CN105821911B - 一种自升式平台桩腿或带桩靴的桩腿贯入深度预测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种自升式平台桩腿或带桩靴的桩腿贯入深度预测方法，所述方法包括：采用贯入器打入地层，记录打入所述地层30厘米的锤击数；根据所述锤击数获得标准贯入击数；检测所述地层，获得所述地层的成分组成以及所述成分组成中每个成分组成的层厚和深度，所述成分组成包括粘性土、砂土和粉砂；计算所述桩腿分别在所述粘性土、砂土和粉砂的极限承载力；根据所述地层的成分组成中每个成分组成的深度和极限承载力，以及所述桩腿的实际承载载荷，获得所述桩腿的预测贯入深度。该方法节省了大量了取样时间和经费，且计算误差较小，结果准确性较高，解决了现有技术中的预测方法试验类型费用高昂，工作量巨大，试验所获取的土体参数不准确的技术问题。

Description

一种自升式平台桩腿或带桩靴的桩腿贯入深度预测方法

技术领域

本发明涉及油气管道技术领域，尤其涉及一种自升式平台桩腿或带桩靴的桩腿贯入深度预测方法。

背景技术

自升式平台在插桩压载作业前都需要进行工程地质勘察确定土体的工程地质参数，用以计算自升式平台桩腿或桩靴的插桩深度。工程地质参数的获取主要有两种方法：原位测试和室内土工试验。

标贯等原位测试主要用于确定砂土的液化，而用于计算插桩深度的粘土抗剪强度、砂土内摩擦角等相关参数主要通过直剪、三轴剪切等土工室内试验获取。但直剪、三轴剪切等室内试验类型费用高昂，工作量巨大。

室内土工试验土样是通过钻孔取样获取，因受取样技术、运输、保存方法的影响，土样经常受到扰动，因而丧失了土体的原位特性，从而导致土工室内试验所获取的土体参数不准确，最终使预测的自升式平台桩腿(靴)插桩深度与实际插深差别很大，甚至发生穿刺、滑移的风险，这对于自升式平台的安全作业提出了严峻的挑战。

发明内容

本申请提供一种自升式平台桩腿或带桩靴的桩腿贯入深度预测方法，解决了现有技术中的预测方法试验类型费用高昂，工作量巨大，且试验所获取的土体参数不准确的技术问题。

本申请提供一种自升式平台带桩靴的桩腿贯入深度预测方法，所述方法包括：

采用贯入器打入地层，在打入所述地层一预设深度后，记录再打入所述地层30厘米的锤击数N₁，若所述N₁大于等于50，则所述N₁等于50，所述N₁为大于等于1的整数；

根据所述锤击数N₁获得标准贯入击数N；

检测所述地层，获得所述地层的成分组成以及所述成分组成中每个成分组成的层厚和深度，所述成分组成包括粘性土、砂土和粉砂；

计算所述桩腿分别在所述粘性土、砂土和粉砂的极限承载力Q＝q·A_p，所述A_p为所述桩靴的底端投影面积，粘性土时所述q＝β·N·(1+0.2D/B)+P₀，砂土时所述 粉砂时所述 式中：β为所述桩腿的桩端系数，取值可以为36.0～45.0，D为所述桩腿的入泥深度，B为所述桩腿的直径，P₀为所述桩腿的桩端处的平均有效上覆土压力；

