大面积围海造陆技术创新与工程实践（围堰填筑 软基处理 动态监控）PPT课件.ppt

软基处理及岩土工程加固技术交流会议汇 报 内 容 五、技术先进性及知识产权 四、软基加固过程动态监控技术 二、围堰填筑关键技术 三、软基处理新技术 一、技术研发背景 六、推广应用与工程实践浙江海洋经济区辽宁沿海经济带天津滨海新区山东半岛蓝色经济区江苏沿海地区福建海峡西岸经济区海南国际旅游区珠海横琴新区 广西北部湾经济区上海浦东新区能源钢铁（3000万亩）土地资源供给 建设用地需求（1.5亿亩）化工装备制造一、技术研发背景上海洋山深水港澳门国际机场天津临港工业区曹妃甸工业区围海造陆利用开发海洋、拓展生存生产空间 一、技术研发背景20022011年我国围海造陆确权面积共批准围海造陆总面积达 1023 平方公里一、技术研发背景一、技术研发背景序号沿海省市面积（km2）依据文件1河北省609河北省海洋功能区划（2011 2020）2天津市386天津市海洋经济和海洋事业发展“十二五”规划 3江苏省867江苏省“十二五”海洋经济发展规划4浙江省1000浙江省海洋功能区划(20112020)5广东省80广东省海洋经济发展“十二五”规划我国部分沿海省市规划围海造陆面积（至2015年或2020年）规划造陆总面积超过3000平方公里 一、技术研发背景开山填海1979年7月 蛇口“第一爆”一、技术研发背景繁忙的蛇口港璀璨的蛇口夜景开山填海植被破坏成本高 严重浪费资源 破坏生态环境一、技术研发背景限制使用吹砂填海一、技术研发背景废为宝变港口航道疏浚5亿m3一、技术研发背景水力吹填围海造陆吹填场地面积大一、技术研发背景 含水率85%以上 承载力几乎为零流泥或浮泥 超软土一、技术研发背景 无法直接承载人机设备一、技术研发背景国外通常将超软土作为废弃土外抛处理 海洋倾废区严重影响海洋环境一、技术研发背景一、技术研发背景自然晾晒u 工期长（2年以上）u 硬壳层薄u 承载力有限国内常用加固方法1年左右2年以上5年左右一、技术研发背景土工织物竹材加筋联合砂垫层u 成本高u 加固效果差u 造成生态环境破坏u 安全隐患大国内传统加固方法铺设加筋材料回填砂垫层拱淤插板严重冒浆一、技术研发背景 将大面积围海造陆场地快速、有效、经济地处理成为可用之地，亟待解决的三大世界性难题：天津临港经济区 指导理论？ 监控技术？ 加固技术？广州南沙龙穴岛从1991年开始，历经20余年，进行产学研联合攻关 一、技术研发背景二、围堰填筑关键技术抛石围堰阳江核电宁波大榭1、新型水下铺排技术二、围堰填筑关键技术大砂袋围堰潮间带铺设砂袋深水铺设砂袋1、新型水下铺排技术二、围堰填筑关键技术起始边滑板定位，精度低轴线偏移翻转扭结单卷筒，工效低传统铺排船二、围堰填筑关键技术快速可靠的新型铺排船多卷筒工作台压排筒下压排筒二、围堰填筑关键技术二、围堰填筑关键技术工效比传统作业船快工效比传统作业船快5 5倍以上倍以上二、围堰填筑关键技术2、新型水上插板关键技术利用3000吨方驳改装的43m插深的插板船 50m插深双体结构的专业插板船 二、围堰填筑关键技术港珠澳大桥珠澳口岸人工岛工程采用的专业插板船基于自适应算法的非自航船舶智能控制系统 8台插板机 三、软基处理新技术1、超软土浅表层快速加固系列工艺技术 大面积流泥、浮泥分区装置及土工布快速铺设工艺 解决了超软土上分区加固和安全铺设土工布的技术难题 三、软基处理新技术 无回带插打塑料排水板的轻型施工船和插设装置解决了超软土上插设排水板的工艺难题 三、软基处理新技术 无砂垫层滤、排水系统突破了国内外现行标准规范对水平排水系统必须采用中粗砂的限制 三、软基处理新技术 无微孔聚氯乙烯薄膜密封新技术（微结构图像/ 600倍/300%延伸率）（电镜成像图/ 500倍/300%延伸率）确保了膜下真空度达到80kPa以上 密封膜微观分析三、软基处理新技术 高效低耗（5.5kW）真空射流泵系统 