坐落在上海浦东国际机场南侧的中国大飞机总装基地项目,是建设创新型国家的一个标志性工程。自2010年9月,大飞机研制保障一期项目在祝桥镇打桩开建以来,上海宝冶工程技术有限公司以国内领先的桩基检测技术,以及与之相配套的综合工程技术,成功“垄断”中国大飞机总装基地现有项目(ARJ21-700飞机批生产能力条件建设项目总装交付中心及大型客机研制保障条件建设项目一期、二期、三期项目)的所有桩基及地基处理检测项目,成为该项目的重要技术保障的服务商。

由于地下工程的隐蔽性,从某种意义上说建设地下工程比建设地上工程施工难度更大,技术更复杂。为地下工程建设提供各种准确的、科学的检测数据,解决地下工程建设过程中出现的技术难题和意外险情,为使用一定年限的出现问题地下构筑物“把脉诊断”和进行处理修复,这是世界技术界一直在研究和解决的课题,是建筑质量的关键之一。

而上海宝冶工程技术有限公司屡次能够参加如同中国大飞机总装基地项目等国家重大工程建设,提供一流的地基技术不是偶然的,他们一直潜心结合地下工程建设急需技术,先后开发应用桩基检测技术、深基坑支护设计监测技术、大体积砼测温技术、后锚固植筋技术、注浆加固技术、锚杆静压桩技术、树根桩技术、大型地下构筑物渗漏综合整治技术等成套成系列的地基检测处理技术,并结合这些技术围绕工程建设需要开发成功具有大流动度、无收缩、早强特性的BY系列灌浆料和各种化学灌浆料新产品。由于这些技术和产品紧密结合工程实际,具有很强的实用性,被广泛用于宝钢、上海和华东地区以及全国各地的许多重大工程。

因此,可以毫不夸张地评价宝冶地基技术:“扎根”深,贡献大。历史悠久  底蕴深厚

宝钢“十五”规划重大项目5米宽厚板轧机和配套的连铸工程、1800冷轧、4350立方米高炉的建设,对提升我国的综合国力和国际竞争能力有重要意义。“十五”项目建设的最大难题是深坑深基础和地下管网多,桩基施工质量要求高。如宽厚板漩流池深32米,加热炉基础深12米,长1100米的地下管廊施工要从地下穿越6条铁路线,在开挖施工时容易造成坍方、倒桩、流砂、透水等事故,给工程建设带来很大风险。由于宝冶工程技术有限公司开发了深基坑支护设计监测技术,为施工单位提供了基坑监测的各种精确数据,如土体压力、孔隙水压力、钢筋应力、地下水位、深部土体位移、墙体位移、基底土层回弹隆起、支撑压力等,为“十五”项目建设“保驾护航”。在“十五”项目建设之前,他们还为宝钢2050热轧和1580热轧漩流池、宝钢二炼钢受铁坑、亚洲第一圆井上海彭越浦泵站等重大工程作了深基坑支撑设计监测。

在宝钢建设之初,有人曾提出宝钢会不会滑到长江里去的疑问。宝钢岿然不动,因为有打入地层深处的桩基支承。为了保证宝钢生产的绝对安全,对打入地下的基桩要进行检测,如发现破损断裂,达不到设计承载力,要进行补桩。宝冶工程技术公司经过十几年的努力,开发成功动测和静载荷试验两大类桩基检测技术。其中静载荷试验是确定单桩竖向抗压承载力最为可靠和有效的试验方法,这种试验的最大优势是检测数据准确度高,但受到检测装备能力的限制。过去宝钢要做大吨位静载荷桩基试验,要请具备做这种试验装备能力的单位去做,宝冶工程技术公司为了占领大吨位静载荷试验检测市场,加大投入,攻克设计、制作和厚板焊接等难关,自行研制成功检测能力达到1500吨至2000吨的大吨位静载荷桩基检测装备,目前上海市拥有这种装备能力的只有少数几家,使他们不仅承揽了宝钢工程大吨位静载荷桩基检测市场,而且还承揽了宝钢以外的桩基检测市场。