根据所述地层的成分组成中每个成分组成的深度和极限承载力Q，以及所述桩腿的实际承载载荷，获得所述桩腿的预测贯入深度。

优选地，所述贯入器的锤重为79.5kg，所述贯入器的锤的落距为0.91米，所述锤的锤速控制在每分钟30击，所述预设深度为15厘米。

优选地，所述根据所述锤击数N₁获得标准贯入击数N，具体为：

所述标准贯入击数N＝1.5N₁。

优选地，所述根据所述地层的成分组成中每个成分组成的深度和极限承载力Q，以及所述桩腿的实际承载载荷，获得所述桩腿的预测贯入深度，具体为：

根据所述桩腿的实际承载载荷选择匹配的极限承载力，再根据匹配的极限承载力获取对应的深度，获得所述预测贯入深度。

本申请还提供一种自升式平台桩腿贯入深度预测方法，所述方法包括：

采用贯入器打入地层，在打入所述地层一预设深度后，记录再打入所述地层30厘米的锤击数N₁，若N₁大于等于50，则N₁等于50，所述N₁为大于等于1的整数；

根据所述锤击数N₁获得标准贯入击数N；

检测所述地层，获得所述地层的成分组成以及所述成分组成中每个成分组成的层厚和深度，所述成分组成包括粘性土、砂土和粉砂；

计算所述桩腿分别在所述粘性土、砂土和粉砂的极限承载力Q＝Q_s+Q_P＝f·A_s+q·A_p，所述A_S为所述桩腿的桩侧表面积，所述A_p为所述桩腿底端投影面积；粘性土时，所述f＝αN，所述q＝β·N·(1+0.2D/B)+P₀；砂土时，所述所述所述粉砂时，所述所述所述其中，所述Q_s为桩腿侧摩阻力，所述Q_P为所述桩腿的端部极限承载力，所述f为桩腿单位摩阻力，所述α为所述桩腿的侧摩系数，所述β为所述桩腿的桩端系数，所述D为所述桩腿的入泥深度，所述B为所述桩腿的直径，所述P₀为所述桩腿的桩端处的平均有效上覆土压力；

根据所述地层的成分组成中每个成分组成的深度和极限承载力，以及所述桩腿的实际承载载荷，获得所述桩腿的预测贯入深度。

优选地，所述贯入器的锤重为79.5kg，所述贯入器的锤的落距为0.91米，所述锤的锤速控制在每分钟30击，所述预设深度为15厘米。

优选地，所述根据所述锤击数N₁获得标准贯入击数N，具体为：

所述标准贯入击数N＝1.5N₁。

优选地，所述根据所述地层的成分组成中每个成分组成的深度和极限承载力，以及所述桩腿的实际承载载荷，获得所述桩腿的预测贯入深度，具体为：

根据所述桩腿的实际承载载荷选择匹配的极限承载力，再根据匹配的极限承载力获取对应的深度，获得所述预测贯入深度。

本申请有益效果如下：

本申请采用采用贯入器打入地层，记录再打入所述地层30厘米的锤击数N₁，根据所述锤击数N₁获得标准贯入击数N，检测出地层中的成分组成以及所述成分组成中每个成分组成的层厚和深度，计算地层中每个组成的极限承载力，最后根据所述地层的成分组成中每个成分组成的深度和极限承载力Q，以及所述桩腿的实际承载载荷，获得所述桩腿的预测贯入深度，保证桩腿在贯入预设贯入深度时，所述桩腿能够承载所述实际承载载荷，该方法节省了大量了取样时间和经费，且计算误差较小，结果准确性较高，解决了现有技术中的预测方法试验类型费用高昂，工作量巨大，且试验所获取的土体参数不准确的技术问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例。

图1为本申请较佳实施方式一种自升式平台带桩靴的桩腿贯入深度预测方法的流程图。

具体实施方式

本申请实施例通过提供一种自升式平台桩腿或带桩靴的桩腿贯入深度预测方法，解决了现有技术中的预测方法试验类型费用高昂，工作量巨大，且试验所获取的土体参数不准确的技术问题。

本申请实施例中的技术方案为解决现有技术中的技术问题，总体思路如下：

一种自升式平台带桩靴的桩腿贯入深度预测方法，所述方法包括：

采用贯入器打入地层，在打入所述地层一预设深度后，记录再打入所述地层30厘米的锤击数N₁，若所述N₁大于等于50，则所述N₁等于50，所述N为大于等于1的整数；

根据所述锤击数N₁获得标准贯入击数N；

检测所述地层，获得所述地层的成分组成以及所述成分组成中每个成分组成的层厚和深度，所述成分组成包括粘性土、砂土和粉砂；

计算所述桩腿分别在所述粘性土、砂土和粉砂的极限承载力Q＝q·A_p，所述A_p为所述桩靴的底端投影面积，粘性土时所述q＝β·N·(1+0.2D/B)+P₀，砂土时所述 粉砂时所述 式中：β为所述桩腿的桩端系数，取值可以为36.0～45.0，D为所述桩腿的入泥深度，B为所述桩腿的直径，P₀为所述桩腿的桩端处的平均有效上覆土压力；

