度国家技术发明奖.docx

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度国家技术发明奖

2018年度国家技术发明奖

安徽省提名项目公示

（一）项目名称

老黏土地区预应力混凝土管桩基础工程关键技术及应用

（二）提名意见

项目组历经10多年的实验研究和技术攻关，发明了玻璃纤维筋与钢筋混合配筋的预制桩和抱箍式连接抗拔管桩等新桩型，形成了老黏土地区预应力混凝土管桩工程设计、施工及质量检测系统性关键技术成果，完善了标准体系，成功解决了老黏土地区预应力混凝土管桩基础应用存在的关键技术难题。

研究成果已在20XX多个重点建设项目中得到成功应用，取得了显著的经济效益和社会效益；在同等承载条件下，老黏土地区管桩与常规混凝土灌注桩相比，节约基础工程造价30%以上，缩短工期40%以上。

项目材料填写规范，内容真实，经公示无异议。

对照国家科学技术进步奖授奖条件，提名该项目为国家科技奖技术发明奖二等奖。

（三）项目简介

随着我国城市建设的快速发展，预应力混凝土管桩基础在我国城市建设各个领域中得到推广应用。

管桩具有工厂化生产、承载力高、造价低、施工周期短及施工环保等特点，符合我国建筑工业化的发展方向，近年来用桩量逐年增加。

但管桩在老黏土地区工程施工过程中存在显著的挤土效应，经常出现管桩桩身上浮、沉桩深度达不到设计要求、管桩水平及抗拔承载力不足、施工后的管桩桩身混凝土强度难以确定、管桩桩身细小裂缝和位置的检测存在局限等技术难题，给建设工程的安全构成重大隐患。

课题组自20XX年开始，对老黏土地区管桩的承载机理、沉降特性和施工质量监控方法进行了系统的实验研究，历时近十年时间，形成了管桩新桩型研发、工程设计、施工及质量检测等关键技术成果。

取得的创新成果如下：

1、发明了玻璃纤维筋与钢筋混合配筋的预制桩和抱箍式连接抗拔管桩等新桩型，解决了老黏土地区管桩水平承载力与抗拔承载力不足的技术难题。

2、揭示了老黏土地区管桩沉桩过程的挤土效应规律，得出了老黏土地区管桩的承载机理和沉降特性。

采用理论分析、数值模拟及室内外实验等研究方法，提出了管桩的单桩竖向极限承载力计算公式；基于圆孔扩张理论，模拟老黏土地区管桩压入土体桩周土体应力场，推导出桩周土塑性区半径，得出了老黏土地区管桩挤土效应规律，提出了消除老黏土地区管桩挤土效应的技术措施。

3、发明了管桩全截面桩身混凝土抗压强度检验方法。

针对老黏土地区管桩在施工过程中常出现的管桩开裂或爆桩现象，为准确查明桩身混凝土强度，发明了管桩全截面桩身混凝土抗压强度检验方法。

4、创建了管桩焊接接头的五段等效模型和接头耦合系数的评价指标，建立了管桩的三维动力学模型，绘制管桩振动的三维波场图；针对管桩低应变时域、频域信号中缺陷反射不明显的典型问题，首次提出了利用小波理论识别裂缝缺陷反射的原理和方法。

获授权发明专利14项，实用新型专利10项；主编地方标准5部，修订地方标准1部，编制国家行业标准4部；出版专著5部；获计算机软件著作权1项；发表论文60余篇，其中EI收录25篇；获省中国施工企业管理协会科学技术奖科技创新成果一等奖1项，其中子课题获省部级科技进步二等奖3项等。

研究成果已在20XX多个重点建设项目中得到成功应用，总用桩量约1。

1亿M。

20XX～20XX年，产生直接经济效益34。

2亿元；在同等承载条件下，老黏土地区管桩与常规混凝土灌注桩相比，节约基础工程造价30%以上，缩短工期40%以上。

（四）客观评价

一）与国内外相关技术的比较

20XX年12月02日安徽省科学技术情报研究所出具《科技查新报告》（20XXC2404214）结论为：

“本项目针对老黏土地区管桩的承载特性、老黏土中管桩的侧摩阻力与端摩阻力取值研究、老黏土中管桩的挤土效应研究、老黏土中管桩全截面抗压强度检测方法及玻璃纤维筋与钢筋混合配筋的预制桩研究等技术内容，在所查国内外文献范围内，均未见有相同的报道。

