项目名称软土地基沉降控制刚性桩复合地基新技术与应用项目简介1

项目名称软土地基沉降控制刚性桩复合地基新技术与应用项目简介1、主要技术内容：随着我国东部沿海及内地湖泊软土地区大规模的基础设施的兴建，软土地基沉降控制要求越来越高，对软基加固技术和理论提出了新的挑战。目前软基沉降控制主要采用传统的刚性桩复合地基技术，然而，随着刚性桩复合地基的大量使用，如何节省材料、减少耗能、适应复杂施工环境与不良地质条件等问题已成为制约刚性桩复合地基技术发展的瓶颈，因此，迫切需要研发刚性桩复合地基新技术、新工艺和新理论。本项目在国家及省部级科技计划资助下，历时10余年，采用技术研发、理论研究与工程应用相结合等方法，开展了以软土地基沉降控制刚性桩复合地基新技术为核心的系统性研究，取得了以下主要发明成果：（发明点1）面向节省材料、减少耗能的国家战略需求，提出了考虑横截面异形效应的现浇X形桩复合地基设计计算方法，揭示了X形桩桩周应力分布异形效应和桩-土相互作用机理；利用等截面异形周边扩大原理，研发了现浇X形混凝土桩及复合地基技术与成套装备，提出了现浇X形桩及复合地基施工工法。形成了国家行业标准《现浇X形桩复合地基技术规程》（国家工程建设标准化信息网已发布征求意见稿）和江苏省工法《现浇X形混凝土桩施工工法》。（发明点2）针对施工场地上方高压电线、高架桥、贴近既有建筑物和狭小空间等常规桩机设备无法进场的复杂施工环境，建立了考虑浆液扩散效应的浆固散体材料桩承载力和沉降计算理论，揭示了浆液与碎石固结成桩机理；研发了浆固碎石桩及复合地基技术，提出了桩土互动浆固散体材料桩及复合地基的施工工法，解决了复杂施工环境下软弱地基加固技术难题。主编重庆市地方标准《浆固散体材料桩复合地基技术规程》和江苏省工法《浆固碎石桩施工工法》。（发明点3）针对超软土层等不良地质条件难以保障成桩质量难题，建立了考虑回缩效应的塑料套管混凝土桩承载力时效计算方法和塑料套管桩复合地基设计方法；研发了塑料套管桩及复合地基技术与装备，提出了塑料套管桩复合地基的施工工艺和质量控制方法。成果编入浙江省地方标准《公路软土地基路堤设计规范》，获中国公路建设行业协会公路工程工法《塑料套管现浇混凝土桩软基处理施工工法》。2、授权专利情况：获得21国家授权专利，其中发明专利16项，实用新型5项；获软件著作权2项。3、技术经济指标：在同等承载条件下，现浇X形桩与常规圆形桩相比可节省混凝土材料30%以上，减少施工耗能30%以上；浆固碎石桩施工环境限高可控制在6米之内；塑料套管混凝土桩充盈系数可控制为1.0；刚性桩复合地基承载力可达250kPa以上，工后沉降可控制在1.5cm以内。4、应用及效益情况：研究成果已在京沪高速铁路、沿海高速铁路、沪宁城际高铁、浙江杭千高速公路、浙江申嘉湖杭高速公路等30多项国家重点工程中得到推广应用，有效地解决了工后沉降和复杂施工环境难题，产生直接经济效益达1.43亿元。发表学术论文74篇，其中SCI及EI收录51篇，培养了7名博士和12名硕士及一批工程技术人员，推动了土木建筑工程领域的科技进步，完善了刚性桩复合地基的理论和技术体系，相关成果获教育部科技进步一等奖、中国岩石力学与工程学会技术发明一等奖、中国专利优秀奖等。客观评价1、科技查新报告委托教育部科技查新工作站对本项目成果进行了检索查新，结果表明：除该委托查新课题组的专利、成果及发表的研究文献外，在软土地基沉降控制刚性桩复合地基技术中，采用：①利用等截面异形周边扩大原理，研发了现浇X形混凝土桩及复合地基技术，建立了复合地基承载力和沉降计算公式；②针对建设场地上方存在既有障碍物、常规桩基施工净高不足或有邻近重要建筑物等复杂施工环境，开发了浆固碎石桩及复合地基技术，建立了复合地基承载力和沉降计算公式和质量检测方法；③将螺纹塑料套管与混凝土浇筑技术相结合，开发了塑料套管混凝土桩及复合地基技术，建立了复合地基承载力和沉降计算公式及质量检测方法，未见相同报道。