根据所述地层的成分组成中每个成分组成的深度和极限承载力Q，以及所述桩腿的实际承载载荷，获得所述桩腿的预测贯入深度。

本申请采用采用贯入器打入地层，记录再打入所述地层30厘米的锤击数N₁，根据所述锤击数N₁获得标准贯入击数N，检测出地层中的成分组成以及所述成分组成中每个成分组成的层厚和深度，计算地层中每个组成的极限承载力，最后根据所述地层的成分组成中每个成分组成的深度和极限承载力Q，以及所述桩腿的实际承载载荷，获得所述桩腿的预测贯入深度，保证桩腿在贯入预设贯入深度时，所述桩腿能够承载所述实际承载载荷，该方法节省了大量了取样时间和经费，且计算误差较小，结果准确性较高，解决了现有技术中的预测方法试验类型费用高昂，工作量巨大，且试验所获取的土体参数不准确的技术问题。

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。

实施例一

为了解决现有技术中的预测方法试验类型费用高昂，工作量巨大，且试验所获取的土体参数不准确的技术问题，本申请提供一种自升式平台带桩靴的桩腿贯入深度预测方法。如图1所示，所述预测方法包括：

步骤S11：采用贯入器打入地层，在打入所述地层一预设深度后，记录再打入所述地层30厘米的锤击数N₁，若N₁大于等于50，则N₁等于50，若N₁小于50，则N₁为实际锤击数，所述N为大于等于1的整数。

具体地，选用锤重为79.5kg的贯入器，贯入器的锤的落距为0.91m，所述锤的锤速控制在每分钟30击，在本实施方式中，所述预设深度为15厘米，即贯入器打入15cm后，记录每打入10cm的锤击数，并累计打入30cm的锤击数N₁，若锤击数N₁达到50，而贯入深度未达30cm时，记录实际贯入深度并终止试验。

步骤S12：根据所述锤击数N₁获得标准贯入击数N。在本实施方式中，所述标准贯入击数N＝1.5N₁。

步骤S13：检测所述地层，获得所述地层的成分组成以及所述成分组成中每个成分组成的层厚和深度，所述成分组成包括粘性土、砂土和粉砂。

步骤S14：计算所述桩腿分别在所述粘性土、砂土和粉砂的极限承载力Q＝q·A_p，所述A_p为所述桩靴的底端投影面积，粘性土时所述q＝β·N·(1+0.2D/B)+P₀；砂土时，所述 粉砂时，所述 式中：β为所述桩腿的桩端系数，取值可以为36.0～45.0，D为所述桩腿的入泥深度，B为所述桩腿的直径，P₀为所述桩腿的桩端处的平均有效上覆土压力。

步骤S15：根据所述地层的成分组成中每个成分组成的深度和极限承载力，以及所述桩腿的实际承载载荷，获得所述桩腿的预测贯入深度。

即根据所述桩腿的实际承载载荷选择匹配的极限承载力，再根据匹配的极限承载力获取对应的深度，即可获得预测贯入深度，保证桩腿在贯入预设贯入深度时，所述桩腿能够承载所述实际承载载荷。

本申请与现有技术相比的有益效果：

1本方法直接采用原位测试方法的标贯击数来进行自升式平台桩腿(靴)贯入深度的计算，避免了取样扰动的影响。

2节省了取样进行三轴、直剪等确定土壤摩擦角、抗剪强度、承载力系数的工作量，节省大量时间和经费。

3本方法在我国渤海湾冀东、胜利埕北等井位在多种不同形式的平台进行了现场应用，计算误差较小，结果准确性较高。

即，本申请采用采用贯入器打入地层，记录再打入所述地层30厘米的锤击数N₁，根据所述锤击数N₁获得标准贯入击数N，检测出地层中的成分组成以及所述成分组成中每个成分组成的层厚和深度，计算地层中每个组成的极限承载力，最后根据所述地层的成分组成中每个成分组成的深度和极限承载力Q，以及所述桩腿的实际承载载荷，获得所述桩腿的预测贯入深度，保证桩腿在贯入预设贯入深度时，所述桩腿能够承载所述实际承载载荷，该方法节省了大量了取样时间和经费，且计算误差较小，结果准确性较高，解决了现有技术中的预测方法试验类型费用高昂，工作量巨大，且试验所获取的土体参数不准确的技术问题。

