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2020混凝土科學(xué)技術(shù)獎
【科技進(jìn)步類】一等獎:系列化高性能預(yù)制樁成套關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用
時間:2021-01-07    來源:中國混凝土與水泥制品協(xié)會    分享:
本項目進(jìn)行了高性能預(yù)制樁成套關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用,在深基礎(chǔ)核心要素預(yù)制樁的設(shè)計理論、材料 性能、施工工藝等方面進(jìn)行了全面系統(tǒng)的工作。




2021年度中國混凝土與水泥制品協(xié)會混凝土科學(xué)技術(shù)獎已經(jīng)啟動,歡迎業(yè)內(nèi)企事業(yè)單位及從業(yè)人員,持續(xù)關(guān)注協(xié)會官方公眾號【混凝土科技獎】的相關(guān)信息。


2020年度中國混凝土與水泥制品協(xié)會

混凝土科學(xué)技術(shù)獎?科技進(jìn)步類

獲獎項目展示





2020年度中國混凝土與水泥制品協(xié)會混凝土科學(xué)技術(shù)獎工作于2020年6月啟動,至12月圓滿完成。報名期間共收到有效申報項目61項。經(jīng)過專家評審委員會的初評及終評,共計39個項目獲獎,包括一等獎2項、二等獎15項、三等獎22項,其中“科技進(jìn)步類”13項、“基礎(chǔ)理論類”2項、“技術(shù)革新類”24項。



一等獎項目:系列化高性能預(yù)制樁成套關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用



主要完成單建華建材(中國)有限公司



主要完成人:張雁、茍德勝、李斌斌、陳巧、毛永平、毛由田、王衛(wèi)民、金忠良、李志高、謝曉鐘、姚棟、趙偉華、向立軍、張釗茂、楊廣超


項目概況


改革開放以來,在我國經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的進(jìn)程中,國家大規(guī)模基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)帶動了包括預(yù)制混凝土樁在內(nèi)的水泥混凝土制品行業(yè)的發(fā)展,基礎(chǔ)建設(shè)投資不斷增長,預(yù)制混凝土樁行業(yè)得到了長足發(fā)展,其在產(chǎn)品多樣性、年產(chǎn)能、生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)設(shè)備及施工裝備等方面都有了較大提升。目前預(yù)制樁已成為基礎(chǔ)工程中的主要樁型,每年應(yīng)用近4億米,取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。同時在工程應(yīng)用中也存在如下問題急需解決:

  • 預(yù)制混凝土樁產(chǎn)品的多樣性不足;
  • 應(yīng)用領(lǐng)域較窄,主要集中在建筑工程;
  • 高承載性能、耐腐蝕性能、抗震能力等技術(shù)創(chuàng)新工作不足;
  • 樁間連接技術(shù)發(fā)展滯后;
  • 小直徑樁抗水平承載力能力較弱;
  • 單樁豎向承載力不能滿足工程要求;
  • 采用傳統(tǒng)工法沉樁在部分地質(zhì)條件下沉樁效果不佳。

針對現(xiàn)有因常規(guī)管樁單樁承載力不足導(dǎo)致超高層建筑中無法采用管樁、護(hù)岸支擋工程中錯誤使用預(yù)制樁導(dǎo)致事故多發(fā)、復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境和腐蝕環(huán)境下應(yīng)用預(yù)制樁受限等問題,項目組通過長期系統(tǒng)的研發(fā),在系列新型高強(qiáng)高性能預(yù)制樁及其成套技術(shù)研發(fā)、護(hù)岸支擋系列樁型及其成套技術(shù)研發(fā)、高效機(jī)械接頭發(fā)明、植樁工法的工程應(yīng)用性研發(fā)等四個方面取得自主創(chuàng)新突破,研發(fā)了系列高性能、高強(qiáng)混凝土預(yù)制樁及其成套技術(shù),建立了系統(tǒng)的設(shè)計方法和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),形成了完整的工程應(yīng)用體系,實現(xiàn)高承載力預(yù)制樁的應(yīng)用、復(fù)雜地質(zhì)和腐蝕環(huán)境下的樁基礎(chǔ)應(yīng)用及支擋工程中正確應(yīng)用,并廣泛應(yīng)用于建筑工程、公路、鐵路、水利、港航等工程建設(shè)各個領(lǐng)域的樁基工程。重點開展了以下工作:

