長螺旋壓灌樁聯(lián)動(dòng)控制技術(shù)研究

~中建股份公司科研創(chuàng)新計(jì)劃項(xiàng)目建議書項(xiàng)目名稱：長螺旋鉆孔壓灌樁工藝系統(tǒng)中鉆機(jī)與泵的聯(lián)動(dòng)控制技術(shù)研究與工程示范申報(bào)單位：中國建筑股份有限公司技術(shù)中心聯(lián)系電話題負(fù)責(zé)人：白晨光起止年限：2011年01月至2013年12月二O一O年十二月三十日目錄一基本信息 4二經(jīng)費(fèi)預(yù)算表 5三項(xiàng)目可行性報(bào)告 6（一）項(xiàng)目概述 61.項(xiàng)目基本情況 62.項(xiàng)目申報(bào)單位基本情況 63.項(xiàng)目負(fù)責(zé)人基本情況 6（二）項(xiàng)目的可行性分析 71.項(xiàng)目提出的背景 72.相關(guān)領(lǐng)域國內(nèi)外技術(shù)現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢及國內(nèi)現(xiàn)有工作基礎(chǔ) 103.項(xiàng)目實(shí)施的意義與必要性 114.項(xiàng)目實(shí)施的可行性分析 115.項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)與不確定性 13(三)項(xiàng)目實(shí)施的目標(biāo)及主要研究內(nèi)容 131.項(xiàng)目實(shí)施的主要研發(fā)目標(biāo) 132.研究與開發(fā)的具體內(nèi)容 143.項(xiàng)目研究技術(shù)路線 144.項(xiàng)目的技術(shù)關(guān)鍵，包括技術(shù)難點(diǎn)、創(chuàng)新點(diǎn) 145.可能獲得的成果和知識(shí)產(chǎn)權(quán) 15(四)項(xiàng)目投資預(yù)算、資金籌措及來源渠道 151.經(jīng)費(fèi)預(yù)算 152.主要經(jīng)費(fèi)預(yù)算說明 153.大額費(fèi)用明細(xì)單 16（五）技術(shù)、經(jīng)濟(jì)效益分析 161.技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益分析（經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、環(huán)境） 162.推廣應(yīng)用前景分析 173.對公司提高經(jīng)營業(yè)績的作用 18（六）項(xiàng)目進(jìn)度安排 181.項(xiàng)目研究完成年限 182.項(xiàng)目分階段任務(wù)安排 18（七）項(xiàng)目的組織管理及相關(guān)保障、支撐條件 181.項(xiàng)目的組織構(gòu)架管理措施 182.主要研發(fā)團(tuán)隊(duì)人員情況表 203.已作的相關(guān)工作 204.項(xiàng)目實(shí)施的物資條件 21（八）主要結(jié)論 21（九）、申報(bào)單位科技主管部門意見（并加蓋公章） 21附件0：長螺旋鉆孔壓灌樁工藝圖片附件1：設(shè)備費(fèi)--購置/試制設(shè)備預(yù)算明細(xì)表附件2：材料費(fèi)預(yù)算明細(xì)表附件3：產(chǎn)品中間試驗(yàn)、工藝裝備開發(fā)費(fèi)預(yù)算明細(xì)表一基本信息項(xiàng)目名稱長螺旋鉆孔壓灌樁工藝系統(tǒng)中鉆機(jī)與泵的聯(lián)動(dòng)控制技術(shù)研究與工程示范建議單位中國建筑股份有限公司技術(shù)中心所屬領(lǐng)域地基基礎(chǔ)主要研究內(nèi)容（100字以內(nèi)）(1)鉆機(jī)-泵無線聯(lián)動(dòng)控制模式與系統(tǒng)研究(2)混凝土壓灌方量與地下土層性質(zhì)、土層含水量、混凝土輸送壓力關(guān)系研究(3)泵壓混凝土方量控制子系統(tǒng)研究(4)鉆機(jī)桅桿垂直度控制子系統(tǒng)研究(5)鉆機(jī)成孔深度控制子系統(tǒng)研究(6)施工記錄自動(dòng)采集、存儲(chǔ)與傳輸子系統(tǒng)研究主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)（100字以內(nèi)）(1)解決我國目前這種打樁工藝質(zhì)量控制上存在的問題；(2)解決我國目前這種打樁工藝上材料浪費(fèi)、影響環(huán)境的問題；(3)改進(jìn)設(shè)備一套（含有3項(xiàng)以上專利或核心技術(shù)）；(4)示范工程2項(xiàng)或以上；(5)編寫企業(yè)工法1項(xiàng)；(6)發(fā)表論文3篇以上。創(chuàng)新點(diǎn)及可能獲得的成果和知識(shí)產(chǎn)權(quán)創(chuàng)新點(diǎn)：長螺旋鉆孔壓灌樁工藝系統(tǒng)中鉆機(jī)-泵聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)可獲得的成果和知識(shí)產(chǎn)權(quán)：研究報(bào)告、工法、專利及論文等。