同等加固效果，节能26.7%改造后的射流腔三、软基处理新技术发明专利4项实用新型专利3项国家级工法攻克大面积吹填超软土需长期停置晾晒、不能直接快速加固的世界性技术难题三、软基处理新技术厦门海沧港区14#19#泊位围埝后方软基处理工程2.3万平方米2007年 锋芒初露天津临港工业区中船重工造修船基地造船A、B区、渤海40路路由软基处理工程近60万平方米2008年 再建新功温州丁山垦区吹填及软基处理工程2标、3标220万平方米连云港海滨新区一期地基加固工程3标段56万平方米2009年2010年 高歌猛进三年时间实现了“两万到两百万的跨越 ”三、软基处理新技术该技术推广应用的典型案例温州民营经济科技产业基地一期工程 三、软基处理新技术面积达630多万平方米 三、软基处理新技术仅用90天应用本技术造价节约1/3三、软基处理新技术加固后场地 地基承载力由零提高到 5065kPa 三、软基处理新技术三、软基处理新技术2、真空预压联合强夯快速加固技术 技术原理真空预压强 夯三、软基处理新技术 突破强夯法不能直接加固饱 和淤泥质软土的禁区发明专利1项国家级工法解决传统真空预压后期沉降 小、能耗大、承载力不能超 过80kPa等世界工程难题三、软基处理新技术该技术推广应用的典型案例东莞南玻二期厂房地基工程 加固后地基承载力120kPa 软土厚约23m 原地基承载力不足50kPa 总工期仅用60天 造价降低5元/m2 软土厚约23m 原地基承载力不足50kPa 三、软基处理新技术3、深井降水联合强夯处理技术技术原理与方法 通过设置水平排水垫层并插设排水板来改善地基软土层的排水条件；通过降低地下水位，促使新地下水位线以上软土层转变 成非饱和土或临界状态，对原地下水位线以下部分软土层实施降水预压加固；然后利用巨大的强夯冲击荷载，对表层非饱和软土层进行强夯压密加固，并促使浅部和深部的软土层产生超孔隙水压力，超孔隙水压力发生多次快速升降，孔隙水不断排出，软土层得以快速加固。

三、软基处理新技术施工工艺流程铺设排水砂垫层插设塑料排水板埋设降水井密封墙施工降水预压1遍普夯试夯24遍点夯施工三、软基处理新技术 塑料排水板插设期间沉降达0.559m，降水预压阶段和强夯第1、2遍期间表层沉降速率基本一致，平均为14.03mm/d，第3遍强夯开始沉降趋于平缓，平均速率仅为4.13mm/d，施工期总沉降量1.328m地表沉降 广州港南沙港区粮食及通用码头工程软基处理试验工程 三、软基处理新技术 通过三个典型静力触探试验结果可以看出，强夯前的降水预压使811m软土得到加强，但对浅层改善不大，当联合强夯作用后，浅部淤泥层比贯入阻力Ps由原场地200kPa以下提高至400600kPa随着预压时间的增加，深部软土继续固结，加固深度增加至12m，Ps总体达600kPa以上加固前降水预压预压 25天4遍点夯后普夯后三、软基处理新技术4、潮间带软基处理技术潮间带布管宁波大榭深圳河二期三、软基处理新技术5、插板引孔技术深圳SCT开山土石三、软基处理新技术插板机引孔机桩架、插管及桩靴、振动锤、辅助设施等改装三、软基处理新技术6、水荷载技术广州南沙龙穴软土地基的水体预压荷载结构 ZL200520065699.6蓄水小砂袋围堰水深2m左右1、土工参数动态监控检测技术 解决了真空预压过程中不能破膜检测的技术难题 密封泥浆四、软基加固过程动态监控技术2、液性指数和沉降速率的“双指标”卸载标准液性指数在抽真空过程的变化曲线提高了工程质量的评判准确率 双指标卸载标准液性指数 IL=0.7现有规范的沉降速率 Vs 2mm / d四、软基加固过程动态监控技术四、软基加固动态监控技术可准确、连续测试真空状态下的真实地下水位 3、一种地下水位测试装置及技术真空预压加固区内地下水位测试装置 ZL200520056767.2 解决了埋设定位误差大、孔压计间易“串通”等技术问题4、一种孔压计埋设和密封技术 用于一孔多孔压计埋设的封孔装置 ZL200520056382.6四、软基加固过程动态监控技术h0初始地面孔压计初始地下水位加固前加固过程地面孔压计过程地下水位h0加固过程消除了土体压缩和地下水位变化对孔压测量产生的影响 5、超静孔隙水压力修正计算方法 Pw= Pw1 Pw0 =w（S2 S1 ） ( hw0 hw1）S2S1hw0hw1四、软基加固过程动态监控技术四、软基加固过程动态监控技术实现了变形预报和安全预警6、软土地基监测系统软件 软基监测分析系统 2010SR001718 本技术形成的多项创新性成果，解决了将围海造陆场地快速加固成为可用之地的核心技术难题。

