眾所周知，樁基工程是建設(shè)工程項(xiàng)目重要組成部分，初步估計(jì)我國每年的樁基市場規(guī)模不少于4000億。隨著城市建設(shè)的迅速發(fā)展對樁基承載力及施工環(huán)境效應(yīng)控制要求正在不斷提高。近年來，竹節(jié)管樁、復(fù)合配筋樁、地基處理樁、抗拔樁等新型預(yù)制樁產(chǎn)品，拓寬了預(yù)制樁應(yīng)用范圍。張日紅主導(dǎo)開發(fā)的“非擠土靜鉆根植樁系列產(chǎn)品制造與施工關(guān)鍵技術(shù)”已實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，并在杭紹臺鐵路、浙能集團(tuán)溫州電廠、寧波中心、上海S26、浦東機(jī)場等重大項(xiàng)目中應(yīng)用。項(xiàng)目實(shí)施帶動企業(yè)快速發(fā)展，中淳高科2016年至2020年復(fù)合增長率達(dá)25%，成為地方納稅大戶，相繼獲得納稅“大力鼎”獎(jiǎng)和金鼎獎(jiǎng)，項(xiàng)目近兩年獲專利許可收入3030萬元。

2022年8月18日，浙江省巖土力學(xué)與工程學(xué)會在杭州對寧波中淳高科股份有限公司和浙江大學(xué)等單位合作完成的《非擠土靜鉆根植樁關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用》項(xiàng)目進(jìn)行了科學(xué)技術(shù)成果鑒定。

與會專家一致認(rèn)為：“經(jīng)過20余年科技攻關(guān)，研發(fā)非擠土靜鉆根植樁關(guān)鍵技術(shù)，填補(bǔ)了非擠土高承載力樁基的空白。創(chuàng)建靜鉆根植樁技術(shù)體系，建立計(jì)算理論及設(shè)計(jì)方法，研發(fā)靜鉆根植樁施工技術(shù)及智能化施工裝備，研發(fā)靜鉆根植樁成套樁端擴(kuò)底和注漿技術(shù)，建立靜鉆根植樁檢測理論，研發(fā)高承載力靜鉆根植樁成套產(chǎn)品及低碳制造技術(shù)，并編寫了相關(guān)的設(shè)計(jì)施工手冊和地方標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。項(xiàng)目從預(yù)制樁產(chǎn)品到樁基施工技術(shù)到樁基形式都進(jìn)行了創(chuàng)新，形成了靜鉆根植樁產(chǎn)品制造、樁基設(shè)計(jì)及施工的成套技術(shù)體系，并實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。傳統(tǒng)鉆孔灌注樁施工過程需排放大量泥漿，且資源消耗量大，不符合建筑業(yè)綠色低碳發(fā)展理念；錘擊或靜壓預(yù)制樁施工過程會產(chǎn)生明顯擠土效應(yīng)，無法在施工位移控制嚴(yán)格都市區(qū)使用。因此，研發(fā)非擠土高承載力樁基技術(shù)是國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重大需求?！?/p>

鑒定委員會一致認(rèn)為該項(xiàng)目具有突出的創(chuàng)新性、系統(tǒng)性和實(shí)用性，成果總體上處于國際領(lǐng)先水平。同時(shí)研究成果填補(bǔ)了非擠土高承載力樁基的空白，引領(lǐng)了樁基發(fā)展方向，使我國樁基的理論研究、生產(chǎn)和施工應(yīng)用技術(shù)達(dá)到世界先進(jìn)水平。

