[01136830]海洋大直径超长管桩沉桩全过程控制技术装备及承载力评估

海洋大直径超长管桩沉桩全过程控制技术装备及承载力评估是近海与海洋工程建设的基础与安全保障,本项目从大直径超长管桩自由站立失稳、桩-土耦合模拟、拒锤和溜桩预测预判、施工工艺与承载力评估等方面开展了系统研究工作,攻克了海洋大直径管桩承载力评估的系列科技难题,研究成果成功应用于我国渤海、东海、南海100余项港口、海岸及海洋工程建设项目,创造经济效益上亿元,在我国近海与海洋工程建设中发挥了重要作用。研究成果如下： （1）海洋大直径超长管桩置锤阶段自由站立失稳控制技术 揭示了大直径超长管桩在置锤荷载与微小偏心联合作用下发生整体屈曲的失效机理,阐明了打桩置锤瞬间管桩承受环境荷载、桩锤荷载、结构自重及与地基土体相互作用的强非线性过程,创造性的提出了分析瞬态压弯荷载耦合作用的屈曲失效判断方法,基于大直径管桩桩端土体阻力特性,建立了桩体自沉深度的精确预判方法,实现了锤型选择与桩身贯入深度的高效匹配,保障了打桩置锤阶段自由站立的稳定性。 （2）连续打桩阶段桩-土耦合精细化模拟与打桩参数精准控制技术 揭示了大直径管桩沉桩过程中桩管内土塞的形成机制,提出了考虑桩体连续下沉惯性力及土塞重量的土塞闭塞效应预判方法,建立了大直径管桩桩端土体阻力的理论计算方法,提出了连续打桩过程中桩侧土体阻力的疲劳效应,首次建立了桩外侧阻力随贯入深度衰减的指数模型与内侧摩阻力的分段分布模型,实现对桩周土体阻力的精细化模拟,保证了桩基可打入性预判的准确性,形成了一套打桩参数精准控制技术。 （3）拒锤、溜桩超前预测预判与防控技术 揭示了循环荷载作用下桩土界面剪切强度的衰减规律,提出了超前预判溜桩发生位置与溜桩区间的方法,实现了对打桩过程中锤击能量的精确控制;揭示了打桩停锤导致桩周土体强度恢复与提高的机理,建立了基于后继打桩锤击数获得桩基承载力的方法;提出了通过改变桩基设计参数应对拒锤现象的工程措施。突破了大直径超长管桩拒锤、溜桩超前预测预判与防控的技术瓶颈。 （4）大直径管桩施工新工艺与专用施工装备 提出了大直径管桩的安全起吊新工艺,大幅降低了对起重船起重能力的要求;发明了双层打桩限位装置,实现了在大直径桩打桩全过程中精准控制垂直度的关键技术;提出了振动锤与打桩锤相结合的海上大直径管桩沉桩全过程控制新工艺;提出了超大直径管桩施工专用船的施工技术体系,依此建成了国内第一艘潮间带沉桩施工专用船,形成了专有工法。 （5）大直径超长管桩基础的承载力评估技术 开展了国内首次海洋平台桩基高应变动测实验,建立了桩基承载力时间效应分析模型;揭示大直径管桩的地基承载模式,建立了大直径管桩轴向承载力与水平变位计算新方法;基于弹性桩头群桩模型,提出了确定群桩p-y数据与p-y数据修正系数的方法;建立了评价液化土层中桩基水平向承载力的方法,形成了海洋平台大直径超长单桩与群桩基础承载力评估技术。 综上所述,本项研究出版专著一部,发表论文69篇,授权发明专利5项,实用新型3项,获软件著作权2项。