  • 耐腐蝕預(yù)制混凝土管樁的研發(fā);
  • 預(yù)制超高強(qiáng)(強(qiáng)度等級高于C100)混凝土管樁的創(chuàng)新研發(fā)與工程應(yīng)用;
  • 大尺寸離心預(yù)制構(gòu)件及成套技術(shù)的研發(fā);
  • 高烈度地震區(qū)域用樁的研發(fā);
  • 高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力混凝土方樁的研發(fā);
  • 地基處理用預(yù)制混凝土管樁的研發(fā);
  • 護(hù)岸支擋用樁的研發(fā);
  • 預(yù)制樁接樁技術(shù)研發(fā);
  • 新型植樁工法應(yīng)用研發(fā)。
主要創(chuàng)新點

1.研發(fā)了系列高強(qiáng)、高性能新型混凝土預(yù)制樁技術(shù)

研發(fā)了強(qiáng)度等級高于C100的混凝土及超高強(qiáng)管樁(C105~C125),驗證材料力學(xué)指標(biāo)及超高強(qiáng)管樁的力學(xué)性能;研發(fā)了用于腐蝕環(huán)境下樁基工程的防腐樁,實現(xiàn)其抗凍、抗?jié)B、氯離子遷移、碳化、抗硫酸鹽等指標(biāo)均超過100年耐久性要求;研發(fā)了高延性、高韌性、高抗變形能力的混合配筋管樁及其抗彎等強(qiáng)接頭的構(gòu)造設(shè)計方法,實現(xiàn)了其在深厚軟土基坑工程中的應(yīng)用;研發(fā)了大尺寸(Φ800~Φ1600mm)離心預(yù)制構(gòu)件及其成套工藝技術(shù)裝備;研發(fā)了高承載力、高抗彎能力、高抗震能力的鋼管混凝土管樁,揭示了混凝土與鋼管不同材料離心結(jié)合后的協(xié)同工作機(jī)理與性能;研發(fā)了高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力實心方樁,提升結(jié)構(gòu)耐打性及單樁承載力;研發(fā)了地基處理用管樁產(chǎn)品及配套樁帽產(chǎn)品。

防腐樁

地基處理用管樁施工現(xiàn)場

2.研發(fā)了多種用于護(hù)岸、支擋工程的新型預(yù)制樁及其制造、施工成套技術(shù),實現(xiàn)護(hù)岸支擋工程非開挖、低影響、生態(tài)化、裝配化建造。

研發(fā)了弧形截面高強(qiáng)混凝土波浪樁,首次提出了非對稱弧形截面不同受力方向承載力計算方法,開發(fā)了弧形骨架自動成型設(shè)備、模具、施工精度控制系統(tǒng)、配套施工機(jī)具;研發(fā)了混合配筋護(hù)壁樁及其制造技術(shù),具有良好的樁間防滲性能,同時混合配筋結(jié)構(gòu)提升了樁身水平承載力及延性;研發(fā)了大長寬比(大于2)、混凝土填充率達(dá)85%以上的高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力離心混凝土板樁,開發(fā)了自平衡模具、骨架自動成型及控制設(shè)備,并專門研究其泵送工藝及離心工藝。研發(fā)了具有木紋效果的仿木樁,開發(fā)了多種效果成型模具。