管樁非擠土技術(shù)與產(chǎn)品，在國內(nèi)曾經(jīng)是空白，創(chuàng)新技術(shù)參考的主要是日本技術(shù)。但張日紅認(rèn)為我們與日本有許多不同的地方。尤其是我國東南沿海發(fā)達(dá)地區(qū)與日本的地質(zhì)條件多不同，有很多的區(qū)別，我國沿海的軟土深厚。要減少其對施工的影響，就必須創(chuàng)新樁基的新產(chǎn)品。所以張日紅的技術(shù)創(chuàng)新路線非常清晰。高強(qiáng)混凝土預(yù)制樁基礎(chǔ)技術(shù)有傳統(tǒng)施工技術(shù)（錘擊和靜壓），所帶來的問題是擠土效應(yīng)和大直徑樁施工困難。于是有了非擠土施工技術(shù)的開發(fā)。用新型高強(qiáng)預(yù)制樁技術(shù)開發(fā)的產(chǎn)品有靜鉆根植先張法預(yù)應(yīng)力混凝土竹節(jié)樁等。靜鉆根植樁的優(yōu)勢是植入預(yù)制樁，質(zhì)量穩(wěn)定可控，樁身無損傷；無擠土，無噪聲，無泥漿污染；對地質(zhì)條件適應(yīng)性強(qiáng)，可穿透堅(jiān)硬夾層；通過擴(kuò)底和注漿，提高承載力；施工速度快，造價(jià)較經(jīng)濟(jì)?？傊o鉆根植樁的施工過程可以實(shí)現(xiàn)智能化管理，施工全過程要求：安靜、無塵、無振動、不擠土。

寧波中心阪急百貨項(xiàng)目（三層地下室、緊鄰地鐵1號線）

開發(fā)靜鉆根植竹節(jié)樁時(shí)遇到了很多難點(diǎn)，模具技術(shù)的創(chuàng)新開發(fā)就是其中之一。因?yàn)檫@是一種預(yù)應(yīng)力構(gòu)件，竹節(jié)的凸起高度達(dá)到100mm，傳統(tǒng)單層鋼模放張時(shí)樁身產(chǎn)生彈性壓縮變形會導(dǎo)致竹節(jié)開裂，通過采用雙層的模具可以避免這一問題。但高速離心法成型時(shí)，要保證雙層鋼模內(nèi)外要同心，否則的話在離心加速度下，會產(chǎn)生大的振動，因此技術(shù)要求非常高。張日紅和他的團(tuán)隊(duì)做了許多的試驗(yàn)，最終高質(zhì)量地開發(fā)出了模具且實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品的推廣應(yīng)用。開發(fā)裝備也是重要的創(chuàng)新點(diǎn)。由于我國東南沿海軟土的靈敏度高，容易變形，與日本比有很大的區(qū)別。為了消除施工對周邊環(huán)境的影響，需要開發(fā)適用完全非擠土施工的裝備技術(shù)。為了在軟土地質(zhì)條件下想辦法提高樁的承載能力，他們對樁的底端結(jié)構(gòu)進(jìn)行改良，在鉆進(jìn)設(shè)備中設(shè)置了液壓千斤頂，能夠打開擴(kuò)大頭，在80~90米的地下深處也能夠進(jìn)行擴(kuò)底。非擠土靜鉆根植樁的創(chuàng)新不是單層面的，而是產(chǎn)品、技術(shù)和裝備的系統(tǒng)性研發(fā)。2011年，中淳高科與浙江大學(xué)“城市與海濱巖土工程研究中心”開始了長期的合作。通過產(chǎn)學(xué)研結(jié)合，共發(fā)表了這個(gè)領(lǐng)域的200余篇技術(shù)論文，中國成為國際上同領(lǐng)域發(fā)表論文最多的國家。在這個(gè)過程中，還先后培養(yǎng)出博士和博士后6名。

靜鉆根植樁基采用的預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土竹節(jié)樁

從1987年作為第一技術(shù)負(fù)責(zé)人以國產(chǎn)設(shè)備為主開發(fā)出我國最早的“先張法離心成型高強(qiáng)混凝土管樁”到主導(dǎo)開發(fā)的“非擠土靜鉆根植樁系列產(chǎn)品制造與施工關(guān)鍵技術(shù)”整體技術(shù)達(dá)到國際先進(jìn)水平；從25歲獲得廣州市科技二等獎(jiǎng)的初出茅廬到天命之年研制成功國際領(lǐng)先技術(shù)產(chǎn)品的修成正果，這三十年，正是中國樁基產(chǎn)業(yè)在全球?qū)崿F(xiàn)了從跟隨到引領(lǐng)的歷史飛躍時(shí)期。