經(jīng)費(fèi)概算總投資228萬其中自籌資金萬完成年限2013年12月申報(bào)日期2010年12月二經(jīng)費(fèi)預(yù)算表單位：萬元序號(hào)預(yù)算科目名稱合計(jì)財(cái)政經(jīng)費(fèi)中建股份經(jīng)費(fèi)自籌經(jīng)費(fèi)1一、經(jīng)費(fèi)支出（合計(jì)）22822821、設(shè)備費(fèi)1301283（1）購置設(shè)備費(fèi)1081084（2）試制設(shè)備費(fèi)20205（3）設(shè)備租賃費(fèi)（或折舊）2262、材料費(fèi)202073、產(chǎn)品中間試驗(yàn)、工藝裝備開發(fā)費(fèi)（包括測試化驗(yàn)費(fèi)）151584、燃料動(dòng)力費(fèi)44128、出版/文獻(xiàn)/信息傳播/知識(shí)產(chǎn)權(quán)事務(wù)費(fèi)55139、人員費(fèi)32321410、成果論證、評(píng)審、驗(yàn)收費(fèi)（會(huì)議費(fèi)、專家咨詢費(fèi)等）10101511、軟件購置攤銷費(fèi)001612、差旅費(fèi)12121713、管理費(fèi)03018二、經(jīng)費(fèi)來源（合計(jì)）228228191、中建股份經(jīng)費(fèi)資助228228202、自籌經(jīng)費(fèi)來源00（1）其他財(cái)政撥款（2）單位自有貨幣資金（3）其他資金三項(xiàng)目可行性報(bào)告（一）項(xiàng)目概述1.項(xiàng)目基本情況項(xiàng)目名稱：長螺旋鉆孔壓灌樁工藝系統(tǒng)中鉆機(jī)與泵的聯(lián)動(dòng)控制技術(shù)研究與工程示范項(xiàng)目類型：地基基礎(chǔ)示范工程：中建系統(tǒng)或其他系統(tǒng)的項(xiàng)目2.項(xiàng)目申報(bào)單位基本情況中建股份公司技術(shù)中心是中國建筑股份有限公司下設(shè)的一個(gè)綜合研究中心，建立于1999年，2007年被國家發(fā)改委等部門確認(rèn)為國家級(jí)技術(shù)中心，目前下設(shè)結(jié)構(gòu)工程、巖土工程、材料與環(huán)境工程、智能化和設(shè)備工程等五個(gè)研究部門，一個(gè)博士后流動(dòng)站，擁有專職研究人員50多人，高級(jí)工程師有23人，博士學(xué)歷8人。股份公司技術(shù)中心，斥資500余萬元于2008年12月建成了行業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的土木工程仿真與計(jì)算中心；硬件配置為：1臺(tái)HP內(nèi)存128GB/8CUP的服務(wù)器、2臺(tái)工作站、7臺(tái)高性能計(jì)算機(jī)；擁有大型通用有限元計(jì)算分析軟件ANSYS、ABAQUS，同時(shí)還擁有內(nèi)嵌規(guī)范的大型有限元結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析軟件SAP2000、MIDAS/GEN等?？捎糜诮ㄖr土、結(jié)構(gòu)、橋梁、水工、市政、抗震與防災(zāi)減災(zāi)等工程的有關(guān)設(shè)計(jì)計(jì)算、施工仿真模擬和科學(xué)研究等方面。目前，技術(shù)中心斥資上億元，已經(jīng)啟動(dòng)股份公司技術(shù)中心試驗(yàn)室的建設(shè)工作。3.項(xiàng)目負(fù)責(zé)人基本情況姓名年齡性別職稱專業(yè)單位/職務(wù)畢業(yè)院校白晨光48男高級(jí)工程師巖土工程中建股份技術(shù)中心巖土中心主任北京科技大學(xué)特長巖土工程專業(yè)設(shè)計(jì)與施工技術(shù)、項(xiàng)目管理；國家注冊土木工程師（巖土）、國家注冊一級(jí)建造師。管理能力重點(diǎn)高校工作8年（教學(xué)與科研），國家某部委工業(yè)勘察設(shè)計(jì)研究院工作8年（設(shè)計(jì)、施工、管理），某建筑集團(tuán)公司工作6年（設(shè)計(jì)、施工、管理）。期間曾經(jīng)擔(dān)任過項(xiàng)目總工、項(xiàng)目經(jīng)理、主任工程師、某部委基礎(chǔ)施工總隊(duì)施工處處長、某部委勘察設(shè)計(jì)研究院副總工程師、某集團(tuán)巖土工程部經(jīng)理兼副總工程師等職務(wù)。聯(lián)系方式電話13501106212；傳真箱：bcg63@（二）項(xiàng)目的可行性分析1.項(xiàng)目提出的背景1.1長螺旋鉆孔壓灌樁工藝市場應(yīng)用狀況長螺旋鉆孔壓灌樁工藝是我國目前應(yīng)用較廣的一種成樁工藝,最初是由建筑地基處理“水泥粉煤灰碎石樁（CFG樁）”工藝發(fā)展演變而來的。目前，這種工藝不僅廣泛用在房建領(lǐng)域中的高層建筑復(fù)合地基處理上，根據(jù)調(diào)查，北京、河北地區(qū)高層住宅樓地基加固幾乎100%采用這種工藝，此外，隨著近年來高速鐵路的發(fā)展，CFG樁也應(yīng)用在了變形要求較嚴(yán)的路基加固上，例如京滬高速鐵路、武廣高速鐵路、哈大鐵路、石武客運(yùn)專線等的路基加固全部采用了這種工藝打樁加固地基。這種工藝已經(jīng)寫入中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》（JGJ79-2002）這種工藝除了在地基中打入灌注混凝土素樁和原地基土形成復(fù)合地基應(yīng)用外，近年來，通過改進(jìn)，這種施工工藝又演變了一種新的工藝，即后插鋼筋籠工藝，目前已經(jīng)廣泛用高層建筑樁基礎(chǔ)以及基坑支護(hù)護(hù)坡樁施工工藝上上。