波浪樁截面形狀及拼接圖

3.發(fā)明了抱箍式和膨脹咬合式快速機(jī)械連接接頭,實現(xiàn)接頭與樁身強(qiáng)度、防腐性能等效,得到理論和試驗的驗證。

研發(fā)了快速、高效、性能可靠的抱箍式快速機(jī)械連接,實現(xiàn)樁與樁之間的連接接頭強(qiáng)度不小于樁身強(qiáng)度;發(fā)明了快速、高效、性能可靠的膨脹咬合式快速機(jī)械連接,實現(xiàn)了混凝土樁與樁之間的連接接頭強(qiáng)度不小于樁身強(qiáng)度;研制了與各類快速機(jī)械連接適配的抗拔管樁;研制出可用于抗拔工程的預(yù)應(yīng)力混凝土抗拔樁。

接頭構(gòu)件及樁身抗拉試驗

4.試驗與工程應(yīng)用驗證了適用于不同地質(zhì)與環(huán)境的預(yù)制樁新型植樁方法,提出了質(zhì)量驗收要點及承載力計算分析方法。

采用水泥土原位攪拌、高壓旋噴等多種工藝驗證了適用于多種土層的非取土植樁工法。有效解決預(yù)制樁在軟土中樁身強(qiáng)度發(fā)揮不足、在密實砂層中穿越困難、在老黏土地區(qū)偏位上浮等問題;開展了中掘引孔、旋挖等鉆孔取土后植入預(yù)制樁的工法研究,驗證了適用于基巖淺埋、密實砂卵石以及穿透硬夾層等地質(zhì)的取土植樁工法。解決預(yù)制樁入巖、穿越溶洞及密實砂卵石應(yīng)用等問題;提出由植樁法預(yù)制樁樁身強(qiáng)度控制單樁承載力的設(shè)計原則、植樁法的質(zhì)量驗收要求及承載力計算分析方法。

攪拌植樁工藝

應(yīng)用效果

通過本項目技術(shù),將現(xiàn)有的管樁混凝土強(qiáng)度等級由C80提升至C105及以上,可以大幅度提高單樁承載力特征值,減少樁數(shù)和承臺面積,在樁基礎(chǔ)工程中更具優(yōu)勢。

通過高性能防腐蝕混凝土管樁的研制,解決中、強(qiáng)腐蝕環(huán)境下預(yù)制管樁的應(yīng)用難題,中、強(qiáng)腐蝕環(huán)境下,樁身無附加防腐成本,有效節(jié)約造價,進(jìn)而擴(kuò)大預(yù)制樁的使用范圍;大尺寸離心構(gòu)件及其工藝的研發(fā)使大直徑管樁、預(yù)制離心橋墩等在交通工程及上部結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用成為可能,大邊長異形離心構(gòu)件突破傳統(tǒng)板樁制造工藝,其質(zhì)量更穩(wěn)定、支擋高度更高、施工造價更低;對于基坑支護(hù)或支擋工程中,混合配筋預(yù)應(yīng)力混凝土管樁的抗彎、抗剪能力、變形能力等均優(yōu)于同直徑甚至更大直徑的灌注樁。

港珠澳大橋人工島樁基礎(chǔ)工程

為適應(yīng)工程需求,提高樁體接頭力學(xué)性能,發(fā)展了管樁接頭的構(gòu)造設(shè)計,突破其在基坑和支擋工程應(yīng)用中的局限性;在相同水平和豎向承載力的條件下,相對于大直徑管樁,鋼管混凝土管樁樁徑小、自重輕,可以有效發(fā)揮承載能力,極大提高施工效率,且與大直徑管樁造價相當(dāng);相對于鋼管樁,鋼管混凝土管樁身抗彎剛度大,高厚比小,等承載力替換有效節(jié)約鋼材;波浪樁拼接形成波浪形擋土結(jié)構(gòu),結(jié)構(gòu)新穎、造型美觀,四向定位導(dǎo)向架沉樁精度高;護(hù)壁樁外方內(nèi)圓截面,截面剛度大,擋土高度大,增加非預(yù)應(yīng)力螺紋鋼,樁身延性好,樁側(cè)凹槽注漿后防滲效果好,適用范圍廣;仿木紋管樁木紋效果逼真,可代替木樁滿足各類景觀需求,承載力高、耐久性好、綜合經(jīng)濟(jì)性好;抱箍式和膨脹咬合式機(jī)械連接的研制,節(jié)約現(xiàn)場施工工期,提高接頭的強(qiáng)度,減少現(xiàn)場監(jiān)管力度,進(jìn)而減少機(jī)械投入和人工投入,接頭處防水膠封閉,提高樁身的防腐和耐久性。