”

二）法定检测机构的检测报告

20XX年安徽省建筑工程质量第二监督检测站出具的《检测报告》（20XXPDP751）结论为：

“本项目研发的玻璃纤维筋复合配筋预应力混凝土管桩（PRC-G600-AB110-12）的抗裂弯矩为437。

5kN•m，极限弯矩为889。

7kN•m，抗裂剪力为758。

1kN，均高于《先张法预应力混凝土管桩》（GB13476-20XX）和《混合配筋预应力混凝土管桩》（DBJT19-34-20XX）的要求。

”

三）项目验收评价意见

1、20XX年度住房和城乡建设部科学计划项目《低应变应用于预应力管桩完整性检测的研究与实践》（20XX-K3-23）项目验收意见中指出：

“项目通过理论分析、室内实验、现场实验与数值模拟相结合的方法，系统研究了预应力管桩中裂缝缺陷判别和焊接接头质量检测的问题，揭示了应力波在桩身中传播的衰减规律，针对现有规范确定管桩缺陷位置误差较大的问题，提出了科学的改进方法。

在安徽省近300个建设工程项目中得到成功应用，产生了重大的经济和社会效益。

”

2、20XX年度住房和城乡建设厅科学计划项目《预应力混凝土管桩在老黏土地区应用关键技术研究》（20XXYF-22）项目验收意见中指出：

“项目以安徽省老黏土地区特有的工程地质条件为研究基础，通过理论分析、室内实验、现场实验与数值模拟相结合的方法，系统研究了预应力混凝土管桩在老黏土地区设计、施工、检测及管桩质量事故处理等关键技术，揭示了老黏土地区预应力混凝土管桩的承载机理、挤土效应规律及管桩承载力与休止期的变化规律，提出了一种针对桩身结构承载力的检验方法，解决了安徽老黏土地区预应力混凝土管桩设计与施工存在的关键技术问题，经济效益和社会效益显著，应用前景广阔，对老黏土地区管桩工程质量和安全具有重要的理论与现实意义。

”

四）项目鉴定评价意见

1、20XX年度住房和城乡建设部科学计划项目《低应变应用于预应力管桩完整性检测的研究与实践》（20XX-K3-23）项目鉴定意见中指出：

“……系统研究了预应力管桩中裂缝缺陷判别和焊接接头质量检测的问题，揭示了应力波在桩身中传播的衰减规律，针对现有规范确定管桩缺陷位置误差较大的问题，提出了科学的改进方法。

鉴定委员会认为该成果总体上达到国际先进水平。

”

2、20XX年度住房和城乡建设厅科学计划项目《预应力混凝土管桩在老黏土地区应用关键技术研究》（20XXYF-22）项目鉴定意见中指出：

“……系统研究了预应力混凝土管桩的承载与变形机理，研发玻璃纤维筋与钢筋混合配筋的预制桩等新桩型。

项目的创新研究成果已在安徽省建筑、交通、市政、水利等领域建设项目中广泛应用，取得了显著的经济与社会效益，研究成果总体达到国际先进水平，其中新桩型研发居国际领先。

”

3、住房和城乡建设厅科学计划项目《预应力管桩施工质量监控关键技术研究与应用》项目鉴定意见中指出：

“……针对预应力管桩中裂缝缺陷判别和焊接接头质量检测存在的问题，理论分析了应力波在管桩中传播影响因素，阐明了管桩低应变动测三维波场特征，论证了激振点与拾振点的最佳位置关系，提出了确定管桩缺陷位置改进方法和接头焊接质量监测方法，解决了管桩质量检测的技术难题。

在安徽省近300个建设工程项目中得到成功应用，取得了显著的经济和社会效益，应用前景广阔。

鉴定委员会认为该成果总体达到国内领先水平。

”

