山东省技术发明奖公示

2017年度山东省技术发明奖公示

一、项目名称

富水地层基坑降水回灌关键技术及设备研创

二、项目简介

1、本项目所属科学领域：土木工程技术领域

2、项目背景

近年来随着基坑工程呈现“更大、更深、更近、更复杂”的发展趋势，基坑降水影响周边建（构）筑物安全的事故越发频繁。大范围抽取地下水不仅破坏了地下水生态环境，而且严重制约了城市可持续发展。原位回灌技术是解决上述问题最有效的方法之一，但传统基坑降水回灌工程缺乏理论支撑，存在抽灌分离、回灌效率低、运维成本高等技术难题。

3、主要内容

本项目以山东省自然科学基金、住建部科学计划项目为支撑，依托济南、上海、天津等富水地区深基坑工程，理论与实践相结合，成功解决了富水地层基坑降水回灌关键技术难题，提出了回灌影响半径、回灌量的计算公式，发明了室内回灌模型试验装置，建立了基坑工程降水回灌设计方法体系，开发了施工全过程智能信息化控制系统，研创了抽灌一体化设备，构建了富水地层基坑降水回灌关键技术体系，取得如下创新性成果：

（1）研发了抽灌一体化设备及其智能控制系统，突破了传统工程降水系统与回灌系统分离的技术难题。研制了单井单控抽灌一体化系统，形成了抽灌水量动态精细化控制、信息实时传输、回灌压力按需调节、水质全过程监测等关键技术；开发了深基坑原位回灌一体化全过程智能控制系统V1.0软件，建立了抽灌一体化系统智能控制平台，实现了抽灌一体化系统及智能控制平台的软硬件无缝衔接，具有核心竞争力。

（2）建立了基坑降水回灌动态设计方法和施工控制技术体系，实现了降水回灌的标准化设计和精细化管理。首次提出基坑降水回灌适宜性分级三维评价方法，开发了地下水抽灌引起地面沉降三维分析软件，提出了回灌井影响半径和回灌量计算公式，实现了考虑降水-沉降预分析下基坑回灌工程的动态设计；发明了第四系微承压水保泉回灌井、大直径变径加压回灌井等成井工艺及方法，编制了基坑降水回灌施工技术指南，实现了降水回灌工程设计的标准化和施工的精细化管理。

（3）研制了国内外最大尺寸的室内回灌模型试验装置，解决了传统模型装置中尺寸效应强、模拟工况单一的问题。建立了不同边界条件下模拟潜水、承压水回灌的模型试验方法，揭示了不同含水层回灌水位、孔隙水压力及地面沉降的变化规律；结合现场测试实验结果，进一步验证了提出的回灌影响半径、回灌量计算公式，该公式已编入山东省地区专业规范。

4、经济与社会效益和对科技进步的作用

经济效益和社会效益方面：

（1）依托本项目成果，完成单位山东省地矿工程勘察院新增回灌工程6个，共3206.48万，出

售仪器设备

6套，共669.9万。

（2）其他单位应用本项目成果新增回灌工程25个，平均单个工程款1235.1万，新增销售额1235.1×25=30878.5万。平均每个回灌工程：施工人员减少约6人，按150元/天，节约人工费32.9万/年；回灌井减少约10口，按3万/口，节约30万；节约用电93.1万度/年，每度电0.55元，共51.2万/年；减少回灌设备2套，每套50万，共100万；节约设备运维费10.5万/年。单个工程平均利润413.8万/(3年)，新增利润413.8×25=10345万。

应用本项目成果取得了显著的直接经济效益。另外，采用抽灌一体化设备，能够对回灌水质量进行有效处理，回灌水质能够达到三级地表水要求，保护了城市地下水系统的生态环境，减少了地下水污染治理费。综合测算，完成单位与其他应用单位新增回灌工程共31个，平均单个工程回灌127.8万m3/年，31个工程共3961.8万m3/年，以济南市建筑工程施工地下水资源费每立方米0.58元计算，每年可节省近2297.8万，为避免地下水资源浪费、节约工程成本做出巨大贡献。