波浪樁施工效果

植樁法應(yīng)用研究拓展了預(yù)制樁應(yīng)用范圍,針對預(yù)制樁在部分地質(zhì)條件成樁難、無法充分發(fā)揮樁身強(qiáng)度的問題提供了解決方案,且對相關(guān)施工要點及設(shè)計原則作出要求,使預(yù)制樁在復(fù)雜地質(zhì)條件下及環(huán)境條件下的應(yīng)用成為可能。
企業(yè)介紹

建華建材集團(tuán),混凝土制品與技術(shù)綜合服務(wù)商,國家住宅產(chǎn)業(yè)化基地,創(chuàng)建于1992年,其前身是建華管樁集團(tuán)。

建華建材“讓建筑更安全”為使命,堅持“走正道、負(fù)責(zé)任、心中有別人”的企業(yè)文化,遵循“以人為本,無為而治”的管理理念,堅守“用戶第一,信譽至上”的企業(yè)宗旨,弘揚“求實、務(wù)實,提高辦事效率,參與市場競爭”的企業(yè)精神。建立基于建筑工程項目的生態(tài)圈,為社會提供低碳環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展的技術(shù)成果。

經(jīng)過二十余年發(fā)展,不斷地進(jìn)行技術(shù)改造、革新、提高產(chǎn)品質(zhì)量、擴(kuò)大市場份額,逐步形成規(guī)?;?jīng)營,目前,建華建材產(chǎn)銷量在中國市場占有率達(dá) 30%以上,為向客戶提供專業(yè)的混凝土預(yù)制構(gòu)件產(chǎn)品和技術(shù)解決方案。提供從地下基礎(chǔ)工程到上部結(jié)構(gòu)工程的全流程產(chǎn)品,如管樁、方樁、鋼管混凝土樁、異型樁等樁基礎(chǔ)產(chǎn)品,箱涵、管廊、頂管等管道產(chǎn)品,梁、板、柱、架、樓梯等混凝土PC部件,以及圍欄、花架、桌椅、臺面等各類混凝土裝飾構(gòu)件,產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于民用建筑、工業(yè)廠房、鐵路、機(jī)場、公路、水利、市政、電力通訊、裝飾裝修等各類工程領(lǐng)域,并提供勘察設(shè)計、產(chǎn)品供應(yīng)、施工管理、方案優(yōu)化、工程應(yīng)用咨詢等系列標(biāo)準(zhǔn)化服務(wù)和定制服務(wù)。

截止到2020年12月,建華建材集團(tuán)在國內(nèi)18個省、2個直轄市和2個自治區(qū)成立并投產(chǎn)了60多處生產(chǎn)基地。緊緊抓住“長三角”、“珠三角”、“環(huán)渤海灣”三大區(qū)域經(jīng)濟(jì)增長點,在全國設(shè)有近300個銷售服務(wù)網(wǎng)點,覆蓋全國大部分區(qū)域。在加大全國布點,搶占市場制高點的同時,建華建材積極探索國外市場,并于2012年在越南成立首家海外生產(chǎn)基地,闊步走向世界。為更大程度地滿足海外市場需求,2018年1月集團(tuán)在越南成立第二家海外生產(chǎn)基地,目前,建華建材通過沿海沿江生產(chǎn)基地自建碼頭,產(chǎn)品銷售可覆蓋東南亞及周邊各國。

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