一、立项背景
针对黄河冲积平原地质精准施工技术研究在国内同行研究中已经取得了一定的进展，1986年石长青在《论黄河冲积平原中、上部的地质—地理背景和区域性土壤改良水文地质条件》一文中详细阐述了地质地理背景、自然地理特点、气候特点、水文特征、地质构造、冲积平原的边界条件，赵建军在《数量化理论在工程地质领域中的应用综述》中详细阐述了数量化理论原理及其发展概况，综述了数量化理论在工程地质领域的应用现状，数量化理论在该领域的应用主要集中在影响因素的识别和提取、建立工程地质预测评价模型、地质因素的判别分析、相关性分析等方面，等等。以上对地质理论研究多，而对地基基础施工工艺研究不足，且国外无对黄河冲积平原地质研究文献，该技术填补了对黄河冲积平原土质地基基础施工理论空白，存在对类似黄河冲积平原土质不均的地基基础施工技术探索、创新的必要性。
二、任务来源
自选课题
三、应用领域
建筑施工领域。
四、技术原理
为填补对黄河冲积平原地质地基基础施工工艺研究不足，且国外无对黄河冲积平原地质研究文献空白，本技术桩基支护通过静力触探技术精准明确设计确定的持力层深度范围，进而明确预制桩桩长取值，，基坑支护创新采用PCMW工法桩施工，即三轴搅拌水泥土桩内插PRC管桩方式形成止水帷幕与垂直支护，配套冠梁、锚索施工，确保支护经济合理、安全高效，并通过综合平面部署，划分垂直支护及土钉墙支护。
1.静力触探技术（Static Cone Penetration Test，简称CPT）是一种广泛应用于土壤工程和地基勘察的原位测试方法。该技术通过将一个带有锥形探头的探杆垂直插入土壤中，测量土壤在不同深度的承载力和土壤性质。静力触探技术在工程勘察中发挥着重要作用，能够有效地提供土壤的力学特性数据，为工程设计和施工提供科学依据。
原理为静力触探技术主要通过将一个锥形探头以恒定速度插入土壤中，同时测量其所需的推力和侧摩擦力。根据这些数据，可以评估土壤的物理和力学性质，如土层的承载力、密实度和摩擦特性等。
2.PCMW工法，是挡土承力与止水相结合、工厂化预制与机械化施工相结合的新型基坑支护技术。是在单排三轴深搅桩中插入大直径预应力管桩，根据基坑开挖深度配置内支撑，形成预应力管桩挡土承力、水泥土止水的复合支护结构(简称PCMW工法)。具有施工速度快、工程质量高、对环境影响小等优点。
3.土钉墙施工技术是一种常用的土木工程支护结构，广泛应用于边坡稳定、基坑支护、地下工程等场合。土钉墙（或称土钉支护墙）是通过在土体中设置土钉（通常是钢筋或其他高强度材料制成的锚杆）来增强土体稳定性和承载能力的一种支护结构。这项技术的原理主要是基于土体的力学和土钉的锚固作用。
五、性能指标
1.桩基施工更精准，预制桩质量合格率95%以上；预制桩节约率6%以上；
2.PCMW工法桩作为垂直支护方式，有效解决传统支护技术面临着施工效率低、质量控制难、环境影响大等问题，引入生态友好的施工技术和方法，减少对环境的负面影响；
3.在成本上，支护成本降低率20%以上，预制桩节约率6%以上，综合成本降低率达到15%以上，降水效率提高20%以上，累计节约成本共计851.6万元。
六、与国内外同类技术比较
在国内，1986年石长青在《论黄河冲积平原中、上部的地质—地理背景和区域性土壤改良水文地质条件》一文中详细阐述了地质地理背景、自然地理特点、气候特点、水文特征、地质构造、冲积平原的边界条件，赵建军在《数量化理论在工程地质领域中的应用综述》中详细阐述了数量化理论原理及其发展概况，综述了数量化理论在工程地质领域的应用现状，数量化理论在该领域的应用主要集中在影响因素的识别和提取、建立工程地质预测评价模型、地质因素的判别分析、相关性分析等方面的研究。以上对地质理论研究多，但国内对于黄河冲积平原地质地基基础施工工艺研究不足，国外无对黄河冲积平原地质研究文献，该技术从技术思路及实践效果方面，提供了新方向，通过不断的技术进步和应用推广，有望在未来的建设项目中发挥更为重要的作用。
该技术针对已施工完成的基坑支护、土方开挖、降水施工、预制桩基施工，灌注桩施工，根据地勘报告，以及施工过程中选取的不同测试方法数据参数对支护、降水、桩基施工进行结果复盘，检验各工序专项施工方案有效性、针对性，实现精准施工，降低了工程风险。
七、技术成熟程度
1.以精准施工为目的，包括地质勘察、桩基施工、地下水控制、基坑支护，对地质勘察所形成报告进而深入分析，针对不同施工内容，选取相应更具针对性的测试方法形成的地质参数作为施工依据。达到地下水控制有效，降水效率提高20%以上。
2.提出创新的轻型动力触探针波速测试方法，结合标准贯入试验、重型圆锥动力触探试验，针对黄河冲积平原砂层分布不均匀的情况进行以墙柱下承台为单位的探测，精准明确设计确定的持力层深度范围，进而明确预制桩桩长取值，采用传统静压桩基施工，确保桩基施工更精准：灌注桩充盈系数1.15之内；预制桩质量合格率95%以上；预制桩节约率6%以上。综合成本降低率达到15%以上。