這種工藝已經(jīng)寫入中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》（JGJ94-2008）據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，全國范圍內(nèi)使用該工藝的設(shè)備市場擁有量達(dá)到了千套以上，每年施工方量達(dá)到了百萬立方米以上。1.2長螺旋鉆孔壓灌樁工藝簡介長螺旋鉆孔壓灌樁工藝設(shè)備系統(tǒng)主要由長螺旋鉆機(jī)和混凝土輸送泵組成，見下圖1，工藝過程如圖2。圖1長螺旋鉆孔壓灌樁設(shè)備系統(tǒng)鉆機(jī)就位、鉆孔，至設(shè)計(jì)深度商砼罐車就位提升鉆桿，直至地面混凝土泵輸送鉆機(jī)就位、鉆孔，至設(shè)計(jì)深度商砼罐車就位提升鉆桿，直至地面混凝土泵輸送鉆桿提升和泵壓混凝土，二者控制參數(shù)協(xié)調(diào)，直到灌到設(shè)計(jì)標(biāo)高目前存在的問題：這兩個(gè)設(shè)備在成樁初始、中間和結(jié)尾三個(gè)過程中的“提與壓”的聯(lián)動(dòng)控制目前靠經(jīng)驗(yàn)，造成質(zhì)量、浪費(fèi)若干問題?；炷翂喝脬@桿提升關(guān)鍵過程存在問題圖2長螺旋鉆孔壓灌樁工藝1.3問題的提出這兩個(gè)設(shè)備在成樁初始、中間和結(jié)尾三個(gè)過程中的“提與壓”的聯(lián)動(dòng)控制目前實(shí)施中主要靠操作人員覺悟和經(jīng)驗(yàn)來控制，即完全依靠人的主觀性來控制，這樣，在施工控制上，就會(huì)存在風(fēng)險(xiǎn)，造成質(zhì)量、浪費(fèi)若干問題。下面作一具體分。首先，我們分析一下國家或行業(yè)規(guī)范對該工藝是怎么要求的。前面已提到，這種工藝已寫入《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》（JGJ79-2002，）、《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》（JGJ94-2008）以及許多省市中地方標(biāo)準(zhǔn)中，按照其施工工藝（見前面圖2），關(guān)鍵項(xiàng)是長螺旋鉆機(jī)提升動(dòng)作以及提升速度和混凝土輸送泵動(dòng)作以及壓入混凝土量的協(xié)調(diào)。首先，我們來看看規(guī)范是怎么說的?！督ㄖ鼗幚砑夹g(shù)規(guī)范》第9部分“水泥粉煤灰碎石樁法”9.3“施工”中9.3.2中第2條作了這樣的規(guī)定：“長螺旋鉆孔、管內(nèi)泵壓混合料成樁施工在鉆至設(shè)計(jì)深度后，應(yīng)準(zhǔn)確掌握提拔鉆桿的時(shí)間，混合料泵送量應(yīng)與拔管速度相配合，遇到飽和砂土或飽和粉土層，不得停泵侍料”；在《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》中6.4“長螺旋鉆孔壓灌樁”6.4.9中的規(guī)定“鉆桿的提升速度應(yīng)根據(jù)土層情況而確定，且應(yīng)與混泥土泵送量相匹配，保證管內(nèi)有一定高度的混凝土”，同樣各地方標(biāo)準(zhǔn)規(guī)程也基本都是這樣規(guī)定的。顯然，這樣的配合是很重要的，規(guī)范都以“應(yīng)”道理表現(xiàn)了出來。那么，形成這樣工藝的兩種設(shè)備長螺旋鉆機(jī)和混凝土輸送泵目前又是如何滿足上述“應(yīng)”道理的呢？首先，這種工藝的兩種設(shè)備并不是一家設(shè)備制造單位為了這個(gè)工藝而研制的，而是長螺旋制造廠家根據(jù)這種工藝的需求而將傳統(tǒng)長螺旋鉆機(jī)改進(jìn)的，混凝土泵使用標(biāo)準(zhǔn)型號(hào)。根據(jù)目前對這兩種設(shè)備的實(shí)踐，兩個(gè)設(shè)備的動(dòng)作的聯(lián)動(dòng)沒有內(nèi)部控制機(jī)構(gòu)，完全是靠兩個(gè)設(shè)備操作人員的現(xiàn)場“傳送指令”實(shí)現(xiàn)的；那么，我們再看看現(xiàn)場實(shí)際工施工環(huán)境特點(diǎn):(1)兩個(gè)設(shè)備位置關(guān)系：一般來說，鉆機(jī)和泵相距較遠(yuǎn)，距離最遠(yuǎn)可達(dá)百米，許多情況下還不在一個(gè)平面，高差一般為基坑深度，一般7~12米左右。設(shè)備間通過金屬管路和高壓軟管連接；(2)作業(yè)特點(diǎn)：從混凝土泵節(jié)點(diǎn)以后，混凝土的輸送完全是封閉盲送狀態(tài)，中間泵的操作人員與鉆機(jī)操作人員的配合完全是靠喊話或吹哨實(shí)現(xiàn)；且一般情況下打樁24小時(shí)連續(xù)作業(yè)，不中斷；(3)作業(yè)環(huán)境：露天作業(yè)，夜間照明度差，鉆機(jī)周邊作業(yè)環(huán)境惡劣，操作人員兩班倒，工作時(shí)間10個(gè)小時(shí)以上。(4)混凝土供給：一般由商業(yè)混凝土公司提供，運(yùn)送方式是混凝土罐車運(yùn)送，共給連續(xù)性不具有保障。由此可見，在這樣的設(shè)備和現(xiàn)場施工環(huán)境條件下，完全是靠人工“經(jīng)驗(yàn)+覺悟”去實(shí)現(xiàn)“應(yīng)”道理，對于復(fù)雜多變地下環(huán)境、惡劣的施工作業(yè)環(huán)境和我國目前該類施工作業(yè)人員水平低下的現(xiàn)狀來說，很難科學(xué)有效地去實(shí)現(xiàn)這種傳送指令的，既然脫離了科學(xué)的控制手段，必然導(dǎo)致如下問題的頻繁發(fā)生：(1)混凝土沒有到達(dá)管底或管內(nèi)混凝土量沒有達(dá)到要求，就開始提鉆桿，導(dǎo)致樁端承流沙層塌落，不利于樁端載力的提高；(2)提升鉆桿過快，就可能產(chǎn)生縮頸斷樁或樁徑偏小而達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。