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基于抽灌一体化的工程建设诱发地面沉降防控技术
绿色抽灌控沉降,保障软土城市安全。
产品类型
工程技术
产品标签
其他资源效率提升
起重机械
土木建筑工程施工
墙体工程
下负荷面剑桥模型
土水特征曲线
抽灌一体化
防控技术
地面沉降
适用行业
科学研究和技术服务业
适用场景
建筑
产品创新性
本项目创新性:理论上,首次引入下负荷面剑桥模型结合水土耦合理论,建立了抽-灌一体化地面沉降计算理论,精确模拟软土卸-加载塑性应变。技术上,研发多项专利提高回灌效率与现场控制,形成抽灌一体化监控技术。
潜在经济效益
该技术通过控制工程降水引起的地面沉降,保障周边建筑安全,避免地质灾害损失。已创造2.3亿人民币直接经济效益,推广后将大幅降低建筑维护与赔偿成本,并提升城市运行安全。
潜在减碳效益
本项目通过精确控制地下水,有效预防基坑工程诱发地表沉降。
产品提供方
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同济大学
同济大学
同济大学:国家“双一流”建设高校,以土木、建筑、交通、环境等优势学科,培养创新人才,服务国家建设及城市可持续发展。
中国, 上海市
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本项目研究成果属土木建筑领域。
随着上海等软土地区地下空间开发利用规模的迅猛发展,地下工程施工过程中,基坑内部的工程降水,将不可避免地诱发坑周局部区域产生地表变形。后者在威胁坑周建(构)筑物安全的同时,将加剧业已存在的软土地区区域性地面沉降,严重影响建筑环境和整个城市的安全运行。本项目通过采取基坑外部地表水回灌的方式,控制坑周地下水水位的变化,以实现对工程降水诱发地面沉降的控制。经过多年的产学研联合攻关,取得了如下创新成果:
1、基于抽、灌一体化的工程建设诱发地面沉降的计算理论。经典土力学弹塑性理论(包括剑桥模型)将卸载及再加载过程中土的应力-应变关系假定为弹性。但实际上这一过程中也会产生塑性应变;且正常固结粘土一旦进入卸载、再加载过程就处于超固结状态,即超固结状态也会产生塑性应变。基坑施工过程中,因抽-(回)灌引起的浅层地下水水位波动(干-湿(吸力)循环)所引起的地层变形,实质上为一卸-加载过程。针对这一问题,首次引入下负荷面剑桥模型,结合土水特征曲线和水土耦合理论,重点分析模拟了基坑渗流场和应力场的变化规律,形成了基于抽、灌一体化的工程建设诱发地面沉降的计算理论。
2、回灌与地层变形监控技术。针对软土地层回灌实施难度大的问题,研发了 "一种基坑内微承压水减压井封闭装置"、"基坑内干扰地层中减压降水补井成井结构"、"基坑降水自动控制系统"等专利技术,据以提高回灌效率,实现了回灌的及时性与有效性,以及降水过程的现场精确控制;形成了基于抽、灌一体化控制的、地下工程建设诱发地面沉降的现场监控技术。
3、基于抽灌一体化的工程建设诱发地面沉降防控技术集成与示范。首次集成了基于抽、灌一体化理念的、基坑内部工程降水与基坑周边地面沉降防控技术,编制了企业规范,并成功运用于上海盛大基坑降水、淮海中路3号地块基坑降水回灌示范工程、澳门大学横琴岛过海隧道等多项重大工程实践,揭示了回灌过程中地下水位变化与地面沉降之间的定量关系及其联动规律,解决了案例工程工程降水与地面变形控制问题,为软土地区地下工程建设诱发地面沉降控制提供了示范。
本项目共获授权国家专利 7 项;公开发表论文17 篇,其中:SCI收录2篇,EI 收录 7 篇;编制标准/指南 1 项。项目成果在上海、澳门等地成功应用,实现直接经济效益约合人民币23000 万元。随着本项成套技术在更大范围的推广,必将产生更加巨大的经济效益和社会效益。
成果经著名专家验收评价:总体为国际先进水平,部分关键原创技术处于国际领先水平。由国家一级科技查新单位中国科学院上海科技查新咨询中心出具的《科技项目咨询报告》(编号20141349)得出的结论为:"该课题多项核心技术获得专利授权,总体技术达到国际先进水平"。成果还极大地促进了学科发展与行业技术进步,全面提升了企业自主创新能力、技术设备集成化水平和国内外的核心竞争力。

最后更新日期
10:46:54, Nov 04, 2025
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