課題"軟土地基中灌注樁和地下墻的新技術開發(fā)及應用研究"由上海市建設和管理委員會立項資助，包括三個子課題："上海軟土地區(qū)樁端后注漿灌注樁的研究與應用"、"上海軟土地區(qū)擴底抗拔灌注樁的研究與應用"及"預制地下連續(xù)墻技術的應用研究"。

　　一．上海軟土地區(qū)樁端后注漿灌注樁的研究與應用

　　常規(guī)的泥漿護壁鉆孔灌注樁的成樁質(zhì)量離散性較大、施工質(zhì)量得不到保證。"樁端后注漿灌注樁"子課題從承載機理與荷載傳遞規(guī)律、施工工藝、設計計算方法、檢測方法、工程應用等方面系統(tǒng)地研究了在上海地區(qū)采用后注漿技術減小常規(guī)灌注樁成樁質(zhì)量離散性、提高單樁豎向抗壓承載力和減小變形的課題。

　　本研究的主要成果包括:

　　1. 通過大量工程實踐，采用靜載荷、高低應變、自平衡法等檢測手段，對樁端后注漿鉆孔灌注樁的承載與變形進行試驗，全面深入分析了上海軟土地區(qū)樁端后注漿鉆孔灌注樁加固作用機理，樁身承載特性與荷載傳遞規(guī)律；

　　2. 結(jié)合二十余項工程實踐，提出了物理意義明確、量綱匹配的樁端后注漿單樁合理注漿量的估算公式。建議了適合上海軟土地區(qū)樁端后注漿樁的單樁承載力估算方法，該方法有足夠的安全度保證，且計算參數(shù)人為影響小，可操作性好。

　　3. 通過施工施工技術研究和大量工程實踐，針對施工設備、工藝流程、控制參數(shù)及質(zhì)量控制等關鍵問題，初步形成了一套在上海地區(qū)行之有效的解決方案。研究出適合上海軟土地區(qū)的新型樁端后注漿注漿器，大大提高注漿成功率；

　　4. 對后注漿灌注樁中承載力與變形測試、樁身側(cè)摩阻力及樁端阻力量測，樁身質(zhì)量及注漿效果檢測等測試內(nèi)容進行探討與總結(jié)。提出了上海地區(qū)樁端后注漿灌注樁檢測內(nèi)容要求與檢測方法。

　　5. 對上海地區(qū)樁端后注漿若干典型工程的設計、施工與檢測結(jié)果進行全面分析與介紹，給工程人員提供了詳盡的工程應用實例。

　　6. 系統(tǒng)地提出上海地區(qū)樁端后注漿鉆孔灌注樁的作用機理、設計計算方法、施工工藝標準和檢測建議。 課題組研發(fā)出適合上海軟土地區(qū)的注漿器，注漿成功率達97%以上，其以相同的材料可提高承載力20%以上，還可以相應地減少基礎造價、減少工期、減少泥漿的用量利于環(huán)保。后注漿灌注樁技術已在30余項高層、超高層建筑工程中得到成功應用，工程涉及高層住宅、商務辦公樓、商貿(mào)休閑中心、學校、機場等，產(chǎn)生了良好的社會效益。

　　二．上海軟土地區(qū)擴底抗拔灌注樁的研究與應用

　　傳統(tǒng)的等截面抗拔樁，僅靠樁土間的側(cè)摩阻力提供抗拔阻力，抗拔能力較差，并非最為理想。擴底樁通過改變樁身截面，以較小的樁身材料增加獲取顯著的承載力的提高，已成為樁基礎發(fā)展的有效途徑之一。課題組根據(jù)上海地區(qū)軟土地基中擴底抗拔樁應用中所具有的中長樁、小擴展角度等諸多特點，采用現(xiàn)場足尺試驗、數(shù)值模擬等手段研究了擴底樁的承載特性與機理，并通過工程實踐提出了相應的施工工藝流程、設計計算理論與方法。

