| 成果名称: | 基桩超大吨位承载力动力测试关键技术研究与装备研制 |
| 完成单位: | 广东省建筑科学研究院集团股份有限公司,广东省建设工程质量安全检测总站有限公司,中国建筑科学研究院有限公司,江门市新汇建设工程质量检测站有限公司,广州增城正源建设工程质量检测中心有限公司,梅州市政府投资建设项目管理中心 |
| 主要人员: | 谢晓锋,宋富新,李家钊,郭宝园,林国宏,蓝学威,陈凡,梁建兴,温振统,罗俊,张雅宁,徐长琦,杨旭,李日升,林海铭 |
| 介绍: | 一、研发背景：单桩竖向承载力高应变检测技术，随着锤重的增大，对吊车的吊装能力和场地的要求也越来越高，大量在管理或技术方面急需要求测试承载力的基桩，由于复杂场地，如深基坑内或者大开挖场地的桩基工程受场地条件限制，采用汽车吊无法实现检测，造成对工程质量无法评价的技术难题和工程验收管理程序不闭环的管理难题。特别对于完整性检测结果有异常，获钻芯法检测有参数检测结果不满足设计要求时，如无承载力的检测数据，难于判断该桩是否满足结构安全使用要求，从而造成工程验收困难，甚至存在工程安全隐患。为解决上述问题，本项目于2020年1月通过院科研立项，同时成功立项广东建工集团重点创新项目，下达科研经费230多万元。项目研制历时3年多，经过多次现场试验，不断总结经验并改进，包括导向锤架折叠改造、行走提速升级改造、动力储备改造，为此追加了3次研发经费共80多万元，成功研制高应变检测自动化通用装置，可搭载14-80吨共10多种规格重锤。同时研究了锤桩阻抗比对能量传递和冲量变化的影响规律，揭示了锤重与基桩承载力特征值的合理匹配，能有效提高高应变动力测试承载力结果的科学合理性。 二、关键技术与工艺：1.基于重锤从60t提升至80t，对锤与桩的阻抗匹配，锤与桩-土系统相互作用时的动量和能量传递，锤与桩-土系统相互作用的模型验证，短持续DLT与长持续RLT相互融合等方面，利用应力波理论并结合实例对DLT和RLT的原理进行了较深入的研究。2.通用平台装置结构设计：采用三层钢结构支撑架，配置四根液压油缸支腿，横向为第一层两根长方体箱梁平放，纵向为第二层长方体箱梁侧放，第三层为长方形荷重平台。3.行走模式及原理：为保障设备满负荷工作运行，采用了步履式行走模式，基本原理为：四根液压油缸支腿顶升第三层荷重平台，第一、二层箱梁左右移动和交替实现全方位移位。 4.自行走动力系统、自提升动力系统耦合：设备行走和重锤提升动力共同由一套液压泵提供，自行走液压动力系统和自提升液压动力系统交替使用，采用一键转换装置完成。5.操作控制系统：现场组装完成后，移位、全方位转向、水平调平、重锤提升、提升高度300mm固定步距、自由落锤脱钩，导向锤架折叠等全程运行实现遥控一键完成操作。6.改良自脱钳设计，采用拉板代替，配备长度与不同规格重锤匹配，实现操作过程自动化，且达到安全、高效、经济、耐用的效果。7.导向锤架的折叠：导向锤架分为两部分，一部分组装固定在荷重支架上，控制与支架总高度5米；另一部分活动部分，采用铰支座固定，与固定部分连接形成整体，连接件采用液压插销，插销分离采用遥控控制。在有内支撑梁基坑内行走时，活动部分与固定部分分离，平躺在荷重支架上，总高度降至5米。8.重锤设计：采用吊篮式串联连接，80t重锤分顶板及上中下三层，顶板加上层与下层分别为30吨，中间层为20吨；顶板及上中下三层之间采用四支8.8级的M60螺杆在四角贯通连接。 三、主要创新点：1.研究了锤桩阻抗比对能量传递和冲量变化的影响规律，揭示了锤重与基桩承载力特征值的合理匹配，能有效提高高应变动力测试承载力结果的科学合理性。2.研发了可搭载14-80吨系列重锤的自动化、智能化大型通用平台，实现了自主行走、全方位转向、垂直度自校、重锤自提升、落距调整、落锤自脱钩、导向锤架折叠等功能的遥控操作。3.首创了最大锤重达80吨的高应变测试技术装备。组合式80吨重锤采用吊篮式的串联设计，实现组合锤体之间紧密连接，解决了重锤组合体互相碰撞产生大量高频杂波的问题，提升锤上测力的信号采集效果，保证原始信号的有效性、客观性、准确性。4、研制了专用的液压扳手，保证组合锤体的紧密连接，有效提高锤上测力的信号采集效果，保证原始信号的有效性、客观性、准确性。5、改良自脱钳由左右两片钳夹，承重拉板、限位拉板、自动插销构成。自脱钳是实现自由落锤的关键设备，通过改良设计，实现操作过程自动化，且达到安全、高效、经济、耐用的效果。 四、应用情况（含经济、环境和社会效益）：1.中国人工智能（广州）产业园项目2栋超高层塔楼，最高楼层数51层。采用端承型旋挖灌注桩，桩径为2200mm，设计最大单桩竖向承载力特征值42000KN，该设备搭载80吨重锤，在-20米深的基坑中顺利完成12根桩的高应变检测。类似案例超过30个，节省了检测费、场地处理费，缩短了检测工期，实现直接产值约2600万元，新增利润约1420万元；实现间接经济效益超过5000万元；已承接相关业务合同额超过3500万元，创造了巨大直接经济效益。2.采用液压系统提供动力、降低吊车吨位、减少台班等，有效降低处理道路和场地要求，减少碳排放和废料的产生，达到保护环境和绿色环保的预期。3.投入试验3年多，已完成近30多个项目检测，解决了各种复杂场地工程桩无法进行常规高应变试验承载力检测的难题，获得建设方与行业主管部门的高度好评，进一步拓宽了高应变法应用场景，推动了高应变检测行业的发展。 |
| 批准登记号: | |
| 登记日期: | 2025-07-18 |
| 研究起止时间: | 2020-01-01至2023-12-31 |
| 所属行业: | 建筑业 |
| 所属高新技术类别: | 先进制造 |
| 评价单位名称: | 广东省土木建筑学会 |
| 评价日期: | 2024-07-30 |