对科技进步的作用：

通过该技术发明形成的抽灌一体化设备及其智能控制系统、基坑降水回灌设计方法及施工控制技术体系，突破了传统工程降水系统与回灌系统分离的技术难题，实现了降水回灌的标准化设计和精细化管控，促进了基坑降水回灌施工的规范化、标准化。

三、客观评价

1、委托山东省科学技术情报研究院查新的相关课题，国内外未见相同的文献报道。

2、山东省住房和城乡建设厅组织技术鉴定会，形成项目技术达到国际先进的鉴定意见。

3、国际隧道协会主席团来访，实地考察了济南轨道交通R1线基坑降水回灌一体化系统，对该系统的设计、施工、应用成果给予积极正面的评价。国际隧道协会主席Celestino教授，“济南地铁实施的基坑降水回灌技术，是一项走在国际前列的绿色技术！”。

4、日本地域地盘研究所所长、著名专家桥本正对济南轨道交通R1线基坑降水回灌一体化系统给予高度评价，“济南地铁基坑回灌技术效率很高，国内外鲜有报道！”。

四、推广应用情况

该项目已在济南、天津、上海等国内12家单位推广应用，在58处大型基坑工程中特别是城市轨道交通基坑工程中取得了实际效果，形成了抽灌一体化设计施工体系，改进了基坑回灌工程的回灌井结构。应用该技术发明及配套设备，近两年仅在山东地区的基坑工程地下水回灌量就达2960万方，回灌率提高至80%以上，在提高回灌率的同时降低了回灌井布设数量，显著降低了工程造价及运维成本，受到用户的一致好评。并且基坑抽水经过配套设备处理后，充分回灌补给至地下含水层，最大限度的减少地下水资源浪费，保护了地下水生态环境，取得了良好的经济效益、环境效益和社会效益。因此，该技术发明具有广阔的推广应用前景。

五、主要知识产权证明目录

六、主要论文、专著目录

七、主要完成人情况

八、主要完成单位及创新推广贡献

九、完成人合作关系说明

项目完成人王国富、路林海、曾纯品、李罡、沈水龙、孙剑平6人在对“富水地层基坑降水回灌关键技术及设备研创”推广方面开展了直接合作，是一个有机整体，项目完成单位由土木建筑工程行业内建设、设计、施工及科研单位组成，项目主要完成人均是课题承担单位的主要技术负责人。

大部分成员是济南地铁富水地层基坑降水与回灌保泉关键技术应用研究课题的研究成员，王国富、路林海、曾纯品、李罡等共同完成了本项目的子课题“济南富水地层基坑降水与原位回灌关键技术研究”、“济南富水地层基坑降水与原位回灌关键技术研究”与“建筑施工降水再回灌技术应用研究”。其中王国富主要负责项目总体设计与组织实施，创建了基坑工程抽灌一体化系统；王国富、路林海、曾纯品等研制了基坑抽灌一体化设备并开发了深基坑原位回灌一体化全过程智能控制系统V1.0软件，将抽灌一体化系统应用于实际工程；王国富、路林海、李罡发明了新型加压保泉回灌井及第四系微承压水保泉回灌井，突破了回灌井持续加压困难、回灌井井壁易溢水等施工难题；王国富、沈水龙、路林海、李罡等开发了地下水抽取引起地面沉降三维分析软件，进而控制地面沉降的影响，实现了考虑降水-沉降预分析下基坑回灌工程的动态设计；王国富、孙剑平等共同完成了“建筑施工降水再回灌技术应用研究”课题，提出了适用于深基坑工程回灌系统的设计控制原则、设计计算方法和施工工艺要求等系统技术。

（注：文档可能无法思考全面，请浏览后下载，供参考。可复制、编制，期待你的好

评与关注）