　　其主要創(chuàng)新成果包括：

　　1. 研發(fā)出適合軟土地區(qū)且經(jīng)濟實用的"傘形"機械式擴孔鉆頭，該鉆頭工作原理明確、結(jié)構(gòu)形式簡潔，便于操作，造價低，利于推廣使用；

　　2. 在上海軟土地區(qū)，首次采用足尺對比試驗研究擴底抗拔樁的承載與變形特性；

　　3. 基于直接約束處理的接觸算法、庫侖摩擦模型、拋物線型Mohr-Coulomb土體本構(gòu)模型對擴底抗拔樁的上拔過程進行動態(tài)的非線性有限元模擬，并對土層參數(shù)、擴底長度、擴展角度、擴徑倍數(shù)等影響因素進行敏感性分析。全面認識了軟土地區(qū)擴底抗拔樁的承載機理與破壞特性。

　　4. 提出了"圓柱剪切面法"、"擴大系數(shù)法"、"旁壓法"等多種擴底抗拔樁承載力計算方法供設計選用。

　　5. 首次建立了上海地區(qū)擴底樁的擴底型式，提出了相應的施工工藝流程、設計計算理論與方法，為軟土地區(qū)提供了一種新的經(jīng)濟可靠的抗拔樁型。

　　6. 該擴底抗拔樁型，以較小的材料增加獲取顯著的承載力的提高，并在市重點工程中得到成功應用，表現(xiàn)出顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。 現(xiàn)場試驗表明擴底抗拔樁以增加5%混凝土提高50%的承載力，表現(xiàn)出巨大的經(jīng)濟性。其大大減小了樁基的工程量，可節(jié)約材料，施工速度更快，減小泥漿用量與處理費用，更加環(huán)保，因此有著積極的社會效益。其已在瑞金醫(yī)院、市重點工程上海鐵路南站的地下車庫中得到成功應用。隨著地下空間的開發(fā)，當前由我院設計的多項地下工程擬采用該項技術。

　　三．預制地下連續(xù)墻技術的應用研究

　　與常規(guī)的現(xiàn)澆地下墻相比，預制地下墻具有節(jié)約材料、施工速度快、節(jié)省施工空間和工期的特點。"預制件地下連續(xù)墻"子課題旨在研發(fā)出在上海地區(qū)采用預制件地下墻的具體型式及相關的配套技術，為地下連續(xù)墻的應用開拓新的發(fā)展方向。

　　主要成果有：

　　1. 提出了在現(xiàn)有現(xiàn)澆地下墻采用常規(guī)泥漿成槽的基礎上，插入預制構(gòu)件形成預制地下墻的做法，并建立了相應的設計方法；

　　2. 提出了預制地下墻的兩種形式：A.預制地下墻結(jié)合現(xiàn)澆接頭技術；B.現(xiàn)澆地下墻結(jié)合預制槽段接頭技術，并形成了一套相應的施工工藝；

　　3. 開發(fā)形成了充氣膠囊芯模技術、預制地下墻承載力恢復技術、預制地下墻段空心截面入槽后永久抗?jié)B處理技術、預制地下墻和預制接頭連接節(jié)點等一系列預制地下墻的關鍵技術，提出了相關的施工流程和要點。 已在上海達安城、銀冠大廈、泰興商廈和明珠線多個地鐵車站等工程得到應用。

　　隨著高層建筑的開發(fā)與地下空間的利用，預制件地下墻將會有進一步的應用范圍與推廣前景。本研究為上海地區(qū)地下墻的應用開拓了一個新的發(fā)展方向。 在上述三項技術的推廣應用中，本課題的研究成果可以以專利轉(zhuǎn)讓、技術咨詢和完成單位繼續(xù)應用等方式體現(xiàn)于工程建設中。本課題的成果還將為上述技術規(guī)程、規(guī)范的制定創(chuàng)造條件和打下基礎，以規(guī)程、規(guī)范的型式推動這些技術的進一步發(fā)展與應用。