3.采用PCMW工法桩施工，即三轴搅拌水泥土桩内插PRC管桩方式形成止水帷幕与垂直支护，配套冠梁、锚索施工，确保支护经济合理、安全高效，并通过综合平面部署，划分垂直支护及土钉墙支护，达到支护成本降低率20%以上，使用周期位移不超预警值。
4.通过优化施工工艺流程、采用先进的施工设备和技术，提高地下结构的建造速度和效率。并利用先进的监测技术和信息化管理系统，实时监测地下结构施工过程中的各项参数和质量指标，及时发现和解决问题，确保施工质量和安全。
八、成果创造性、先进性
1.预制桩试桩验证可行性
地勘报告提供建议为采用钻孔灌注桩作为桩基础，项目创新采用预制桩进行试桩施工，根据工程的地质条件、荷载要求等，设计试桩方案，确定试桩的类型、数量、位置和尺寸。将试验结果与设计要求进行对比，评估预制桩的承载能力和变形性能是否符合要求，进而验证预制桩可行性，决定调整桩基设计或施工方案，确保工程的安全性和稳定性。
2.轻型静力触探精准判断桩长及持力层技术
采用轻型动力触探针对黄河冲积平原砂层分布不均匀的情况进行以墙柱下承台为单位的探测，进行标准贯入试验、重型圆锥动力触探试验和波速测试，其中波速测试采用单孔检测法，利用钻孔进行地基土剪切波速测试，精准明确设计确定的持力层深度范围，进而明确预制桩桩长取值，确保施工质量合格、桩长节约、成本降低。
3.桩基扩孔技术
针对轻型静力触探测得的未达到设计预定持力层或无法满足抗抜要求桩长的部位，创新采用桩基扩孔工艺。根据地质条件和桩基设计要求，确定扩孔的直径、深度和数量，选择合适的扩孔工具和设备，如扩孔器、钻机等，使用钻机钻取桩孔，确保孔径和深度符合规范。在扩孔过程中，实时监测孔径、深度等参数，确保符合设计要求。在桩基施工完成后，进行后续的沉降监测，确保桩基的稳定性。
4.创新采用高压旋喷工法桩
因临近项目原案说法放入预钻孔中，启动高压泵，将水泥浆液以高压喷射到土体中，喷射过程中，喷嘴逐渐提升，形成桩体。实现施工速度快、适应性强、环境影响小、承载力高、止水效果好。
5.创新采用PCMW工法桩
挡土承力与止水相结合、工厂化预制与机械化施工相结合的新型基坑支护技术。是在单排三轴深搅桩中插入大直径预应力管桩，根据基坑开挖深度配置内支撑，形成预应力管桩挡土承力、水泥土止水的复合支护结构。达到施工效率高、质量稳定、环境友好，降低成本和施工风险。
九、作用意义
本工程通过该科技推广成功应用，实现了对黄河冲积平原砂层分布不均匀的情况下，精准明确设计确定持力层深度范围，确定预制桩桩长取值，填补了对黄河冲积平原地质地基基础施工工艺研究的空白，大大地缩短了施工工期，同时可有效降低预制桩施工过程的浪费、截桩的损失及人工费，大幅提高预制桩施工一次合格率。科技成果在本工程的推广应用，在对黄河冲积平原地质类似项目，起到了一定的科技示范作用。经测算，通过该技术支护成本降低率20%以上，预制桩节约率6%以上，综合成本降低率达到15%以上，降水效率提高20%以上，一类桩占比90%以上，大幅提高预制桩施工一次合格率。这不仅对于工期、安全、质量具有较高的参考价值，其社会效益显著，具有广阔的推广应用前景。

一、推广应用范围
该技术已成功通过医疗健康科技创新产业园二期项目、济南国际医学中心安置二区保障房建设项目应用于现场指导。采用针对性的静力触探技术进行土壤工程和地基勘察的原位测试方法，高效、连续、不扰动土层的获得指导桩基施工的层底深度、层厚、层底标高、锥尖阻力、侧摩阻力、摩阻比、岩土名称以及对应柱状图、深度、锥尖阻力与侧摩阻力动态曲线、摩阻比动态曲线等数据，提供了连续的土层信息，能够更详细地了解土壤的变化，施工完成后，小应变检测结果为一类桩占比90%以上，大幅提高预制桩施工一次合格率。
二、推广应用前景
对创新采用静力触探技术、PCMW工法桩施工，精准明确设计确定的持力层深度范围，明确预制桩桩长取值，其次降水效果好，基坑开挖至坑底时，未发现明水，有效保障了垫层、防水及筏板施工质量安全。引入生态友好的施工技术和方法，减少对环境的负面影响，展现了良好的应用前景和创新潜力，通过不断的技术进步和应用推广，有望在未来的建设项目中发挥更为重要的作用。
三、推广应用措施
联合勘察单位、八一设计研究院等专业团队，针对已施工完成的基坑支护、土方开挖、降水施工、预制桩基施工，灌注桩施工，根据地勘报告，以及施工过程中选取的不同测试方法数据参数对支护、降水、桩基施工进行结果复盘，检验各工序专项施工方案有效性、针对性。开展地基基础工程施工技术总结，如针对不同分项测试方法与参数选取、桩基施工综合施工技术总结、支护创新施工方法总结。
四、存在问题
在地质勘察方面缺乏经验，对黄河冲积平原地质无可供借鉴经验，缺少相应设施设备，对测试数据缺少判断的知识储备，对地基基础施工的经验多为现场施工质量控制。
五、改进意见
下一步中建八局第一建设有限公司将在黄河冲积平原地质施工总结相关经验，并联合勘察单位、八一设计研究院等专业团队，共同开展研究，借鉴周边类似工地等的施工经验。