强夯地基处理.doc
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1、强夯地基处理行业 002542 中化岩土北京市大兴工业开发区 2012年1月4日石油石化建设项目、国家石油战略储备基地、港口、机场等大型建设项目强夯地基处理服务本公司所处行业的基本情况本公司所处行业为房屋和土木工程建筑业中的重要组成部分地基处理行业,本公司主营业务的细分行业为强夯地基处理。地基处理是为了使建筑地基的承载能力和变形达到建设要求而预先采取的工程技术措施,其处理效果直接关系到整个建筑的工程质量、工程进度、投资规模及对环境的影响。近年来,我国基础设施建设功能化、城市建设立体化、交通高速化等工程建设进程的加快促进了该行业的不断发展。本公司主营业务强夯地基处理(即强夯法)是地基处理行业中发
2、展速度较快,应用范围较广的一种作业技术。其中,由本公司开拓形成的高能级强夯地基处理技术已被广泛应用于石油石化建设领域;中低能级强夯处理技术广泛应用在基础设施建设、港口、机场、船舶、电力等工业建设领域。本公司所处行业结构简图如下:注:本公司主营业务为强夯地基处理,并涉及桩基及工程勘察业务,上图蓝色部分为公司业务覆盖的市场领域。(一)行业主管部门、监管体制及主要法律法规1、行业主管部门及管理体制(1)住房和城乡建设部国家住房和城乡建设部和省、自治区、直辖市住房和城乡建设厅(局)是我国建筑工程行业的主要监管部门。我国建筑工程行业管理体制的内容包含三个方面:一是对行业主体资格和资质的管理,二是对建筑工
3、程项目全过程的管理,三是对建筑工程经济技术指标标准的管理。各级建筑行政主管部门主要从以上三个方面对行业进行监督管理。(2)质量监督管理部门国家质量监督检验检疫总局及其下设质监局、质监站等分支机构,统一管理和组织协调本行政区域的质量技术监督工作,负责计量法、标准化法、产品质量法等法律、法规及相关配套法规、规章的贯彻实施和行政执法。中石油工程质量监督总站、中石化工程质量监督总站分别负责各自系统内大型工业项目的质量监督。(3)行业协会中国施工企业管理协会是由全国工程建设企业自愿组成,并经国家正式批准的全国行业性社会团体。中国石油和化工勘察设计协会是由全国从事石油和化工工程咨询、工程勘察、工程设计、项
4、目管理、工程总承包等工程服务的工程公司、工程咨询公司、勘察设计企业以及相关机构按照自愿、平等的原则组成的全国性社会团体。中国施工企业管理协会和中国石油和化工勘察设计协会分别承担各自行业的自律性管理职能,负责行业内协调、监督以及企业合法权益的保护工作。2、行业主要法律、法规及政策我国强夯地基处理行业现行有关法律、法规如下:(二)行业概述1、地基处理技术简介目前列入国家规范的地基处理技术种类已达十余种,简介如下表:2、强夯地基处理行业发展概况作为一种现代地基处理技术,强夯法的形成和应用始于1969 年的法国,此后随着对该项技术研究的逐步深入,强夯能级的逐步提高,在全球范围内得到广泛应用和发展。我国
5、于1975 年开始引进该项技术,1978 年首次在天津新港等工程中试用,此后该项技术在我国得到快速发展,各主要阶段如下:3、强夯地基处理技术概述(1)强夯地基处理技术简介强夯法是以天然地基作为处理对象,在没有其它材料介入的情况下,通过动力冲击,在地基土中产生冲击波能量,波在传播过程中,使一定深度内的地基土层受到压缩,密实度提高,从而满足承受建筑基础传来的荷载要求,夯击能的大小决定有效处理深度和应用范围。强夯原理示意图如下:强夯原理示意图(2)强夯能级划分2009 年发布的国家一级工法10,000kN.m18,000kN.m 高能级强夯施工工法提出10,000kN.m 以上为高能级强夯;根据我国
6、目前强夯作业能级的实际情况并参照行业通行惯例,一般将4,000kN.m-10,000kN.m 定义为中能级强夯,4,000kN.m 以下定义为低能级强夯,简表如下:(3)强夯地基处理技术的特点强夯地基处理技术具有显著的绿色环保、节能、节材、节地、成本较低、工期较短等特点。随着强夯能级的提高,上述特点更加突出。技术特点具体介绍如下图所示:1)绿色环保、节能、节材效果明显以500 万m2 的建筑地基为例,采用高能级强夯处理与桩基处理方法相比较,可直接节省约40 万吨钢材、450 万m3 混凝土、180 万吨水泥,可间接节省60 万吨标准煤、480 万吨水、13,860 万千瓦时电,因煤炭和电力消耗
