上海港湾如何从技术破局引领行业革命？

我来介绍上海港湾如何从技术破局引领行业革命。

软土地基因其不良工程性质施工难度大要求高，是岩土工程的重中之重。公司在岩土 工程的优势项主要聚焦于软土领域。从广义上来说,软土是指具有空隙比大、压缩系数高、 天然含水量大、抗剪强度低、灵敏度高，且固结时间长，土层层状分布复杂、各层之间物 理力学性质相差较大等特点的土质区域；从狭义上来说，它包括淤泥、淤泥质土、充填土、 杂填土、软黏性土等软弱性质的土地。与上诉定义相对应，软土地基是指由这些软弱性质 土层构成的一种具有承载能力低、沉降量大，且具有振动液化性、湿陷性、胀缩性等不良 工程性质的软弱地基。由于软土地基的特性，如果施工处理没有达到相应的指标需求，没 有有效地技术措施，软土地基将极易发生变形且导致流土、管漏、液化等问题，从而造成 工程项目发生沉降或沉陷等问题，严重影响项目使用性能，更为严重地还可能存在安全隐 患。

软土地基沉降是世界性难题，潜在经济损失难以估量。事实上，我国许多城市都有地 面沉降现象，目前全国共有 21 个省（自治区/直辖市）103 个地级市发生过地面沉降。数 据显示，2016 年以来，沉降速率超过 50 毫米/年的城市共有 20 个，地面沉降影响的范围 非常广泛，如城市排水系统变形失效，进而导致防汛能力下降；不均匀的沉降会使地表建 筑物的地基下沉，导致楼房倾斜、房屋开裂；地下建筑如水井、油井的倾斜，导致拉裂毁 坏；地面沉降还会破坏大型线状工程如铁路、输水输油管线、桥梁等。由于地面沉降多发 生于经济发达地区，灾害发生后往往造成巨大的经济损失。

发达国家的软土地基沉降问题同样严重，以日本为例，关西国际机场是全世界第一座 100%填海造陆而成的人工岛机场，机场于 1987 年开工修建，于 1994 年 9 月 4 日竣工开 启。项目有 1 万名工人动用 80 艘船只挖掘出了 2100 万立方米的堆填区，经过 5 年的填海 工程，动用 1.8 亿立方米的土方，在原先水深达 17 至 18 米的大海里填出了 5.11 平方千米 的机场用地，最后机场总投资达到 1300 亿人民币。这是“里程碑”式的项目，但地基沉降 却超过设计的预期，由于海底厚厚的淤泥，在启用 7 年后，这座机场就已经下陷了将近 12 m，几乎等于 4 层楼的高度，达到了原有设计 50 年的下降高度。直到目前日本仍未找到有 效的方案阻止机场下沉。

软土地基沉陷问题背后是传统地基技术的弊端。大面积软地基处理的传统方法有三类: 桩基法、排水固结法、强夯法，但技术弊病突出。一方面，对于高难度项目传统技术适配 性不佳，难以缓解本质矛盾；另一方面，即使对于相对可行的项目而言，造价高、时间长、 不环保三大缺陷亦难以有效规避。

高真空击密法是行业技术革命的起点，打破了“软土不可扰动”的限制。针对传统技 术的弊端，快速“高真空击密”法应运而生，该技术的发明起源是一次偶然振动引起的软 土水位变化，被公司创始人敏锐地捕捉到了，其工作原理是设置水平或竖向排水通道，与 真空泵形成真空系统，在真空系统真空作用下土体内部产生负压力，同时强夯的夯击力量 在土地内部形成正压力，通过巧用强夯产生的正压和真空作用的负压，形成超过一个大气 压的压力差，迫使土体内在普通压力下难以排出的水快速排出，使被处理土体的含水量降 低，形成一定厚度的密实度高、承载力高、变形模量高的超固结“硬壳层”，从而来满足 地基承载力和变形的要求，减少地基施工后沉降和差异沉降。该工法主要适用于各种含水 量高、压缩性高、承载力低的软弱地基土，打破了“软土不可扰动”的限制。