2、授权专利和软件著作权项目研究成果立足于自主创新，已经获得了国家知识产权局授权的国家专利21项，其中发明专利16项，实用新型专利5项；获得了软件著作权2项。3、标准、工法和指南（1）形成系列的国家及地方工程建设标准。如行业标准《现浇X形桩复合地基技术规程》（征求意见稿，建标[2014]189号，2015-1-123）、江苏省住建厅颁发的江苏省技术规程《现浇X形桩复合地基技术规程》（JG/T047-2011）、重庆市地方标准《浆固碎石桩复合地基技术规程》（DBJ50/T-215-2015）、浙江省地方规范——《公路软土地基路堤设计规范》（第十一章，2013）和浙江省《浙江省公路软土地基路堤设计要点》（人民交通出版社，2009），为本系列技术的设计和推广应用提供了重要的依据。（2）形成系列的省部级施工工法。如江苏省省级工法《现浇X形混凝土桩施工工法》（2011-490-31）、江苏省省级工法《浆固碎石桩施工工法》（JSGF-2009-083）、中国公路建设行业协会公路工程工法《塑料套管现浇混凝土桩软基处理施工工法》（GGG（浙）A2-2010），为本系列技术实施和推广应用提供了依据。4、论文论著研究成果已经在美国ASCE《JournalofPerformanceofConstructedFacilities》、《CanadianGeotechnicalJournal》、《ComputersandGeotechnics》、《岩土工程学报》和《岩土力学》等国内外岩土工程领域重要专业刊物上发表学术论文74篇，其中SCI及EI收录51篇。出版专著《塑料套管混凝土桩技术及应用》（中国建筑工业出版社，2011）。5、人才培养项目实施过程中培养了7名博士，12名硕士，同时还为浙江、上海、湖北、江苏等省市设计、施工和管理部门进行新技术普及推广和人员培训达千人次，提高了企业的核心竞争力。6、成果鉴定（1）2013年9月，由江苏省交通运输厅主持召开现浇X形混凝土桩成果鉴定会，鉴定结论为：该课题自主创新突出，该技术在公路、铁路、机场、港口、建筑和市政工程中具有良好的发展前景。成果总体上达到国际先进水平。（2）2009年8月，由江苏省建筑工程管理局主持的浆固碎石桩成果鉴定结果表明：“通过注浆可以提高桩身强度和桩土摩擦力，提高了桩基承载力，该技术所需机械高度较低，对高压线下施工受限的软土地基加固工程更具优越性。在施工过程中，无振动、无噪音、不挤土，对周围建筑影响很小。该工法关键技术应用效果减少了环境污染，节约了能源，整体水平达到国内领先水平。”（3）2010年1月，由浙江省交通运输厅主持的塑料套管桩成果鉴定结果表明：“在国外Augeo技术的基础上，开发了单壁塑料套管混凝土桩技术，建立了适用于单壁塑料套管混凝土桩加固公路软基设计计算方法，提出了尖点突变理论单桩稳定计算方法，成果在公路工程中得到推广应用，总体上达到国际先进水平。”（4）2015年4月，由中国岩石力学与工程学会主持的塑料套管微型桩复合地基技术与工程应用成果鉴定结果表明：研发了系列新型塑料套管微型桩及其复合地基软基加固的成套技术和施工工艺，提出了考虑桩周土体回缩效应的TC桩承载时效计算方法，以及考虑两侧土压力影响的细长桩屈曲临界荷载计算方法等。研究成果总体达到国际先进水平，其中单壁波纹套管技术和带受力盘TC桩技术达到国际领先水平。7、科技奖励（1）以浆固碎石桩复合地基技术为主要成果的项目“沿海地区高速公路软土路基处治成套技术开发及应用研究”获得了2008年教育部科技进步一等奖（编号：2008-159）。（2）塑料套管微型桩复合地基技术与工程应用，获得2015年国家社会力量奖中国岩石力学与工程学会技术发明一等奖（2015YK-1-01-R01）。（3）一种桩土互动浆固散体材料复合地基施工工法，获得2014年国家知识产权局中国专利优秀奖。推广应用情况研究成果已在京沪高速铁路、沿海高速铁路、沪宁城际高铁、浙江杭千高速公路、浙江申嘉湖杭高速公路等30多项国家重点工程中得到推广应用，有效地解决了工后沉降和复杂施工环境难题，产生直接经济效益达1.43亿元，节省大量混凝土，减少了耗能，不污染环境，取得了显著的社会效益。