星轉(zhuǎn)斗移，世事紛繁，許多的人都站在這個(gè)巨大的歷史風(fēng)口上，但張日紅卻耐得住寂寞，心無旁騖，在枯燥的研究中埋頭苦干，在繁瑣的成果推廣中忙碌奔波，在日新月異的技術(shù)變革中填補(bǔ)空白、推陳出新?！疤斓莱昵凇薄熬镁脼楣Α?。三十多年啊，默默無語的張日紅一直站在潮頭，為中國樁基行業(yè)科技進(jìn)步披荊斬棘躬身拉纖，最終成為了行業(yè)發(fā)展“脊梁”式的人物。

張日紅深諳和洞悉國際樁基產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢與方向。他有一個(gè)遠(yuǎn)大的樁基夢，就是要為中國樁基的綠色低碳發(fā)展奉獻(xiàn)力量。如今的張日紅依然奮斗在樁基一線，實(shí)現(xiàn)行業(yè)的綠色低碳發(fā)展已經(jīng)成為他的新目標(biāo)，這就是要開發(fā)降低環(huán)境負(fù)荷的綠色樁基礎(chǔ)技術(shù)，減少樁基工程的能源消耗和環(huán)境污染，同時(shí)推進(jìn)樁基產(chǎn)業(yè)的智能化。

他和他的團(tuán)隊(duì)已經(jīng)在行業(yè)走向綠色低碳智能的進(jìn)程中留下了深深的足跡。從2009年回國后參與2項(xiàng)國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目、3項(xiàng)國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目、8項(xiàng)地方科技計(jì)劃項(xiàng)目以及近百項(xiàng)公司內(nèi)部立項(xiàng)研發(fā)項(xiàng)目，在技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)化推廣應(yīng)用方面成績突出，其研究成果已經(jīng)在推動我國混凝土制品向綠色、低能耗方向發(fā)展方面，作出了突出貢獻(xiàn)。

張日紅在上海S26公路入城段（G15～嘉閔高架）靜鉆根植樁現(xiàn)場進(jìn)行技術(shù)交流

張日紅算過一筆賬。傳統(tǒng)非擠土鉆孔灌注樁基會產(chǎn)生許多泥漿，污染環(huán)境，與同承載力鉆孔灌注樁相比，“非擠土靜鉆根植樁系列產(chǎn)品制造與施工關(guān)鍵技術(shù)”樁材混凝土用量降低了70%，可大幅度節(jié)省鋼材、水泥等資源，工程定額造價(jià)降低4%～16%，降低碳足跡效果顯著。近三年的應(yīng)用累計(jì)減少排放泥漿超過1100萬噸，同時(shí)從源頭解決了樁基施工長期以來存在的擠土擾動、噪聲擾民和排放泥漿污染環(huán)境社會問題，促進(jìn)了我國建筑業(yè)綠色發(fā)展。《非擠土靜鉆根植樁關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用》還研發(fā)高性能外摻劑與復(fù)合摻合料技術(shù)，研制免蒸壓預(yù)制樁生產(chǎn)設(shè)備并實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化制造，首次實(shí)現(xiàn)單位產(chǎn)品能耗值降至11.9kg標(biāo)準(zhǔn)煤/m3，比國內(nèi)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定值38.8kg標(biāo)準(zhǔn)煤/m3降低70%。這些創(chuàng)新成果對建設(shè)“無廢城市”和推進(jìn)雙碳戰(zhàn)略都有非常積極的作用。