此種情況當(dāng)檢查出來時(shí)，就形成了工程質(zhì)量事故，造成經(jīng)濟(jì)損失；當(dāng)檢查不出來的時(shí)候，就會(huì)埋伏下工程質(zhì)量隱患；(3)無灰提鉆，發(fā)生上述第2種問題；(4)拔管過慢又會(huì)造成水泥漿分布不均，樁身強(qiáng)度不足或形成混合料離析現(xiàn)象，導(dǎo)致樁身強(qiáng)度不足或管路杜塞，形成資源的浪費(fèi)；(5)樁頂灌注不能很好控制，導(dǎo)致超灌，資源浪費(fèi)；或少灌，導(dǎo)致樁的質(zhì)量問題；2.相關(guān)領(lǐng)域國內(nèi)外技術(shù)現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢及國內(nèi)現(xiàn)有工作基礎(chǔ)長螺旋鉆機(jī)與混凝土泵成樁灌注成樁工藝屬于我國獨(dú)創(chuàng)的一種工藝技術(shù)，它是從傳統(tǒng)長螺旋設(shè)備發(fā)展過來的，從上述背景論述看，這項(xiàng)工藝的設(shè)備系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)控制技術(shù)幾乎為零，這種現(xiàn)象也是我國自行研制的巖土施工設(shè)備普遍存在的弱項(xiàng)，導(dǎo)致了我國大多數(shù)國產(chǎn)巖土工程設(shè)備在工程施工應(yīng)用中停留在“經(jīng)驗(yàn)+覺悟”式的水平，相應(yīng)的國家或行業(yè)“規(guī)程或規(guī)范”中提出的“應(yīng)”道理無法保證。國外在研制巖土工程施工設(shè)備的時(shí)候，非常重視設(shè)備的智能信息化。鉆機(jī)的智能化控制主要表現(xiàn)在以下：鉆桅垂直度自動(dòng)檢測控制技術(shù)；鉆機(jī)觸地主卷揚(yáng)停機(jī)自動(dòng)監(jiān)測技術(shù)；鉆機(jī)回位自動(dòng)控制技術(shù)；鉆孔深度自動(dòng)檢測、顯示和記錄技術(shù)；鉆孔速度及扭矩自適應(yīng)控制技術(shù)；智能故障診斷；自動(dòng)控制顯示關(guān)鍵技術(shù)這些技術(shù)，目前國外一些大的旋挖鉆機(jī)制造公司把這些技術(shù)都作為了鉆機(jī)的常規(guī)必備技術(shù)，這些大公司有德國的寶峨公司、利勃海爾公司，意大利的MATI公司、土力公司、CMV公司等?？上驳氖悄壳拔覈囊恍┐蟮男阢@機(jī)公司也具備了這些技術(shù)，例如天津?qū)毝?、三一重工、徐工科技、宇通重工公司等。無疑，這些公司的先進(jìn)控制技術(shù)為本課題的實(shí)施起到了引領(lǐng)的作用。目前，我們收集了大量不同地層條件下混凝土的灌注量施工資料以及目前先進(jìn)的旋挖鉆機(jī)自動(dòng)控制技術(shù)。3.項(xiàng)目實(shí)施的意義與必要性通過項(xiàng)目的研究，完善現(xiàn)有長螺旋鉆孔壓灌樁工藝上存在的缺陷，消除目前存在的“經(jīng)驗(yàn)+覺悟”施工管理模式，采用科學(xué)的控制技術(shù)，真正實(shí)現(xiàn)《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》、《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》規(guī)范中對該工藝要求的“應(yīng)”道理，具體表現(xiàn)為：改善操作者作業(yè)環(huán)境，減輕作業(yè)人員工作強(qiáng)度；提高打樁作業(yè)質(zhì)量和工作效率；減少混凝土的浪費(fèi)和超灌混泥土垃圾的處理，節(jié)能環(huán)保，綠色施工；提高鉆機(jī)的自動(dòng)化程度及智能化水平，增加鉆機(jī)操作的可靠性，降低維護(hù)成本。為我國巖土工程自主研發(fā)的施工設(shè)備實(shí)現(xiàn)智能化提供和積累經(jīng)驗(yàn)。4.項(xiàng)目實(shí)施的可行性分析4.1符合國家政策導(dǎo)向這項(xiàng)技術(shù)的一個(gè)重要意義就是可節(jié)約施工過程中混凝土材料，減少建筑垃圾的產(chǎn)生。為此，在建筑業(yè)中發(fā)展綠色技術(shù),對中國的可持續(xù)發(fā)展起著重要的作用。為此,我國政府出臺(tái)了一系列法規(guī),大力提倡以“四節(jié)一環(huán)?！睘橹匾獌?nèi)容的綠色建筑施工技術(shù)。2004年,建設(shè)部和科技部開始組織實(shí)施國家“十五”科技攻關(guān)計(jì)劃項(xiàng)目“綠色建筑關(guān)鍵技術(shù)研究”,重點(diǎn)研究我國的綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)導(dǎo)則,開發(fā)符合綠色建筑標(biāo)準(zhǔn)的具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的關(guān)鍵技術(shù)和成套設(shè)備,并力求通過系統(tǒng)的技術(shù)集成和工程示范,形成我國綠色建筑核心技術(shù)的研究開發(fā)基地和自主創(chuàng)新體系。這些標(biāo)準(zhǔn)與政策的頒布實(shí)施為本項(xiàng)目的開展提供了良好的政策條件。