软土地区复杂桩基工程 - 南京工业大学科学研究部.pdf

推荐奖项：高等学校科学研究优秀成果奖科学技术进步奖 一、项目名称：软土地区复杂桩基工程分析理论与性能提升关键技术 二、推荐单位：同济大学 三、项目简介： 随着我国城市建设的快速发展，软土工程建设往往不得不面对各种复杂的施工条件、软 弱的地质条件和敏感的环境条件，桩基础成为软土地基中应用最为广泛的基础型式，许多技 术问题突破了传统设计理论。目前对于软土地基中复杂桩基工程变形调控技术的研究不够系 统；软土地区群桩基础的设计规模越来越大，对于大规模群桩基础的计算效率有待提高；而 深开挖或堆载引起的土体位移作用对邻近被动桩及变形影响控制也是工程建设面临的重要 难题；此外，面对蓬勃发展的深水桥梁和海洋风电等近海工程，如何考虑冲刷环境下深水桩 基础承载特性及灾变控制也是亟待解决的关键问题。 项目组依托国家973 计划项目、国家自然科学基金、交通部应用基础研究项目、上海市 科委重点科技项目等，基于理论分析、室内试验、现场测试和工程实践，对软土地区复杂桩 基工程分析理论与性能提升关键技术进行了系统深入的研究，突破了传统设计理论和施工技 术的局限性，主要创新成果如下： 创新成果1、基于性能控制的软土桩基分析理论与变形调控技术。提出了饱和层状土中 群桩基础的积分方程求解方法，建立了基于性能控制的软土桩基变形调控优化设计理论，研 发了复合桩基逆作施工新工艺，有效地提升了软土桩基工程的变形调控能力。 创新成果2、大规模超长密集群桩高效分析方法与承载性能提升技术。提出了基于单桩 静荷载试验的群桩沉降预测方法和桩-桩相互作用的近似解耦方法，实现了大规模密集群桩 的高效快速求解，提出了超长大直径钻孔灌注桩后压浆的承载性能提升技术。 创新成果3、土体位移作用下被动桩分析理论与变形影响控制技术。获得了上海典型土 层的全应变刚度曲线，基于小应变硬化土模型全面确定了上海典型土层的小应变参数，建立 了土体位移作用下被动桩变形分析方法，基于考虑邻近被动桩承受能力，提出了隔离桩的变 形影响控制技术。 创新成果4、冲刷环境下深水桩基础承载性能演化机理及防护技术。基于波流水槽模型 试验揭示了群桩及沉井等深水基础的冲刷机理与冲刷坑形态演变规律，建立了考虑冲刷坑形 态和应力历史影响的桩基承载特性分析方法，提出了主动调控深水基础冲刷形态的排桩防护 装置。 该项目属于岩土工程技术领域。项目成果在上海前滩中心等高层建筑密集群桩基础、上 海世纪大都会和杭甬复线S1 标段等被动桩隔离保护、杭州湾跨海大桥和乐清湾大桥等大直 径灌注桩后注浆技术、东海大桥风电场桩基性能评估等10 多项重要工程中得到了成功应用， 近三年累计新增利润1.27 亿元，累计节约投资金额约3.8 亿元。项目取得了一系列具有自主 知识产权的高水平研究成果，授权专利2 1 项（含发明15 项、实用新型6 项），软件著作权 4 项；发表论文近200 篇，其中SCI 收录36 篇，EI 收录142 篇，出版专著4 部。研究成果 纳入国家规范1 部、行业规范2 部、地方规范3 部，指导学生获上海市优秀硕士学位论文2 篇。研究成果对推动行业技术进步和学科发展作出了显著贡献，对于软土桩基工程设计和施 工领域具有重要的推广应用价值。 四、主要完成单位及创新推广贡献： （1）同济大学，排名：1 负责提出项目的总体研究目标、技术方案和实施方案，负责编写项目报告及技术报告， 并总体负责项目成果的集成应用及示范推广。对本项目科技创新和推广应用情况的具体贡献 为：（1）提出了饱和层状土中群桩基础的积分方程求解方法，建立了基于性能控制的软土 桩基变形调控优化设计理论； （2 ）建立了大规模密集群桩的高效快速求解方法，提出了超 长大直径钻孔灌注桩后压浆的承载性能提升技术； （3 ）基于小应变硬化土模型全面确定了 上海典型土层的小应变参数，建立了土体位移作用下被动桩变形分析方法，提出了隔离桩的 变形影响控制技术；（4 ）揭示了群桩及沉井等深水基础的冲刷机理与冲刷坑形态演变规律， 建立了考虑冲刷坑形态和应力历史影响的桩基承载特性分析方法，提出抛石防护设计参数的 改进方法以及主动调控深水基础冲刷形态的排桩防护装置。 （2）东南大学，排名：2 参与本项目部分成果的研发和应用推广，协调本项目的现场试验工作，负责项目成果的 集成应用及示范推广。对本项目科技创新和推广应用情况的具体贡献为：（1）研发了复合 桩基逆作施工新工艺，有效地提升了软土桩基工程的变形调控能力； （2 ）提出了基于单桩 静荷载试验的群桩沉降预测方法，提出了超长大直径钻孔灌注桩后压浆的承载性能提升技术； （3