如何推動樁基產(chǎn)業(yè)的低碳綠色發(fā)展，張日紅有自己的深刻思考。他說，目前部分混凝土制品是采用等同現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)，難以發(fā)揮工廠化制造產(chǎn)品的低碳特性。需要改進(jìn)思路，充分發(fā)揮混凝土制品質(zhì)量離散性小的優(yōu)點(diǎn)，通過采用高性能混凝土及適當(dāng)調(diào)整制品的保護(hù)層厚度等措施來節(jié)省混凝土材料用量，以達(dá)到降低混凝土碳足跡的效果。同時(shí)要針對我國即將進(jìn)入大規(guī)模城市有機(jī)更新的局面，開展以預(yù)制樁為主的樁基礎(chǔ)再利用研究，為實(shí)現(xiàn)樁基工程的碳中和提供技術(shù)支撐。開發(fā)高效生產(chǎn)設(shè)備和集約化生產(chǎn)工藝，已經(jīng)使得我國很多預(yù)制樁生產(chǎn)線的人均生產(chǎn)效率、單位能耗指標(biāo)等優(yōu)于日本等發(fā)達(dá)國家，處于國際領(lǐng)先水平。近幾年部分企業(yè)已經(jīng)在海外建設(shè)生產(chǎn)基地，國內(nèi)的預(yù)制樁制造裝備已大批量出口海外，行業(yè)的國際影響力在不斷提升。

我國是全球最大的預(yù)制樁生產(chǎn)國，2021年生產(chǎn)量4.86億米。降低預(yù)制樁制造過程的碳排放還有很大潛力。我國預(yù)制樁行業(yè)的單位產(chǎn)品能耗平均大約在38kg標(biāo)準(zhǔn)煤/m3左右，如果全行業(yè)單位產(chǎn)品能耗都能夠達(dá)到先進(jìn)水平15kg標(biāo)準(zhǔn)煤/m3的話，每年可節(jié)省標(biāo)準(zhǔn)煤100萬噸以上。據(jù)浙江省混凝土協(xié)會的數(shù)據(jù)，2020年，全省使用預(yù)拌混凝土3.15億立方，每年僅用于鉆孔灌注樁樁基的混凝土有近6000萬立方，產(chǎn)值超過600億，浙江省的預(yù)制樁產(chǎn)量為8000多萬米，以每米近200元計(jì)，樁產(chǎn)值僅為160多億元。因此大力推廣非擠土預(yù)制樁技術(shù)，取代現(xiàn)澆灌注樁，擴(kuò)大預(yù)制樁的應(yīng)用范圍還有廣闊的空間。

目前，我國樁基產(chǎn)業(yè)的低碳化、智能化、數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用均呈上升趨勢。從技術(shù)趨勢上看，綠色低碳樁基產(chǎn)品結(jié)構(gòu)正在朝著“更小或更大”兩個(gè)方向用力。如在西北沙漠的新能源光伏工程需要使用直徑在20至30厘米的小型樁，而海洋工程、高鐵與橋梁等則需要直徑80厘米至150厘米的大直徑預(yù)制樁，這是一個(gè)趨勢。眾所周知， 樁基是隱蔽工程。為了推動行業(yè)的數(shù)字化、智能化發(fā)展， 張日紅還呼吁生產(chǎn)及施工過程的逐步透明化，以便管理和嚴(yán)控質(zhì)量。目前中淳高科已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了用數(shù)字化對靜鉆根植樁基施工的過程控制。

混凝土預(yù)制樁是我國最大的水泥制品產(chǎn)業(yè)，我國是全球最大的預(yù)制樁生產(chǎn)國。對我國預(yù)制樁產(chǎn)業(yè)的低碳發(fā)展前景，張日紅十分有信心。他說今后預(yù)制樁的發(fā)展一定會擴(kuò)大應(yīng)用領(lǐng)域，特別是非擠土應(yīng)用領(lǐng)域，因?yàn)檫@是低碳發(fā)展引領(lǐng)的方向。