4.2技術(shù)基礎(chǔ)和研發(fā)團(tuán)隊(duì)中建股份公司技術(shù)中心本部下設(shè)結(jié)構(gòu)工程、巖土工程、材料工程、模架工程、工程智能化5個(gè)專業(yè)研究中心。本項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)工作涉及到2個(gè)專業(yè)，巖土工程和機(jī)械自動(dòng)控制。巖土工程研究中心高級(jí)研究人員有博士2名、碩士4名，其中，高級(jí)職稱4名，國家注冊巖土工程師2名，相繼完成了城市地下水抽降自動(dòng)控制系統(tǒng)、基坑支撐變形液壓伺服控系統(tǒng)等研究課題。課題負(fù)責(zé)人白晨光以前已經(jīng)做了本項(xiàng)目的課題研究的一部分內(nèi)容，具有了一定的基礎(chǔ)工作；工程智能化研究中心高級(jí)研究人員有8名，博士高級(jí)職稱以上有6名，已陸續(xù)完成了一些機(jī)、電、液相關(guān)方面的項(xiàng)目，課題主要人員韋永斌目前負(fù)責(zé)著國家財(cái)政項(xiàng)目“大型工程施工垂直運(yùn)輸設(shè)備安全測控技術(shù)研究與工程示范”、“建筑節(jié)能測試與評(píng)價(jià)智能系統(tǒng)開發(fā)與工程示范”。此外，我們技術(shù)中心和社會(huì)知名大學(xué)科研機(jī)構(gòu)有著緊密的合作，例如清華大學(xué)、北京工業(yè)大學(xué)等。在研發(fā)硬件上，技術(shù)中心投資500余萬元于2008年12月建成了行業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的計(jì)算中心；硬件件配置為：1臺(tái)HP內(nèi)存128GB/CUP64Ghz的服務(wù)器、2臺(tái)工作站、7臺(tái)高性能計(jì)算機(jī)；擁有大型通用有限元計(jì)算分析軟件ANSYS/MECHENICAL-U、ANSYSL/LS-DYNA、ABAQUS/STANDARD/EXPLICIT。之外，其他試驗(yàn)設(shè)備我們有合作院校的支持。4.3經(jīng)費(fèi)技術(shù)中心是股份有限公司下屬專業(yè)研究中心，目前研究經(jīng)費(fèi)主要來自股份公司和國家科技資助。本項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)需要股份公司全額資助?？梢钥隙ǖ氖牵卷?xiàng)目研究成果應(yīng)用于實(shí)踐，經(jīng)濟(jì)效益會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于課題的投入。5.項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)與不確定性根據(jù)長螺旋鉆孔壓灌樁工藝系統(tǒng)中存在的問題，有針對性地進(jìn)行研究，對工藝和設(shè)備系統(tǒng)進(jìn)行智能化，以解決這些問題。主要涉及到巖土、機(jī)械液壓、電氣自動(dòng)化、計(jì)算機(jī)、通訊技術(shù)等幾個(gè)專業(yè)。首先我們具備這些專業(yè)的研究人員；第二，目前國外進(jìn)口的相近的鉆機(jī)設(shè)備已經(jīng)使用了這些技術(shù)；因此，在技術(shù)層次上，不存在風(fēng)險(xiǎn)。此外，在經(jīng)費(fèi)方面，項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)由股份公司保障；在管理方面，項(xiàng)目負(fù)責(zé)人白晨光在大學(xué)、勘察設(shè)計(jì)院以及施工公司工作過，具有一定的研發(fā)、施工和管理經(jīng)驗(yàn)，此外，中建股份公司技術(shù)中心有完善的結(jié)構(gòu)體制和相應(yīng)科技項(xiàng)目管理辦法與制度。因此，在研究經(jīng)費(fèi)和項(xiàng)目管理上，該項(xiàng)目也不存在風(fēng)險(xiǎn)(三)項(xiàng)目實(shí)施的目標(biāo)及主要研究內(nèi)容1.項(xiàng)目實(shí)施的主要研發(fā)目標(biāo)項(xiàng)目總體目標(biāo)：長螺旋鉆孔壓灌樁工藝設(shè)備系統(tǒng)中鉆機(jī)與泵的聯(lián)動(dòng)控制關(guān)鍵技術(shù)，提高施工質(zhì)量，減少施工過程中的混凝土浪費(fèi)與建筑垃圾的產(chǎn)生。階段性目標(biāo)：第一階段：2011年1月-2011年6月，調(diào)研，形成課題研究總體方案，完成開題工作。第二階段：2011年7月-2012年9月，按照上述總體計(jì)劃，完成關(guān)鍵技術(shù)開發(fā)、設(shè)計(jì)、設(shè)備改造工作。第三階段：2012年10月-2012年12月，完成設(shè)備調(diào)試、試運(yùn)轉(zhuǎn)。第四階段：2013年1月-2013年10月，完成2項(xiàng)工程示范，并就存在的問題進(jìn)行整改。第五階段：2013年11月-2013年12月，資料整理、編寫報(bào)告，組織項(xiàng)目結(jié)題。2.研究與開發(fā)的具體內(nèi)容（1）長螺旋鉆孔壓灌樁工藝成套設(shè)備研究總體方案的設(shè)計(jì)：進(jìn)一步收集國際國內(nèi)的該類工程設(shè)備的技術(shù)參數(shù)、運(yùn)行情況等記錄，通過數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)存在問題的主要因素，制定嚴(yán)密的對策，確定方案解決和優(yōu)化的思路。