实施例二

基于同样的发明构思，本申请还提供一种自升式平台桩腿贯入深度预测方法，该桩腿为不带桩靴的桩腿。所述预测方法包括：

步骤S11：采用贯入器打入地层，在打入所述地层一预设深度后，记录再打入所述地层30厘米的锤击数N₁，若N₁大于等于50，则N₁等于50，若N₁小于50，则N₁为实际锤击数，所述N为大于等于1的整数。

具体地，选用锤重为79.5kg的贯入器，贯入器的锤的落距为0.91m，所述锤的锤速控制在每分钟30击，在本实施方式中，所述预设深度为15厘米，即贯入器打入15cm后，记录每打入10cm的锤击数，并累计打入30cm的锤击数N₁，若锤击数N₁达到50，而贯入深度未达30cm时，记录实际贯入深度并终止试验。

步骤S12：根据所述锤击数N₁获得标准贯入击数N。在本实施方式中，所述标准贯入击数N＝1.5N₁。

步骤S13：检测所述地层，获得所述地层的成分组成以及所述成分组成中每个成分组成的层厚和深度，所述成分组成包括粘性土、砂土和粉砂。

步骤S14：计算所述桩腿分别在所述粘性土、砂土和粉砂的极限承载力Q＝Q_s+Q_P＝f·A_s+q·A_p，所述Q_P为所述桩腿的端部极限承载力，所述Q_s为所述桩腿的桩侧摩阻力；所述f为单位摩擦力；所述q为单位桩端承载力；所述A_S为所述桩腿的桩侧表面积，所述A_p为所述桩腿底端投影面积。

粘性土时，所述f＝αN，所述q＝β·N·(1+0.2D/B)+P₀；

砂土时，所述所述所述

粉砂时，所述所述所述

式中：α为所述桩腿的侧摩系数，取值可以为6.0～8.0；

β为所述桩腿的桩端系数，取值可以为36.0～45.0；

D为所述桩腿的入泥深度；

B为所述桩腿的直径；

P₀为所述桩腿的桩端处的平均有效上覆土压力。

步骤S15：根据所述地层的成分组成中每个成分组成的深度和极限承载力，以及所述桩腿的实际承载载荷，获得所述桩腿的预测贯入深度。

本申请与现有技术相比的有益效果：

1本方法直接采用原位测试方法的标贯击数来进行自升式平台桩腿(靴)贯入深度的计算，避免了取样扰动的影响。

2节省了取样进行三轴、直剪等确定土壤摩擦角、抗剪强度、承载力系数的工作量，节省大量时间和经费。

3本方法在我国渤海湾冀东、胜利埕北等井位在多种不同形式的平台进行了现场应用，计算误差较小，结果准确性较高。

即，本申请采用采用贯入器打入地层，记录再打入所述地层30厘米的锤击数N₁，根据所述锤击数N₁获得标准贯入击数N，检测出地层中的成分组成以及所述成分组成中每个成分组成的层厚和深度，计算地层中每个组成的极限承载力，最后根据所述地层的成分组成中每个成分组成的深度和极限承载力Q，以及所述桩腿的实际承载载荷，获得所述桩腿的预测贯入深度，保证桩腿在贯入预设贯入深度时，所述桩腿能够承载所述实际承载载荷，该方法节省了大量了取样时间和经费，且计算误差较小，结果准确性较高，解决了现有技术中的预测方法试验类型费用高昂，工作量巨大，且试验所获取的土体参数不准确的技术问题。

下表为采用上述预测方法计算的预测贯入深度与实际平均插桩深度的误差比较：

本发明根据标贯击数N分别确定不同结构形式自升式平台桩腿在砂土、粘土和粉砂下的单位侧摩阻力和桩端阻力，再根据计算出测摩阻力和桩端阻力计算平台在不同深度下的极限承载力，最后根据平台桩腿所受荷载确定自升式平台桩腿或带桩靴的桩腿的贯入深度。

直接采用原位测试标贯击数N来计算贯入深度，可有效避免土工室内试验获取的土体参数因土样扰动而造成的预测误差，不仅节约了成本，并省时省力，准确性高。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种自升式平台带桩靴的桩腿贯入深度预测方法，其特征在于，所述方法包括：