7、量的减少而减少烟粉尘排放350 吨、二氧化硫排放9,000 吨。强夯技术的绿色环保、节能、节材效果明显。2)较好的节地效果强夯地基处理技术适宜处理“围海造地”、“山区挖高填低”等方法形成的建设场地,可达到不占或少占耕地,即节地的效果。3)成本较低、工期较短的特点突出国内外15 种主要地基处理方法单位面积造价、工期对比情况显示:强夯技术成本较低、工期较短的特点突出。具体情况如下:A、符合客户利益强夯地基处理技术与其它地基处理技术相比,具有投资小、工期短、质量控制环节少、效益高等显著优势,可为客户带来优质高效的技术服务,符合客户利益。B、带来社会效益强夯地基处理技术是一项无三大建筑材料消耗的地基处
8、理技术,不需要消耗钢材、水泥、木材等建筑材料,间接减少了能源消耗,二氧化碳、二氧化硫等排放,符合我国目前建设“资源节约、环境友好”社会的总体性要求。C、推动行业可持续发展国家基本建设规模的不断扩大和建设场地的日趋复杂,为强夯地基处理技术持续创新发展提供了广阔空间;地基经强夯处理后,地基土的成份并未发生改变,仍然属于天然地基土,当建筑物使用期满后,场地不经处理即可恢复为耕地;当重新作为建筑场地时,由于地下没有废弃桩体,有利于场地的重新规划和利用;技术本身符合低碳型经济增长模式要求。4、强夯地基处理的应用状况迄今为止,采用强夯法处理地基的工程范围很广,包括各类工业与民用建筑、油罐、仓库、储仓、机场
9、跑道、铁路和公路路基及码头堆场等。我国引入强夯法至今30 多年来,已在上千项大型工程成功应用,应用规模之大,工程数量之多,居世界前列。实践证明,强夯技术不仅处理效果明显,而且取得了显著的经济效益和社会效益。(1)强夯地基处理的适用性强夯法适用于处理碎石土、砂土、低饱和度的粉土与粘性土、素填土、杂填土等地基。应用范围包括工业与民用建筑、重型设备基础、机场跑道、公路和铁路、贮仓、堆场、油罐、港口码头等。当项目设计要求的有效加固处理深度较小时,选用较低能级强夯;设计要求的有效处理深度较大时,选用较大能级强夯。实际工程中,设计有效处理深度不大于10 米时,一般选用中低能级强夯;设计有效处理深度大于10
10、 米时,一般选用高能级强夯。目前,中低能级强夯广泛应用于我国建设的各个行业,如基础设施建设、港口、机场、船舶、电力等领域。由本公司开拓形成的高能级强夯则主要应用于石油、石化建设领域,主要原因为石油、石化领域的建筑物和构筑物荷重大、对变形控制严、设计要求的有效处理深度一般较大,故在选用强夯地基处理工艺时,多选用高能级强夯。同时,石油、石化建设项目具有占地面积较大的特点,主要在大规模“围海造地”、“山区挖高填低”形成的场地上进行建设,而这类高填方地基适宜采用高能级强夯进行处理。(2)强夯地基处理的局限性1)地质条件的局限性强夯地基处理技术不适于处理天然含水量较高的粘性土等地基。由于这类土的透水性低
11、,在反复夯击过程中,形成的超孔隙水压力不能及时消散,进而出现土质的液化现象即土质的结构受到破坏,难以达到预期的地基处理效果。2)环境条件的局限性由于强夯作业过程中,会产生较强的振动和噪声,这种振动和噪声会对建筑物产生振害、对居民正常生活产生干扰,因此,当运用强夯地基处理技术在距离既有建筑物较近和城市进行作业时,会受到限制。3)装备条件的局限性当前由于作业装备限制,国内强夯最高能级为18,000kN.m,有效处理深度在18m 以内。当特殊工程项目要求有效处理深度单层超过18m 时,强夯技术不能达到预期效果,只能选用其它的地基处理方案。(3)强夯地基处理主要应用领域1)高能级强夯的应用领域A、大型
12、原油库区项目中的应用强夯在国内大型原油储罐地基处理中的应用始于上世纪90 年代初,第一项工程为大连西太平洋炼油厂厂外原油罐区10 万m3 原油储罐,设计夯击能为7,200kN.m,随后在秦皇岛、温州、惠州、青岛、大连、铁岭等地原油库区建设项目中大面积推广应用。目前,强夯已成为新建大型原油储罐地基处理设计的首选方案。大型原油储罐地基处理中的设计夯击能已经达到18,000kN.m,有效处理深度达到18m。本公司采用新型高能量强夯地基处理技术的第一批国家战略石油储备基地项目大连国家石油储备基地B、大型炼油项目中的应用“十一五”期间,新建千万吨大型炼油项目大多集中在沿海地区,建设场地以填海造陆为主。陆
13、域形成时,由于填料、水位和潮汐等影响,一般不具备分层填筑和夯实条件,填土结构疏松,在填土下一般还分布有厚度不等的淤泥质软弱土层。这类场地如果选用传统预压或碎石桩等工艺处理,工期长、造价高,且场地的工后沉降也难以控制;而使用强夯处理则可克服前述缺点,满足正常使用要求,或达到预处理效果。近年来,广东、广西和福建沿海新建千万吨炼油项目均采用强夯地基处理技术。发本公司采用强夯地基处理的中石油广西钦州1000 万吨炼油项目C、大型化工项目中的应用强夯在大型化工项目上的应用基本与我国强夯技术发展历史同步,上世纪80 年代初强夯即被应用于山西化肥厂的建设,用以消除黄土地基的湿陷性、提高地基承载力。该项目首次