（2）長螺旋鉆孔壓灌樁混凝土灌入量與地下土層性質(zhì)、含水量、泵壓力關(guān)系的研究：實(shí)踐證明，在保證樁的承載力質(zhì)量的情況下，不同的地下環(huán)境（土層類型和含水量），成樁所需的混凝土量是不一樣的，及充盈系數(shù)不一樣，這樣需要從理論和實(shí)際工程資料上進(jìn)行分析與研究，確定出不同類型的地下環(huán)境應(yīng)該保證的最小充盈系數(shù)，為下一步控制系統(tǒng)提供控制參數(shù)。（3）長螺旋鉆孔壓灌樁工藝成套設(shè)備控制技術(shù)的開發(fā)，包括：鉆機(jī)-泵無線聯(lián)動(dòng)控制模式與系統(tǒng)（包括初始聯(lián)動(dòng)、中間聯(lián)動(dòng)和后期聯(lián)動(dòng)）、混凝土壓灌方量控制與采集系統(tǒng)、鉆機(jī)成孔深度控制與采集系統(tǒng)、鉆機(jī)桅桿垂直度控制與采集系統(tǒng)、鉆機(jī)作業(yè)記錄自動(dòng)采集與傳輸系統(tǒng)、鉆機(jī)操作室控制面板與顯示系統(tǒng)。形成關(guān)鍵技術(shù)，繪制一套設(shè)計(jì)圖紙。（4）長螺旋鉆孔壓灌樁工藝成套設(shè)備改造與調(diào)試：將上述研究成果應(yīng)用于現(xiàn)有的一套設(shè)備系統(tǒng)，進(jìn)行改造、調(diào)試，形成一套含有研究成果的工藝系統(tǒng)，達(dá)到工程示范目的。（5）具有本項(xiàng)目科研成果的長螺旋鉆孔壓灌樁工藝成套設(shè)備的工程示范：通過2項(xiàng)或以上的工程示范，驗(yàn)證本項(xiàng)科技成果，為結(jié)題和后面的推廣應(yīng)用做好工作。3.項(xiàng)目研究技術(shù)路線長螺旋鉆孔壓灌樁工藝成套設(shè)備工藝中存在問題的剖析、歸納總結(jié)，制定總體研究方案→對方案中關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究→根據(jù)編制的方案和研究的成果，對設(shè)備進(jìn)行加工改造和調(diào)試，編寫設(shè)備操作規(guī)程→工程示范。4.項(xiàng)目的技術(shù)關(guān)鍵，包括技術(shù)難點(diǎn)、創(chuàng)新點(diǎn)（1）課題總體研究設(shè)計(jì)方案，是本項(xiàng)目研究的關(guān)鍵；（2）鉆機(jī)與泵的聯(lián)動(dòng)控制技術(shù)，是本項(xiàng)目的關(guān)鍵點(diǎn)和創(chuàng)新點(diǎn)；（3）成樁混凝土灌入量與地下土層類型、含水量關(guān)系的研究，是本課題的難點(diǎn)之一；（4）上述要研究的各子系自動(dòng)控制傳感器、控制器的開發(fā)技術(shù)與軟件開發(fā)是本課題的難點(diǎn)之二；5.可能獲得的成果和知識(shí)產(chǎn)權(quán)項(xiàng)目完成后，將提供如下具體成果：（1）綜合研究報(bào)告，1項(xiàng)；（2）規(guī)范，1項(xiàng)（3）工法，1項(xiàng)；（4）設(shè)備，1套；（5）專利：3項(xiàng)或以上；（6）論文：2篇或以上；（7）人才：為解決巖土工程施工設(shè)備培養(yǎng)研發(fā)技術(shù)人才，5人以上。(四)項(xiàng)目投資預(yù)算、資金籌措及來源渠道1.經(jīng)費(fèi)預(yù)算根據(jù)項(xiàng)目的研究內(nèi)容與目標(biāo)，本研究項(xiàng)目預(yù)算228萬元，全部來自股份公司，詳見第5頁“經(jīng)費(fèi)預(yù)算表”。2.主要經(jīng)費(fèi)預(yù)算說明1)購置設(shè)備費(fèi)：108萬元，包括1臺(tái)25米長螺旋鉆機(jī)和1臺(tái)HBT60型混凝土輸送泵；2)試制設(shè)備費(fèi)：20萬元，包括設(shè)備配件、電子器件等費(fèi)用，設(shè)備測試手段的購置費(fèi)，工藝規(guī)程制定費(fèi)等3)材料費(fèi)：20萬元，包括設(shè)備試制過程使用的電纜、鋼板、電子控制元件等原材料費(fèi)用。4)產(chǎn)品中間試驗(yàn)費(fèi)用：11萬元，包括第三方檢測費(fèi)用、設(shè)備運(yùn)輸費(fèi)用、試驗(yàn)所用混凝土材料、試驗(yàn)場地租用費(fèi)用等。5)燃料動(dòng)力費(fèi)：4萬元，包括設(shè)備試制過程中發(fā)生的電、油等費(fèi)用。6)人員費(fèi)：32萬元，本項(xiàng)費(fèi)用僅指設(shè)備研制、試制和工程示范過程中聘用的輔助人員的工資，不包括技術(shù)中心編制內(nèi)的正式員工工資（8人）和北京工業(yè)大學(xué)合作單位的人員。輔助人員平均按照3人考慮，項(xiàng)目歷時(shí)3年，工資按照每月3000，則輔助人員總費(fèi)用=3×0.3×12×3=32.4萬；7)成果論證、評(píng)審、驗(yàn)收費(fèi)等：10萬元，根據(jù)以往項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)支出確定。8)差旅費(fèi)：12萬元，8人，平均按照每人3次出差，每次5000元，則差旅費(fèi)=8×0.5×3=12萬。3.大額費(fèi)用明細(xì)單詳見附件1、2、3（五）技術(shù)、經(jīng)濟(jì)效益分析1.