高真空击密法针对软基处理效果更好、工期更短、造价更低，对传统技术具有颠覆性。 （1）成本低：由于高真空击密法采用纯物理方式对软化地基进行加固，无需对软土进行预 填与打桩，因此相较于传统工法成本更低，降低约 30%左右，且项目越大成本节省优势越 明显。（2）工期短：高真空击密法结合了强夯法和排水固结法（其中的真空预压法）的优 点，在软土加固方面的效率远超其他传统工法，它无需像“桩基法”一样将桩柱打入土层 中，也不需要如“排水固结法”一般长时间等待孔隙水被缓慢排出，单位面积施工工期为 10-35 天，可以节省约 50%的施工工期。（3）质量可控：有效控制软土含水量、密实度、 工后沉降和差异沉降，快速提高承载能力，克服真空镀铅排水板深层衰减及塑料排水通道 存在工后沉降较大的缺陷；有效深度 6-8 米，形成超固结硬表层能提高地基抗变形能力； （4）生态环保：纯物理地基处理方法，地基处理施工整个过程不含有任何固化剂或外加剂， 不存在泥浆和其余废弃物产生。

新技术制约前期推广速度，伴随着“疑难杂症”崛起。公司的技术创新虽然在理论上 较传统技术具备颠覆性优势，但因下游项目以重大工程为主，客户方案选择时非常谨慎，通常会倾向于业务规模较大、同类项目经验丰富、市场口碑良好、项目管理水平高的企业 进行合作，早期公司缺乏标杆性背书项目，推广置信度低、难度大，发展需要契机。我们 复盘公司发展历程，其成长史无异于“滚雪球”模式，是通过解决一个个国内甚至世界级 难题而崛起。标杆性工程例如：（1）上海因地处冲积平原，深厚软土使得传统地基技术弊 端凸显，浦东向大海要机场难度更甚，当时拟修建中国第一条 F 级跑道，公司 6 项考核， 上海港湾 5 项第一，在 7 个方案中脱颖而出，与浦东机场一期相比，工期节省约 70%，节 省石料 174 万立方，各项指标大大超过了设计要求，以此为契机上海外高桥港区、漕泾化 工区、临港新城等项目全部采用该技术。（2）印度尼西亚作为万岛之国，软土问题同样严 重，当时该国拟在距离首都雅加达 100 公里左右的龙湾建设一座发电厂以保障电力供应， 但电厂选择在海边的滩涂沼泽，软土厚达 20 多米，导致大型设备进入直接深陷，同时还是 地震烈度 8 度的强地震区，虽经反复测算，桩基础都无法满足要求，国外专家甚至断言“现 有场地建设电厂不可能”，最终公司方案突围而出，2013 年 APEC 期间习近平总书记访问 印尼，龙湾发电厂被评为中印合作典型项目，央视更是将其定位为升级版的“中国制造”。 公司海外发展从龙湾出发，目前已在 15 个国家参与和完成众多具有全球影响力的工程，新 加坡樟宜机场真空技术软基处理深度甚至创纪录的达 62 米。

“高真空”系列技术逐渐完善，引领行业标准输出。公司经过多年不断研发和创新， 获取了“快速‘高真空击密法’软地基处理方法”、“快速‘低位高真空分层预压击密’软地基处理方法”和“数头振冲器共振地基处理设备及其方法”等专利，逐步形成了高真 空击密系列技术、真空预压系列技术、振冲密实系列技术等技术体系。公司拥有 8 项国际 专利、36 项境内专利（其中发明专利 15 项）；荣获“军队科技进步一等奖”、教育部“科 学技术进步奖一等奖”、“中国专利优秀奖”、“上海市科学技术成果”、“上海市发明 创造专利奖-二等奖”等奖项。此外，公司主编《吹填土地基处理技术规范》国家标准，参 编《海岸软土地基堤坝工程技术规范》等国家标准，并参与了印尼地基处理国家标准的制 定。随着技术和荣誉的积淀，加速发展契机逐步夯实。