传统技术  享誉四方

在大体积砼基础施工中,基础内外温差是造成大体积砼块体开裂的原因之一。宝冶工程技术公司对大体积砼基础施工的测温监控和防止有害裂缝产生的研究和实践有了近20年的历史。他们购置了TDS303数字采集仪、DRO90L数字巡回检测仪等先进的测温仪器,并自行研制了测温准确度高及耐久性较好的测温元件,先后对宝钢4座特大型高炉和热风炉基础、宝钢2250热轧和1580热轧轧制线基础、上海彭越浦泵站地下圆井和圈梁、上海耀华皮尔金顿玻璃厂熔窑坑底板等重大工程大体积砼基础施工进行测温监控,有效防止了有害裂缝的产生。在容积4350立方米的宝钢三号高炉基础先后三次浇灌中,一共布置了162个测温点,共采集温度数据10000多个,热风炉基坑布置了34个测温点,采集数据3000多个。

锚杆静压桩地基加固新技术,其工作原理是利用建筑物自重,先在基础上成孔和埋设锚杆,然后藉锚杆反力通过反力架用千斤顶将桩段压入基础上的桩孔内,当压力达到1.5倍桩的设计承力和满足设计桩长时,便可以满足设计加固要求,再将桩与基础用微膨胀砼浇灌连成一体。采用锚杆静压桩对沉裂建筑物地基处理后,能迅速控制住沉降和倾斜,并可避免采用其它地基处理加固方法引起附近沉降而造成进一步危害,对抢救危害建筑物有独到之处。采用这种地基加固新技术,施工设备轻便,可在狭小的空间进行压桩作业,无振动、无污染,对周围环境无影响,可在不停产的情况下进行,因而被广泛用于宝钢和上海市政工程和其它重大工程建设。上海耀华皮尔金顿二期工程的切割成品库是在一期切割成品库北侧扩建而成,宝冶工程技术有限公司结合施工现场的实际条件,在切割成品库新老厂房的结合部位桩基与老厂房的三条地坑的地基采用了锚杆静压桩地基加固新技术,取得了非常好的效果,不仅加快了施工进度,而且提高了工程质量,降低了施工成本。在进行锚杆静压桩地基加固施工时,采用了预留孔锚杆静压桩的方法,即压桩孔是在浇筑基础砼时预留而成。由于压桩孔深度较深,采用了钢筋笼预留孔的施工方法。

被称为“中华第一芯”的上海浦东中芯国际集成电路工程,在国内首次生产8英寸0.25微米以下宽芯片。这项高科技工程废水处理站基坑长86米,宽52米,坑深8.8米10.3米,在大开挖施工时由于遇到阴雨天造成大面积滑坡,使部分基桩断裂受损。经有关专家研究决定采用静压锚杆桩以弥补部分承载力的损失,采用钢管桩以减少补桩数量。宝冶工程技术有限公司制定了详细的静压桩施工方案,进行了静压桩压桩力和钢管桩承载力的计算,采用100吨千斤顶和200吨千斤顶将桩压入,圆满完成了压桩施工,保证了这项大型电子工程建设的顺利进行。

采用树根桩技术,可以极大地增强地基承载能力及加强建筑物的稳定性。上海通用汽车有限公司座落于浦东金桥出口加工区,一期工程投资15.2亿美元,在国内第一次生产豪华型别克轿车,对厂房的地基处理和地坪施工质量要求特别高,总成车间地坪沉降必须控制在千分之一毫米以内。宝冶工程技术有限公司与上海市有关科研单位、高等院校以及业主共同研究决定采用树根桩施工工艺,以确保厂房地基处理和地坪施工质量。总成车间长220.8米,宽140.8米,需浇灌直径300毫米,长25米的树根桩14052根。为了确保树根桩工艺施工取得成功,他们在厂区外做了6根试验桩,6根桩采用了6种方法,并形成施工操作规程。