技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益分析（經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、環(huán)境）1.1經(jīng)濟(jì)效益分析：對給定樁設(shè)計(jì)條件下，長螺旋鉆孔壓灌樁工藝成套設(shè)備中安裝了的灌注量控制系統(tǒng)，經(jīng)濟(jì)效益表現(xiàn)在：(1)減少超灌混凝土浪費(fèi)。由于樁頂在地面下每一深度，操作人員在灌注結(jié)束之前，他是不知道樁頂具體位置的，他只能根據(jù)經(jīng)驗(yàn)判斷來確定樁頂標(biāo)高，一般情況下，為了滿足樁頂標(biāo)高的設(shè)計(jì)要求，操作人員一般保守，即多灌注一些。根據(jù)統(tǒng)計(jì)，每根樁平均超灌量約0.4m，照一個(gè)單體高層平均700根樁計(jì)算，可節(jié)約280米，相應(yīng)節(jié)約的方量35立方（樁直徑400mm）和79立方（樁直徑600mm）；(2)減少堵管次數(shù)導(dǎo)致的混凝土浪費(fèi)。長螺旋鉆孔壓灌樁工藝堵管原因之一就是鉆桿提升不正確或提速速度與灌入量不匹配造成的，堵管一次，管路拆卸必然要損失混凝土。(3)鉆機(jī)工作效率和施工質(zhì)量提高，間接提高了經(jīng)濟(jì)效益。表現(xiàn)在2個(gè)方面，一是系統(tǒng)的先進(jìn)技術(shù)，可以提高人員的效率，減少作業(yè)過程中的發(fā)生問題，如堵管問題，單位時(shí)間內(nèi)成樁數(shù)量提高；第二，消除樁的質(zhì)量（如縮頸、斷樁等）問題，避免后期的處理費(fèi)用。1.2社會(huì)效益分析前面已經(jīng)論述，長螺旋鉆孔壓灌樁工藝現(xiàn)在廣泛用在了地基處理和樁基礎(chǔ)施工上，目前的鉆桿提升和泵灌注的混凝土量的二者關(guān)系全靠操作人員的經(jīng)驗(yàn)控制，一旦配合出現(xiàn)問題，就有可能導(dǎo)致樁的縮頸或斷樁現(xiàn)象，當(dāng)這種嚴(yán)重的質(zhì)量問題在最終驗(yàn)收發(fā)現(xiàn)不了的時(shí)候，就會(huì)買下隱患，最終造成社會(huì)問題。其次，這種工藝已寫入《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》（JGJ79-2002，）、《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》（JGJ94-2008）以及許多省市中地方標(biāo)準(zhǔn)中，這些規(guī)范中也寫了關(guān)鍵操作項(xiàng)的規(guī)定，然而，這些規(guī)定對目前現(xiàn)有系統(tǒng)設(shè)備來說，是做不到的。為此，如果進(jìn)行了這項(xiàng)研究工作，取得預(yù)期的成果，就可將規(guī)范的規(guī)定付諸實(shí)現(xiàn)。1.3環(huán)境效益分析采用這項(xiàng)技術(shù)，環(huán)境效益分析可以表現(xiàn)在兩個(gè)方面。一是從大的方面來說，由于節(jié)約了材料（水泥、沙、石、水等），自然就相應(yīng)減少了開采環(huán)節(jié)帶來的環(huán)境問題和生產(chǎn)過程中的造成的碳排放空氣污染問題；二是從局部來說，這種工藝造成的浪費(fèi)：超灌和堵管，并不進(jìn)入工程實(shí)體，而是要鑿除掉，作為建筑垃圾，傾倒在城市邊緣（目前一般做法），加重城市環(huán)境污染。采用本課題的研究成果，有助于城市環(huán)境改善，起到綠色施工作用。2.推廣應(yīng)用前景分析長螺旋鉆孔壓灌樁工藝應(yīng)用目前已遍布全國，據(jù)調(diào)查，現(xiàn)有的這類設(shè)備保守估計(jì)數(shù)量約上千套，具有廣泛的市場推廣前景。有兩種推廣方式，一是股份公司技術(shù)中心承接設(shè)備技術(shù)改造業(yè)務(wù)，按照每套設(shè)備改造費(fèi)用13萬元（設(shè)備總價(jià)約130萬元的10%），利潤20%計(jì)算，即具有13000萬的市場，利潤可達(dá)2600萬；二是轉(zhuǎn)讓技術(shù)或合作參股，目前在河南，山東、河北、蘭州等10多個(gè)地方地均有這種類設(shè)備的工廠。3.對公司提高經(jīng)營業(yè)績的作用有兩個(gè)作用，一是形成的研究成果，例如關(guān)鍵技術(shù)、工法、專利等應(yīng)用于以后的類似工程，可以提高工程施工質(zhì)量，降低施工作業(yè)成本；此外，通過展示我們專業(yè)的研究成果，宣傳總公司，樹立公司的形象，提升公司的競爭力。（六）項(xiàng)目進(jìn)度安排1.項(xiàng)目研究完成年限本項(xiàng)目歷時(shí)3年，2011年1月～2013年12月。2.項(xiàng)目分階段任務(wù)安排第一階段：2011年1月-2011年6月，調(diào)研，形成課題研究總體方案，完成開題工作。第二階段：2011年7月-2012年9月，按照上述總體計(jì)劃，完成關(guān)鍵技術(shù)開發(fā)、設(shè)計(jì)、設(shè)備改造工作。第三階段：2012年10月-2012年12月，完成設(shè)備調(diào)試、試運(yùn)轉(zhuǎn)。第四階段：2013年1月-2013年10月，完成2項(xiàng)工程示范，并就存在的問題進(jìn)行整改。第五階段：2013年11月-2013年12月，資料整理、編寫報(bào)告，組織項(xiàng)目結(jié)題。（七）項(xiàng)目的組織管理及相關(guān)保障、支撐條件1.