钢管桩是近海风电基础的主流选择。但沉桩施工中，受复杂海底地质影响，溜桩现象频发 —— 桩端穿透硬土层进入软弱夹层时，贯入度突增、桩基加速下沉，易引发安全与质量事故，且难预判、难处理，成为施工一大痛点。

如何提前预判溜桩风险？中交第三航务工程局有限公司宁波分公司在2025年发表了关于“基于 GRLWEAP 的沉桩施工中溜桩问题研究"的论文，依托中广核象山涂茨海上风电场工程并基于 GRLWEAP 打桩波动方程分析软件的功能，开展了溜桩问题专项研究，为工程实践提供了关键参考。

在选定锤型、明确地质条件下GRLWEAP 计算输出主要参数包括沉桩总锤击数、每延米下沉锤击数、总承载力、桩侧阻力、桩端阻力等。本文根据GRLWEAP 的主要功能，借助GRLWEAP输出参数重点分析并研判海上沉桩过程中溜桩情况产生的可能性及如何调整地质参数取值使得研判结果更接近现场实际情况。

GRLWEAP软件

GRLWEAP 作为专业的打桩波动方程分析软件，凭借桩基可打性分析、承载力计算、沉桩过程动态模拟等核心功能，在海陆基桩动测工程中得到广泛应用，已成为预判沉桩溜桩风险、优化桩型与桩锤选型、制定沉桩控制标准的重要技术工具，在海上风电、港口码头等重大工程的桩基施工中发挥了关键作用。

GRLWEAP 14 打桩模拟分析软件用于模拟在冲击锤或振动锤的打击下，桩在土中的运动及受力状态。该版本同2010版一样，有两个子版：专业版与海工版。海工版在包含专业版所有功能的基础上，增加一些定制功能，有助于海上打桩模拟分析，比如斜桩施工的静态弯曲分析和疲劳强度分析等。

GRLWEAP14打桩模拟分析软件功能

功能更*，用户界面更加友好。新增加的功能提高了桩身应力、承载力、锤击数和打桩时间的预测精度。

对于给定的桩锤系统，可依据现场观测的锤击数计算打桩阻力、桩身应力及预估承载力
对于打桩过程、土体情况和设计承载力已知的工程，可帮助选择合适的桩锤及打桩系统
可确定打桩过程中，桩身应力是否超过屈服强度或因拒锤导致无法打到设计深度（可打性分析功能）

GRLWEAP 14 打桩模拟分析软件海工版功能（适用于海上非均匀桩和/或斜桩的打桩分析）

Pipe Pile Builder模块简化了复杂的管桩接桩和附加组件的输入参数。
打桩锤位置可以模型化（顶桩、桩端或桩身）。
斜桩沉桩的静态弯曲分析。
疲劳分析输出表显示应力范围、极值以及出现极值的次数，可用于疲劳损伤研究。
新增A&H分析法，用于计算土阻力分布与土疲劳分析。
考虑土塞重量的分析选项。

论文部分摘录

1、计算方法

GRLWEAP软件内置SA法、API法、CPT法等多种方法用于模拟计算实际土层参数下的土阻力。API法应用于海上风电大直径钢管桩的沉桩时，对土阻力计算与现场实际沉桩较为接近，因此本文采用API法对该桩土阻力进行模拟计算。

根据API（美国石油学会）提出的承载力设计规范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中的公式计算。

采用GRLWEAP软件对沉桩工况进行模拟，结合地勘土层参数，采用API法选取该桩地质钻孔的各土层参数，并进行了建模计算，API法选取各土层参数如图2所示。

计算结果如图3所示，包括桩基总承载力、侧摩阻力、端阻力、每延米锤击数、拉应力、压应力等参数。因每延米锤击数能直观反映桩基贯入情况，本文选取每延米锤击数作为溜桩可能性的判别指标。

由图3可知，7号风机桩基在入土0~25m及29~35m时锤击数为0，即桩基在该段存在溜桩可能性。

根据美国石油学会规范API RP2A -WSD：2000 及相关实践经验，桩侧阻力折减系数Sr的选取对土阻力计算有一定影响，折减系数取值越小越能反映溜桩现象。本文通过调整桩侧阻力折减系数，进行了敏感性分析，结果见表5。

从结果可以看出，虽然模拟沉桩数据发生较大变化，但仍能反映出桩基在入土29m处贯入度明显增大。因此该点发生溜桩可能性较大。综合现场经验，桩侧阻力折减系数取0.7~0.8左右更贴近施工实际。

2、计算与实测对比

2022年11月26日进行了现场沉桩，沉桩记录见图4。

通过对7号风机桩基计算结果与现场沉桩原始记录进行对比分析发现：稳桩时，计算入土深度约25.0m，实际稳桩时的入土深度为24.45m，计算结果与实测记录吻合；当沉桩入土29m穿越③0-1粉砂夹粉土层，达到③2粉质黏土层后，模拟计算结果会出现溜桩现象，溜桩长度约6m。沉桩过程实际产生溜桩时桩的入土深度为25.86m，溜桩长度达17m，停止溜桩时桩端已达到④1粉质黏土层，比模拟计算结果多溜桩11m。

沉桩过程中，计算溜桩长度小于实际施工溜桩长度，出现该种情况的原因包括：

1）土体力学参数取值。受统计方法的影响，土体各项力学性能指标实际值与地勘值存在一定的差异。

2）桩身内外侧摩阻力差异。由于桩身内外侧摩阻力可能存在差异，其折减系数未进行差异性取值也会影响溜桩计算长度。

3）桩锤的输出参量也是计算值与实测值产生差异的重要原因。沉桩初期桩锤能量输出小，后期能量输出大，过程中存在能量损失，计算中未能充分考虑上述因素。

4） GRLWEAP 软件模拟计算时未考虑惯性力。当桩端穿越力学指标好的硬土层，达到下层力学指标显著下降的软弱土层时，由于桩锤锤击力加桩身、桩帽自重大于土体对桩身的端阻力加侧摩阻力，产生加速度从而导致桩基出现惯性力，随着桩基入土深度的增加，侧摩阻力和端阻力也逐渐增大，最后达到桩基受力平衡，而GRLWEAP软件模拟计算时未考虑惯性力，因此理论计算溜桩长度低于实际溜桩长度。

END

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