树根桩施工工艺和技术,一般用于局部危房地基处理加固,象通用汽车工程用于大面积地基处理,不仅在当时上海和全国是没有的,在世界上也是罕见的。

创新突破  追求高端

宝冶工程技术有限公司在不断完善传统地基技术的同时,在一些重大工程发生突发险情和重大事故时,或一些地下构筑物或地下管网发生渗漏时,将他们开发应用的系列地基检测处理技术,综合应用到某一项工程进行抢险和整治修复,进行突破创新。人们还记忆犹新,2003年7月上海轨道四号线在穿越黄浦江施工时,靠近江边的地面大面积下陷,多幢建筑物倒坍倾斜,附近居民紧急撤离。这是由于上海地区是软土地基,在进行地下构筑物施工时容易发生流砂和透水等事故,大量流砂喷涌到坑道内,引起附近地面下陷,产生“天崩地裂”可怕景象。宝冶工程技术公司在地下构筑物施工时防止和控制流砂和透水事故的发生有比较丰富的经验和手段。就在上海轨道四号线发生险情以后不久,上海某旧区改造地块商住楼工程项目施工,也出现了“天崩地陷”的可怕景象。该工程占地20475平方米,总建筑面积110664平方米。当工程基坑开挖至地下9米深时,发现基坑灌注桩之间出现渗漏水,局部喷出流砂。施工单位调动大量人力物力用砂包堵漏,奋战10昼夜也未见成效。由于泥砂流失量大,地基出现开裂空洞,一辆混凝土搅拌车行驶该地区时突陷地下。如险情得不到有效控制,周围众多建筑物将带来灭顶之灾。业主慕名邀请宝冶工程技术有限公司封堵抢险。他们立即派出7名工程技术人员和抢险队伍,利用本单位开发的BY灌浆料和多种化学灌浆料,采取注浆加固、化学灌浆、埋管、表面封堵等综合抢险治理措施,终于制服了流砂和渗漏水,保证了周围居民的安全,也使工程得以顺利进行。

宝钢厂区地下室及电缆沟由于使用一定年限,产生裂缝渗漏。在防水堵漏施工中,许多专业施工单位采用传统的防水堵漏措施,难以起到长时间防渗漏效果。宝冶工程技术公司与宝钢设备部联合对全厂范围的地下室、电缆沟上面的工作状况进行调研,发现常见的渗漏部位有变形缝、施工缝、砼裂缝、预埋件及穿墙管件处孔洞等。他们针对不同的渗漏部位,不同的渗漏情况采用不同的材料不同的施工工艺进行整治。材料选择从止水材料起,包括施工过程中的封缝材料、密封材料、防水涂料、抹面材料等。材料选定后,对各种材料进行抗渗试验和各种材料的匹配试验,最终取得了非常好的长期防水堵漏效果。他们将宝钢地下构筑物渗漏的整治研究结果总结成施工工艺,获得宝钢股份重大科技进步奖。

宝冶工程技术有限公司的地基技术并同其他技术快速提升,近年来拥有了上海市“高新技术企业”桂冠,是唯一一家隶属建筑施工企业的上海市“高新技术企业”。为此上海宝冶集团董事长、党委书记陈明同志对宝冶工程技术有限公司提出积极谋求“四个高”的要求,即谋求高端市场、高端科研项目、高端装备、高端人才。为此,宝冶工程技术有限公司上下,包括地基专业,以“抢占四高制高点”为精神推动,谋求可持续发展。

其中,在应力应变测试方面,电测法、光纤光栅法、全息干涉法、云纹法、静态应力应变测试、动态应力应变测试以及一些特殊条件下(高低温、高液压、残余应力)应力应变测试一应俱全。如,在深圳大运会主体育馆钢结构滑移安装及卸载应力测试项目中,对施工过程的安全监测和验证设计参数的合理性,宝冶工程技术有限公司对钢结构旋转滑移安装和卸载中的 100 多个测点实时受力监测,确保工程的安全实施和了解卸载后结构的应力分布情况。该项目的施工过程是将体育馆钢结构屋盖分为 16 个形状相近的结构单元,按8 个对称结构采用高空定点拼装、累计旋转滑移成型,最后拆除临时支撑形成独立的单层折面空间网格结构。为了不使结构在旋转滑移过程中局部应力集中过大,按照对称结构旋转滑移的同步性和设计要求,对部分关键杆件进行应力实施监控指导施工。