五）国内外重要奖励

研究成果获中国施工企业管理协会科学技术奖科技创新成果一等奖；子课题获安徽省科技进步二等奖2项、建华工程奖集体二等奖1项等。

六）国内外同行的学术性评价意见

中国工程院龚晓南院士对专著《预应力混凝土管桩应用新技术》作序评价如下：

“该书既有对预应力混凝土管桩应用新技术介绍，也有对成功经验的总结和失败教训的记录，更有很多创新性研究成果。

如管桩在老黏土地区的应用研究、管桩土塞效应与挤土效应研究、填芯混凝土抗拔承载力研究、管桩的抱箍式连接技术、管桩的混合配筋研究、管桩作为支护桩应用研究、玻璃纤维筋在管桩中应用研究、管桩接头质量检测技术、管桩桩身裂缝检测技术等……对普及预应力混凝土管桩技术、保证工程质量、提高行业整体技术水平、推动行业技术进步必将起到积极作用。

”

七）媒体报道

中国建设报于20XX年05月29日第76期对《先张法预应力混凝土抗拔管桩》（抱箍式连接）项目的专题报道：

“该成果是解决了以往管桩用于抗拔桩的技术问题，使抗拔桩的可靠性和耐久性更高，提高了建筑物的安全性，取得了较好的经济效益和社会效益。

”

（五）推广应用情况

研究成果已成功应用于我省的高速公路、高层建筑、市政桥梁等20XX多个重点工程建设项目，典型项目包括：

芜湖长江二桥、济祁高速、合肥融科城、合肥元一柏庄及滨湖沁园及便民服务中心项目等，总用桩量约1。

1亿M，目前预应力混凝土管桩用桩量已占我省总用桩量60%以上。

通过研究成果的推广应用，建华建材（安徽）有限公司近三年产生直接经济效益34。

2亿元。

本项目的研究成果保障了建设工程的质量安全，取得了显著的经济效益和社会效益。

（六）主要知识产权证明目录

1、发明专利一种玻璃纤维筋与钢筋混合配筋的混凝土预制桩中国ZL2。

420XX年5月25日证书号第2086252号安徽省建筑科学研究设计院郭杨、吴平有效

2、发明专利一种管桩桩身混凝土全截面强度检验方法中国ZL2。

620XX年3月23日证书号第1996031号安徽省建筑科学研究设计院郭杨、崔伟、吴平、柯宅邦、费爱民有效

3、发明专利深层平板载荷实验装置中国ZL2。

020XX年7月10日证书号第20XX823号安徽省金田建筑设计咨询有限责任公司葛凌、赵利利、王江涛、杨成斌有效

4、发明专利一种用于复合地基处理的刚性桩及其生产方法中国ZL2。

320XX年2月24日证书号第1960319号建华建材（中国）投资有限公司陈巧、陈芳斌、油妍利有效

5、发明专利先张法预应力混凝土桩、生产方法及桩与承台的连接方法中国ZL2。

020XX年3月2日证书号第1970538号建华建材（中国）投资有限公司陈芳斌、赵伟华、油妍利、陈巧有效

6、发明专利一种方桩桩身混凝土全截面强度检验方法中国ZL2。

720XX年3月30日证书号第20XX328号安徽省建筑科学研究设计院郭杨、崔伟、柯宅邦、吴平、费爱民有效

7、发明专利用于抗拔桩基的连接结构及其连接方法中国ZL2。

220XX年7月8日证书号第1003392号江苏建华管桩有限公司陈芳斌、陈巧有效

8、发明专利一种预制混凝土后注浆桩及注浆工艺中国ZL2。

X20XX年4月13日证书号第2018628号建华建材投资有限公司陈芳斌、陈巧有效

9、发明专利一种混凝土桩与承台的连接方法中国ZL2。

820XX年1月25日证书号第899967号江苏建华管桩有限公司陈芳斌、陈巧有效

10、发明专利一种测量土壤充分淋滤后沉降量的实验方法中国ZL2。

820XX年3月2日证书号第1965359号安徽省金田建筑设计咨询有限责任公司杨成斌、张能钦、何文军有效

（七）主要完成人情况

郭杨，排名第一，项目负责人，正高级工程师。

工作单位与完成单位：

安徽省建筑科学研究设计院。

担任项目负责人与主要完成人，是发明点一、二、三、四的主要贡献者和原创提出者；发明了玻璃纤维筋与钢筋混合配筋预制桩和抱箍式连接抗拔管桩等新桩型；发明了管桩全截面桩身混凝土抗压强度检验方法，准确查明了桩身混凝土强度；创建了管桩焊接接头的五段等效模型和接头耦合系数的评价指标，建立管桩三维动力学模型。