采用贯入器打入地层，在打入所述地层一预设深度后，记录再打入所述地层30厘米的锤击数N₁，若所述N₁大于等于50，则所述N₁等于50，所述N₁为大于等于1的整数；

根据所述锤击数N₁获得标准贯入击数N；

检测所述地层，获得所述地层的成分组成以及所述成分组成中每个成分组成的层厚和深度，所述成分组成包括粘性土、砂土和粉砂；

计算所述桩腿分别在所述粘性土、砂土和粉砂的极限承载力Q＝q·A_p，所述A_p为所述桩靴的底端投影面积，粘性土时所述q＝β·N·(1+0.2D/B)+P₀，砂土时所述 粉砂时所述 式中：β为所述桩腿的桩端系数，取值可以为36.0～45.0，D为所述桩腿的入泥深度，B为所述桩腿的直径，P₀为所述桩腿的桩端处的平均有效上覆土压力；

根据所述地层的成分组成中每个成分组成的深度和极限承载力Q，以及所述桩腿的实际承载载荷，获得所述桩腿的预测贯入深度。

2.如权利要求1所述的预测方法，其特征在于，所述贯入器的锤重为79.5kg，所述贯入器的锤的落距为0.91米，所述锤的锤速控制在每分钟30击，所述预设深度为15厘米。

3.如权利要求1所述的预测方法，其特征在于，所述根据所述锤击数N₁获得标准贯入击数N，具体为：

所述标准贯入击数N＝1.5N₁。

4.如权利要求1所述的预测方法，其特征在于，所述根据所述地层的成分组成中每个成分组成的深度和极限承载力Q，以及所述桩腿的实际承载载荷，获得所述桩腿的预测贯入深度，具体为：

根据所述桩腿的实际承载载荷选择匹配的极限承载力，再根据匹配的极限承载力获取对应的深度，获得所述预测贯入深度。

5.一种自升式平台桩腿贯入深度预测方法，其特征在于，所述方法包括：

采用贯入器打入地层，在打入所述地层一预设深度后，记录再打入所述地层30厘米的锤击数N₁，若N₁大于等于50，则N₁等于50，所述N₁为大于等于1的整数；

根据所述锤击数N₁获得标准贯入击数N；

检测所述地层，获得所述地层的成分组成以及所述成分组成中每个成分组成的层厚和深度，所述成分组成包括粘性土、砂土和粉砂；

计算所述桩腿分别在所述粘性土、砂土和粉砂的极限承载力Q＝Q_s+Q_P＝f·A_s+q·A_p，所述A_S为所述桩腿的桩侧表面积，所述A_p为所述桩腿底端投影面积；粘性土时，所述f＝αN，所述q＝β·N·(1+0.2D/B)+P₀；砂土时，所述所述所述粉砂时，所述所述所述其中，所述Q_s为桩腿侧摩阻力，所述Q_P为所述桩腿的端部极限承载力，所述f为桩腿单位摩阻力，所述α为所述桩腿的侧摩系数，所述β为所述桩腿的桩端系数，所述D为所述桩腿的入泥深度，所述B为所述桩腿的直径，所述P₀为所述桩腿的桩端处的平均有效上覆土压力；

根据所述地层的成分组成中每个成分组成的深度和极限承载力，以及所述桩腿的实际承载载荷，获得所述桩腿的预测贯入深度。

6.如权利要求5所述的预测方法，其特征在于，所述贯入器的锤重为79.5kg，所述贯入器的锤的落距为0.91米，所述锤的锤速控制在每分钟30击，所述预设深度为15厘米。

7.如权利要求5所述的预测方法，其特征在于，所述根据所述锤击数N₁获得标准贯入击数N，具体为：

所述标准贯入击数N＝1.5N₁。

8.如权利要求5所述的预测方法，其特征在于，所述根据所述地层的成分组成中每个成分组成的深度和极限承载力，以及所述桩腿的实际承载载荷，获得所述桩腿的预测贯入深度，具体为：

根据所述桩腿的实际承载载荷选择匹配的极限承载力，再根据匹配的极限承载力获取对应的深度，获得所述预测贯入深度。