項(xiàng)目的組織構(gòu)架管理措施1.1項(xiàng)目的組織構(gòu)架為了實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目的總體目標(biāo)，采用項(xiàng)目法進(jìn)行管理研發(fā)，實(shí)現(xiàn)對研發(fā)的進(jìn)度、質(zhì)量進(jìn)行管理，項(xiàng)目設(shè)置領(lǐng)導(dǎo)小組和工作小組，具體組織結(jié)構(gòu)如下圖3。領(lǐng)導(dǎo)小組：領(lǐng)導(dǎo)小組組長：技術(shù)中心負(fù)責(zé)人相關(guān)部門：財(cái)務(wù)/科技/法律/審計(jì)部門負(fù)責(zé)人工作小組：項(xiàng)目負(fù)責(zé)人：白晨光，博士，國家注冊巖土工程師，高級(jí)工程師，負(fù)責(zé)編寫整個(gè)課題研究總體方案，負(fù)責(zé)整個(gè)課題進(jìn)度計(jì)劃管理、質(zhì)量管理控制，對各開發(fā)組的工作進(jìn)行協(xié)調(diào)，此外，參與巖土工程有關(guān)技術(shù)研究工作。巖土工程專業(yè)負(fù)責(zé)人：秦會(huì)來，博士后，高級(jí)工程師，負(fù)責(zé)并組織巖土工程有關(guān)技術(shù)研究工作，機(jī)械控制專業(yè)負(fù)責(zé)人：韋永斌，高級(jí)工程師，負(fù)責(zé)組織并參與設(shè)備電器自動(dòng)控制部分的研究與設(shè)計(jì)工作。工程示范負(fù)責(zé)人：宋福淵，碩士，國家注冊巖土工程師，高級(jí)工程師，負(fù)責(zé)并組織工程示范的有關(guān)技術(shù)工作。課題領(lǐng)導(dǎo)小組課題領(lǐng)導(dǎo)小組（組長：技術(shù)中心負(fù)責(zé)人）巖土專業(yè)工作組（負(fù)責(zé)人：秦會(huì)來）機(jī)電控制專業(yè)工作組（負(fù)責(zé)人：韋永斌）（負(fù)責(zé)人：）工程示范工作組（負(fù)責(zé)人：宋福淵）中建技術(shù)中心科技、財(cái)務(wù)等部門課題執(zhí)行小組（負(fù)責(zé)人：白晨光）圖3項(xiàng)目組織結(jié)構(gòu)1.2課題管理措施中國建筑股份有限公司相關(guān)科技項(xiàng)目管理辦法《科技研發(fā)課題管理和實(shí)施細(xì)則》(中國建筑股份有限公司技術(shù)中心編制)《中建股份技術(shù)中心科研經(jīng)費(fèi)開支管理辦法》(中國建筑股份有限公司技術(shù)中心編制)2.主要研發(fā)團(tuán)隊(duì)人員情況表（1）項(xiàng)目負(fù)責(zé)人基本情況姓名白晨光性別男年齡48專業(yè)巖土工程技術(shù)職稱高工職務(wù)股份公司技術(shù)中心巖土工程研究中心主任技術(shù)特長巖土工程設(shè)計(jì)與施工管理通訊方13501106212，bcg63@（2）項(xiàng)目組其他主要成員情況姓名年齡專業(yè)/職稱/學(xué)歷工作單位承擔(dān)任務(wù)白晨光48巖土/高工/博士股份公司技術(shù)中心總體方案策劃、管理、協(xié)調(diào)與參與秦會(huì)來38巖土/高工/博士股份公司技術(shù)中心參與課題策劃、實(shí)施韋永斌38自控/高工/本科股份公司技術(shù)中心參與課題策劃、實(shí)施宋福淵37巖土/高工/博士股份公司技術(shù)中心參與課題策劃、實(shí)施李靜48自控/教授/博士北京工業(yè)大學(xué)電子與信息控制學(xué)院參與課題策劃、實(shí)施余春暄48自控/教授/博士北京工業(yè)大學(xué)電子與信息控制學(xué)院課題具體實(shí)施耿冬青37巖土/高工/碩士股份公司技術(shù)中心課題具體實(shí)施王俊生25巖土/工程師/碩士股份公司技術(shù)中心課題具體實(shí)施張清林25巖土/工程師/碩士股份公司技術(shù)中心課題具體實(shí)施彭明祥43土木/教高/總工股份公司建筑事業(yè)部工程示范協(xié)調(diào)與參與3.已作的相關(guān)工作參加課題研究單位近年來已完成或正在進(jìn)行相關(guān)研發(fā)工作如下：地下水管井降水系統(tǒng)自動(dòng)控制技術(shù)研究（技術(shù)中心）緊鄰既有建筑深基坑支護(hù)技術(shù)及周邊環(huán)境控制研究（技術(shù)中心）土建工程在線健康監(jiān)測集成系統(tǒng)及示范工程研究（技術(shù)中心）大型工程結(jié)構(gòu)施工在線健康監(jiān)測系統(tǒng)研究（技術(shù)中心）萬能單軌吊設(shè)計(jì)與研制（北京工業(yè)大學(xué)）大型汽車安全系統(tǒng)信息采集及處理技術(shù)（北京工業(yè)大學(xué)）4.項(xiàng)目實(shí)施的物資條件項(xiàng)目實(shí)施的關(guān)鍵物質(zhì)條件有3個(gè)方面，理論分析與數(shù)值計(jì)算，試驗(yàn)室試驗(yàn)，工程示范載體，這三個(gè)方面都可以滿足，表現(xiàn)在：中建股份公司技術(shù)中心具有一流的計(jì)算站和軟件，滿足理論分析與數(shù)值計(jì)算的要求；參與項(xiàng)目的北京工業(yè)大學(xué)具備課題研究的先進(jìn)試驗(yàn)設(shè)備的需要；中建股份公司建筑事業(yè)部或其他系統(tǒng)可以提供示范工程載體。（八）主要結(jié)論通過該項(xiàng)目的研究，實(shí)現(xiàn)長螺旋鉆機(jī)與混凝土泵成樁灌注工藝技術(shù)的全面提