在地基检测方面,依托宝冶"国家认可实验室"、"宝钢质量监督站"、"中冶结构及设备安装工程检测与监测工程技术中心"不断的发展壮大,以半科研的形式,理论联系实践,不断创新进取,强化软硬件设施,配备先进的仪器设备,凭借精湛的技术,广泛服务于钢铁、化工、石油、交通、民房等多个领域。其中,运用多种监测技术和信号传输处理方式,建立在线监控专家系统,组成了智能控制系统。目前自主开发完成了多项监测内容的可视化监测软件,反应时间可控制在1s范围内,采样频率可达100Hz,完全能够做到实时监测,真正为工程建设提供信息化支持。监测内容包括大型复杂项目施工过程监测(应力变化监测),结构健康监测,基坑监测,大体积混凝土浇筑温度监测,轨道、码头监测。

新开发了设备及环境振动测试技术。宝冶工程技术有限公司通过对机器或结构在工作状态振动的下状态监测,对机器或结构可进行故障诊断、环境控制、等级评定;测量机器或结构的受迫振动获得被测对象的动态性能:固有频率、阻尼、响应、模态等信息,找出薄弱环节,通过改进设计提高其抗振能力,或通过隔振处理改善机械的工作环境和性能。其中,成功对铁道床隔振结构及隧道结构振动测试,了解地铁运行过程中道床隔振结构的隔振效果的测试,了解过车时产生的振动对隧道结构产生的影响。还成功对公路立交桥的动力特性测试,通过对立交桥梁过车时的应力、振动测试等相关测试,对其作出可靠性的评价。还成功对拜耳公司液压提升泵振动测试。拜耳集团BMSC-TDI NDT/ASC项目自动化精密搅拌泵的叶轮与泵体之间的间隙仅有2~3mm,如果泵在运行过程中产生的变形过大会引起泵体变形,影响泵的正常工作,因此需要对泵体运行过程中进行振动测试,以了解其振动特性,对今后的生产起指导作用。受其委托,宝冶工程技术有限公司组织相关技术人员针对泵体进行认真测试,博得了业主的认可,后续还将有类似项目委托。

新开发了结构健康监测技术。结构健康监测就是通过对结构进行无损检测,实时监控结构的整体行为,对结构的损伤位置和程度进行诊断,对结构的服役情况、可靠性、耐久性和承载能力进行智能评估,为一些处在特殊气候、特殊工作状态下的结构出现严重异常时触发预警信号,为结构的维修、养护与管理决策提供依据和指导。时刻把控结构在正常工作荷载及风载作用下的结构响应和力学状态;结构在突发事件(如地震等严重事故) 之后的损伤情况;结构构件的耐久性,主要是提供构件疲劳状况的真实情况;结构整体的变形情况,如沉降、位移、倾斜等情况;结构所处的环境条件,如温度、湿度、地面运动等。通过实时监测结构在各种环境条件下的结构响应和行为,获取反映结构状况和环境因素的信息,由此分析结构健康状态,评估结构的可靠性。

新开发了大体积混凝土浇筑过程的无线温度监控技术。如今大型现代化工业厂房的重型设备基础、高层建筑、大型桥梁等越来越多,大体积混凝土在建筑工程中被广泛的应用,由于其一次性浇筑量大,工程条件复杂,极易产生温度裂缝影响混凝土的耐久性,一般在大体积浇筑过程中都要通过温度监测来控制温度裂缝的产生。针对这种情况 ,宝冶工程技术有限公司经过调研对传统的测温方法进行了改进,与一些科研院所合作开发了大体积混凝土无线测温系统。该系统温度信息由数据采集发射终端经过无线网络传输到数据接收终端,数据接收终端通过串口和PC机连接,直接把数据传输到PC机上配套显示记录软件,通过软件的人机界面显示当前的温度以及超限报警信息等。此系统已在南京梅钢5号高炉河南安阳3号高炉基础、河北万博广场地板基础混凝土浇筑过程中应用,为工程顺利进行提供了有力的技术保障。

宝冶地基技术在巍巍建筑下“扎根”越来越深,展望未来,定会为国家重大工程建设作出越来越大的贡献。(上海宝冶集团   龚  伟) ②