现浇X形桩及复合地基技术，节省了大量混凝土，施工不污染环境，减少了机械耗能，并且节省了工程造价；浆固碎石桩及复合地基技术，有效地解决了施工场地上方有高压电线、高架立交桥下等一般桩基机械高度限制带来的复杂施工环境难题；塑料套管桩有效地保证了桩体质量，消除了桩基缩颈和鼓胀等带来的缺陷和耗材等问题，取得了显著的社会经济效益。这3种新型刚性桩复合地基技术在高速公路、高速铁路及港口工程建设中得到了推广应用，完善了刚性桩复合地基的技术体系，丰富了刚性桩复合地基的理论体系，开创了深厚软基加固的新途径。下表为主要应用单位和经济效益。表1应用单位和效益列表应用单位名称应用技术应用起止始时间应用单位联系人及电话应用情况浙江省地矿建设有限公司浆固碎石桩技术2008-2009赵汉金13958003543沪宁城际高速铁路，直接经济效益1082万元浙江省地矿建设有限公司浆固碎石桩技术2009-2009赵汉金13958003543甬台温城际铁路温州站，直接经济效益1360万元浙江省地矿建设有限公司浆固碎石桩技术2005-2005赵汉金13958003543甬台温城际铁路苍南站，直接经济效益1121.7万元浙江省地矿建设有限公司浆固碎石桩技术2006-2007赵汉金13958003543浙江杭千高速公路，直接经济效益2195.7万元浙江省地矿建设有限公司浆固碎石桩技术2005-2006赵汉金13958003543宁波绕城高速公路，直接经济效益1120万元浙江省地矿建设有限公司浆固碎石桩技术2007-2007赵汉金13958003543京沪高铁虹桥站，直接经济效益510万元杭州特诚地基工程有限公司浆固碎石桩技术2014-2014张正刚13588287639上海沪常高速，直接经济效益500万元江苏省苏铁建设工程有限公司现浇X形桩技术2009-2009赵玉民13327716868南京长江四桥北接线，直接经济效益210万元江苏省苏铁建设工程有限公司现浇X形桩技术2010-2010赵玉民13327716868栖霞互通312国道拼宽，直接经济效益65万元江苏省苏铁建设工程有限公司现浇X形桩技术2010-2010赵玉民13327716868南京河西江山大街，直接经济效益156万元内蒙古地质工程有限责任公司上海分公司塑料套管桩技术2013~2014周华东13917245254上海奉贤区奉浦大道，直接经济效益900万元内蒙古地质工程有限责任公司上海分公司塑料套管桩技术2012~2014周华东13917245254上海浦东两港公路，直接经济效益2400万元内蒙古地质工程有限责任公司上海分公司塑料套管桩技术2015~2015周华东13917245254上海奉贤区贤浦路~南行港路，直接经济效益1226万元杭州特诚地基工程有限公司塑料套管桩技术2006~2007张正刚13588287639浙江申嘉湖杭高速公路，直接经济效益480万元杭州中路基建工程有限公司塑料套管桩技术2009~2010马小彬13758221689杭州湾大桥余慈连接线，直接经济效益1000万元主要知识产权证明目录知识产权类别知识产权具体名称国家(地区)授权号授权日期证书编号权利人发明人有效状态发明专利一种现浇X形混凝土桩活瓣桩尖结构装置及使用方法中国ZL200910213162.22011年6月1日787884河海大学，南京河海科技有限公司刘汉龙，王智强，丁选明，孙俊康，雍君有效发明专利一种桩土互动浆固散体材料桩复合地基施工工法中国ZL200510038903.X2007年12月19日364521河海大学刘汉龙，陈永辉，宋法宝有效发明专利防止塑料套管混凝土桩弯曲变形的施工方法及其装置中国ZL201110004366.22012年11月28日1086918河海大学陈永辉，齐昌广，王新泉，陈龙，姜冬菊，黄丹有效发明专利现浇X形钢筋混凝土桩施工方法中国ZL200710020306.32010年7月2