热烈祝贺由研究所周同和教授级高工、郭院成教授等共同完成的科研成果《基坑工程复合支护及复杂条件下施工安全技术》获得2018年度河南省科学技术进步奖二等奖。
研究成果简介:
依托河南省复杂工程地质条件特别是黄河冲积形成的灵敏度较高的粉土、粉质黏土,临近地铁综合管廊沿线、人工湖,深厚杂填土及大量城中村改造项目等复杂环境条件下的深基坑工程,研发出系列变形控制性能好、节能低碳、少占地下空间资源的新型复合支护及复杂条件下的基坑工程施工安全技术,提出了满足不同工程需求和条件的基坑工程支护体系及其设计方法,并形成技术标准。取得具有国内领先水平的技术成果6项,发表相关论文30余篇(检索),出版专著两部。项目获河南省建设科技进步一等奖6项,河南省优秀工程勘察一等奖3项,全国优秀工程勘察设计行业二等奖2项,取得国家专利10项,主编国家行业规范1部,地方标准1部。
主要研究包括:
1、利用土力学基本原理和工程结构理论,在继承传统技术的基础上创新了复合支护结构体系。包括(1)排桩复合土钉支护体系;(2)复合拱形支护结构;(3)双排桩复合预应力锚杆支护结构;(4)复合桩墙支护体系;(5)盆式开挖短支撑支护结构体系等。
2、在开展施工力学研究的基础上,结合现代施工技术开发出复杂条件下基坑工程施工安全与变形控制技术。包括(1)主动区支护土体微型桩加固技术;(2)水泥浆-聚氨酯锚杆技术;(3)植入法压力型锚杆施工技术;(4)喷射搅拌水泥土帷幕施工技术;(5)取土高压旋喷桩帷幕施工技术;(6)组合截面钢支撑预加力技术与装置等。
3、开展了包括基坑复合支护体系工作机制、破坏模式、土压力分配机制、变形计算、优化选型设计,工程应用等方面的理论和技术研究工作。包括(1)针对需封闭降水的基坑工程,填土、软土等复杂场地,研究了水泥土桩复合土钉支护、排桩复合土钉支护结构中水泥土桩与排桩及土钉工作机理及相互作用机制,发展了增量计算方法以及变形计算方法;(2)系统研究了雨水入渗条件下复合土钉破坏作用机制及对策;(3)研究了将双排桩支护结构与预应力锚杆结合,形成双排桩复合预应力锚杆支护结构的初始土压力模型,前后排桩土压力分配的“体积比”模型,提出了双排桩复合预应力锚杆支护结构优化设计的方法;(4)系统研究了加筋水泥土帷幕与排桩组合,形成有限外锚空间条件的复合桩墙支护结构形成共同工作的条件及设计方法;(5)研究了利用地下室结构作为支撑条件的盆式开挖预留土体短支撑支护体系各工况变形、稳定性计算理论与设计方法、变形控制技术措施,短支撑与地下室梁板间的连接方法与构造;(6)研究规范了紧临复合地基或桩基条件下基坑侧壁土压力的计算方法。
4、在总结大量工程经验和开展专题研究的基础上,借鉴国际先进标准,主持研究编制出版了我国第一部基坑工程施工安全技术规范和河南省第一部基坑工程技术规范。
5、成果与传统桩锚支护、微型桩复合土钉支护、水泥土桩复合土钉支护、排桩或地下连续墙内支撑支护相比,可节省工程造价20%以上。在河南、河北、江苏、安徽、北京、辽宁等得到推广应用,取得经济效益2.6亿元。