杨成斌，排名第二，项目主要负责人，教授。

工作单位与完成单位：

安徽省金田建筑设计咨询有限公司。

发明点二、三、四技术实施的相关技术负责人和主要完成人；提出了老黏土地区管桩沉桩过程的挤土效应规律；发明了深层平板载荷实验装置；积极推动了相关理论和关键技术在多个重点工程中的推广应用；参与提出了老黏土地区管桩的承载机理和沉降特性。

吴平，排名第三，工程师。

工作单位与完成单位：

安徽省建筑科学研究设计院。

发明点一、三、四技术实施的主要完成人；玻璃纤维筋与钢筋混合配筋预制桩研制及实验的主要完成人，并进行推广应用研究；管桩全截面桩身混凝土抗压强度检验方法的提出、实验以及推广的主要完成人。

戴良军，排名第四，副总经理、总工程师，正高级工程师。

工作单位与完成单位：

安徽建工集团有限公司。

发明点一、二的相关技术负责和主要完成人；负责玻璃纤维筋与钢筋混合配筋预制桩和抱箍式连接抗拔管桩的具体研究；推动了相关理论和关键技术在多个重点工程中的推广应用；参与老黏土地区管桩承载机理和沉降特性的研究，参与提出管桩的单桩竖向极限承载力计算公式。

杨余明，排名第五，总经理，高级工程师。

工作单位与完成单位：

建华建材（安徽）有限公司。

发明点一、二、三技术实施的主要完成人；玻璃纤维筋与钢筋混合配筋预制桩、抱箍式连接抗拔管桩施工工艺的主要完成人，并进行推广应用研究；负责管桩全截面桩身混凝土抗压强度检验方法推广应用。

陈巧，排名第六，主任，工程师。

工作单位：

建华建材（江苏）有限公司，完成单位：

建华建材（安徽）有限公司。

发明点一技术实施的主要完成人；发明了预制桩与承台的连接方法；推动了预制桩在工程中的应用；发明了抱箍式连接抗拔管桩，推动该新桩型在工程中的应用。

（八）完成人合作关系说明

自20XX年以来，安徽省建筑科学研究设计院联合建华建材（安徽）有限公司、安徽建工集团有限公司及安徽省金田建筑设计咨询有限责任公司等单位，通过“产学研”深入研究，系统地开展了对老黏土地区管桩的承载机理、沉降特性和施工质量监控进行了系统的实验研究，形成了新桩型研发、工程设计、施工及质量检测等关键技术成果创造了显著的经济和社会效益。

本项目完成人之间的合作关系主要体现在：

第1完成人郭杨，作为安徽省建筑科学研究设计院项目负责人，在课题研究、实施过程中，指定方案、组织工作并进行指导与决策。

负责与其他完成单位协调、合作。

主要负责项目工作进展、技术难点指导、实验结果分析，对项目的理论研究与成功应用起到决定性的作用，获授权发明专利3项，发表相关学术论文10多篇。

第2完成人杨成斌，作为安徽省金田建筑设计咨询有限责任公司项目负责人，自参加课题以来，参与了相关课题立项、方案设计、实验、归纳总结、鉴定的整个过程。

在项目执行期间，获授权发明专利2项，参与本项目的技术发明点1、2和4的研究。

第3完成人吴平，自参与课题以来，参与了相关课题立项、方案设计、实验、归纳总结、鉴定的全过程。

参与本项目的技术发明点1、2和3的研究，与第1完成人合作获授权发明专利3项。

第4完成人戴良军，作为安徽建工集团有限公司项目负责人，自参与课题以来，主要承担技术发明点2的研究，参与了相关课题的立项、方案设计和实验，主要负责和技术发明点1和3的推广应用。

第5完成人杨余明，作为建华建材（安徽）有限公司项目负责人，自参与课题以来，参与了相关课题立项、方案设计、实验、归纳总结、鉴定的全过程，主要承担技术发明点1、3和4的推广应用。

第6完成人陈巧，自参与课题以来，参与了相关课题立项、方案设计、实验、归纳总结、鉴定的全过程，参与技术发明点1、2、3和4的研究，获授权发明专利5项。