新吹填场地经浅层、深层快速加固后，地基承载力可分别大于50kPa和120kPa，满足了基础设施建设用地的不同需求 浅层加固后加固前地基承载力接近于零50kPa120kPa深层加固后五、技术先进性及知识产权五、技术先进性及知识产权铺设土工竹筋 加固后承载力1/350kPa本技术至少1/3人工铺设砂垫层超软土浅表层快速加固技术与国内外传统工法比较 造价节约 安全环保 工期缩短五、技术先进性及知识产权真空预压联合强夯快速加固深层软基技术 造价节约至少1/35元/m2以上多沉30cm以上大于120kPa提高50%以上 工期缩短 施工期沉降 加固承载力沉降量S时间t传统真空预压节约工期1/3以上真空预压联合强夯多沉降30cm以上0五、技术先进性及知识产权软基加固过程动态监控技术比较项目对比钻孔取样技术地下水位测试方法孔压测试技术超孔压修正计算方法“双指标”卸载标准均为首创系统弥补了国内外相关技术不能为工程全过程提供动态监控与质量评价的缺陷 五、技术先进性及知识产权经中国科学院孙钧院士、中国工程院葛修润院士、谢世楞院士、梁应辰院士等十三位专家鉴定，一致认为： 研究成果总体上达到国际领先水平大幅度缩短了工期、降低了造价、节约了资源五、技术先进性及知识产权发明专利序号专利名称授权专利号1软土地基快速加固技术ZL200610034016.X2软土地基无砂垫层预压排水固结法ZL200610033937.43超软弱土快速加固方法及其加固装置ZL200610035853.44超软弱土浅表层快速加固方法及成套技术 ZL200810026168.4 5浮动插板机及大面积超软弱地基快速直接排水固结法ZL200710031173.X 5项五、技术先进性及知识产权序号专利名称授权专利号1真空预压加固区内地下水位测试装置 ZL200520056767.22用于一孔多孔压计埋设的封孔装置 ZL200520056382.63控制工后沉降变形的地基加固结构 ZL200520063696.24吹填淤泥浅表层快速加固的抽排水系统 ZL200520065698.15软土地基的水体预压荷载结构 ZL200520065699.66一种超软弱土浅表层快速加固系统 ZL200720050339.87吹填淤泥土地基快速加固装置 ZL20062006007.7实用新型专利 7项 五、技术先进性及知识产权 1项计算机软件著作权 2项国家级工法五、技术先进性及知识产权 公开发表论文 国内外学术期刊和学术会议上公开发表论文 230余篇（三大索引56篇）五、技术先进性及知识产权“堆载及真空预压砂井地基固结解析理论” 交通部水运工程1992年论文特等奖“真空及真空联合堆载预压法加固软基的机理与理论研究”水运工程2003-2007年度优秀论文一等奖 3 3项项论文奖论文奖“吹填造陆超软土地基加固理论与工艺技术创新”水运工程2010-2011年度优秀论文一等奖五、技术先进性及知识产权 已获奖励l 2010年 中国航海学会科学技术奖 一等奖l 2008年 中国港口协会科学技术奖 一等奖l 2009年 中国航海学会科学技术奖 二等奖l 2005年 中国航海学会科学技术奖 二等奖l 2009年 交通运输部优秀勘察奖 二等奖六、工程实践与推广应用国内6省、13市等数十项围海造陆工程六、工程实践与推广应用六、工程实践与推广应用近十年完成围海造陆总面积约1226多万平方米六、工程实践与推广应用六、工程实践与推广应用越南西贡国际集装箱码头SITV软基处理工程巴基斯坦瓜达。