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项目年度编号
1500520428
中图分类号
TU753.4 TU753.8
成果公布年份
2015
成果简介
随着大型基础设施、大型公共建筑和超高层建筑的大量建设，基坑向大深度、大面积、大长度发展，基坑周边既有建筑和环境条件也越来越复杂。基坑工程成为事故最为频繁发生的工程领域之一，大量引发道路沉降、地下管线破坏、建筑物倾斜开裂，影响邻近地铁等设施的运营安全。而且施工过程中需要抽降承压水，导致地下水大量损耗和地下水位显著下降。近年来深大长基坑已被公认为高难度、高风险、高消耗工程，传统的基坑工程理论与技术已不能满足其复杂环境下的安全控制和节材降耗要求。该项目经过十多年的产学研攻关和工程实践，在基坑变形主动控制技术、基坑防连续破坏控制设计理论与方法、无支撑多级支护设计方法与新技术、沿海地区基坑地下水回灌技术等方面取得自主创新的突破，主要成果如下：1.系统建立了深大长基坑的全过程安全控制方法与关键技术：1)揭示了基坑开挖前降水、地下连续墙成槽、基坑开挖后温度变化等基坑施工阶段引起变形的规律并提出变形计算与控制方法，解决了传统方法没考虑这些阶段而导致基坑变形被低估40%～100%的问题；2)建立了加压回灌、双井组合回灌、埋入式隔离桩等主动控制技术，提出考虑支撑变形冗余度和围护桩不同变形模式的优化控制方法。实现了变形≤10mm、精度1mm的mm级微变形控制；3)揭示了深大长基坑由局部破坏引发大范围连续破坏的机理，建立了防连续破坏性能评价指标，首次提出了防连续破坏设计理论和精细控制方法。2.提出大面积基坑无支撑多级支护的设计方法，建立了多种新型多级支护技术，在变形精细控制的基础上，使大面积基坑在条件适当时可取消水平支撑，并有效提高了多级支护技术的适用深度。桩锚式多级支护和悬臂式多级支护的最大应用深度较已有技术分别提高了75%和200%，单项工程造价降低10%～30%，减少钢筋混凝土数千m<'3>～数万m<'3>，工期缩短1～3月。3.研发了首套基坑抽灌一体化装置，建立了沿海地区基坑地下水回灌成套技术，实现地下水抽出后现场处理直接回灌，解决了沿海地区地下水直接回灌时回灌井很快堵塞失效、采用自来水回灌成本高和耗水量大的难题。加压回灌技术使回灌量提高50%～100%，解决了基坑抽降地下水引起地下水位下降和地下水资源损耗问题；双井组合回灌技术解决了单井回扬引起附加沉降的缺陷。发表SCI/EI收录论文116篇，他引1963次；授权发明专利7项、实用新型专利35项；国家级工法3项，省部级工法10项；主参编《建筑地基基础设计规范》等国家及地方重要规范5部；出版英文著作1部、主参编中文著作及手册6部。在国际岩土工程四大期刊之一的《Canadian Geotechnical Journal》上发表论文，被评为2012年最佳论文，并获得具有很高声誉的R.M.Quigley Award奖。成果已成功应用于15个省区市72项大型工程的深大长基坑工程，包括武汉绿地中心（636m,中国第一高楼）和天津117大厦(598m)等16幢300m～600m级超高层建筑、天津站交通枢纽等6个大型交通枢纽、12条地铁线及国家大剧院等，保证了基坑与环境的安全，显著降低了基坑工程的造价，累计节支8.48亿元，近3年直接经济效益4.79亿元。获得2013年教育部科技进步一等奖。
完成人
郑刚 王存贵 张晋勋 吴宏伟 刘畅 雷华阳 娄荣祥 侯玉杰 张云富 陈新 刁钰 史小锐 余地华 姜忻良 王成华
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