14、将单次夯击能提高到6,250kN.m,为当时强夯最高能级。其后,随着强夯地基处理技术不断发展和创新,应用范围不断扩大,大连石化、燕山石化、洛阳石化、岳阳石化、贵州磷化、渭化、山焦等化工项目的地基处理均采用强夯法,取得良好效果。本公司采用强夯地基处理的中化格力珠海南迳湾化工品仓储项目2)中低能级的应用领域中低能级强夯广泛应用于我国建设的各个行业,如基础设施建设、港口、机场、船舶、电力等领域。在上述领域本公司参与的主要项目如下:(三)行业市场情况及竞争格局1、市场化程度和竞争格局上世纪80 年代,由于当时固定资产投资主要由各行业主管部门负责承建,地基处理行业市场竞争不充分,市场化程度不高,工程作业
15、往往由各部门下属企业来实施,形成该市场相对封闭的局面。这种封闭性表现在:第一、工程作业企业按行业划分为房屋建筑、化工、港口、钢结构、冶金等众多行业;第二、按工程的业务链划分为设计、咨询、监理和施工企业等部门,这些以业务链分割的部门独立承担相应的工程。90 年代以后,随着市场经济的发展,建筑法、招投标管理办法等一系列行业法律法规的颁布实施,使得行业内原先存在的垄断和壁垒被逐渐打破,参与市场竞争的主体开始迅速增多且形式逐渐多元化。进入21 世纪后,随着国家经济的迅速发展,市场竞争体制和相关法律、法规、政策等不断完善,地基处理行业取得了快速的发展,市场化程度明显提高。其中强夯地基处理行业的市场化程度
16、已经达到了相对较高的水平,市场参与的主体已经拓展到各类准入企业,包括:大型国企集团公司的下属岩土工程公司、设计院,地区性或行业性工程公司以及专业化岩土工程公司,市场主体基本能够公平地参与竞争,市场化程度明显提高。目前,中低能级强夯市场参与主体数量较多、施工技术、管理水平、设备规模参差不齐,市场竞争较为充分。高能级强夯市场竞争主体数量少,存在较高的市场准入要求,综合实力要求较高。2、进入本行业的主要障碍本行业低能级市场要求的门槛较低,而本公司主要从事的中高能级强夯业务市场存在较高的准入要求,具体分析如下:(1)市场准入的资质要求建设主管部门对工程施工企业实行行政许可制度,取得建筑业企业资质证书后
17、,方可在资质许可的范围内从事建筑施工活动。建筑业企业资质等级标准规定:地基与基础工程专业承包企业资质分为一级、二级、三级,工程勘察资质分级标准规定:岩土工程勘察分为甲级、乙级、丙级,构成了本行业的市场准入资质要求。公司持有地基与基础工程专业承包一级、工程勘察专业类岩土工程甲级和特种专业工程承包资质。对于新进入者,一般只具有二、三级资质,其承担的项目规模、参与实际投标的资格都受到限制,所以资质标准对于市场准入形成一定障碍。(2)设备壁垒高能级强夯工程对强夯设备的结构强度、稳定性、工作级别和安全性要求较高,如果仍然使用“履带式起重机”进行改装,则需要改装相应的大吨位履带式起重机,而该种设备价格昂贵
18、,改造成本极高,因此,多数企业由于强夯设备的限制而无法从事相应的高能级强夯业务。公司通过自主研发、合作开发,成功研制了获国家发明专利1 项、外观设计专利1 项的CGE1800B 型强夯机以及获国家实用新型专利2 项、外观设计专利1 项的CGE1800A 型强夯机,填补了国内高能级强夯工程机械的空白。因此,高能级强夯设备构成了市场准入的主要壁垒。(3)技术和人才障碍我国地域辽阔,场地地质条件多样,在进行地基处理方案设计时,首先应根据岩土工程勘察资料,分析地基处理方案的适用性,在此基础上再根据不同设计要求提出夯击能、有效处理深度等重要参数,要求技术人员不但掌握结构知识,还要掌握岩土工程勘察和岩土力
19、学知识,更要熟悉强夯地基处理技术的适用范围和作用机理。因此,技术和人才对新进入者形成障碍。(4)经验限制在地基处理项目中,以往的工程业绩和行业经验是业主关注的重点。由于工程项目的个性化差异较大,涉及领域广泛,因此,具备在某一领域中的成功设计、建造、管理、运作大型项目经验的企业,将持续增强其在该领域的市场地位,一定程度上限制了其他企业进入到该项目领域。(5)石油石化建设行业的准入壁垒中石油、中石化、中海油是国家三大石油、石化集团,国内重大石油石化工程几乎都为三大石油石化企业投资或者承建;各集团或其成员单位对于提供工程服务的施工企业实行工程建设市场资源库备案准入制度。在石油石化建设行业,准入制度对
20、新进入者构成壁垒。(6)资金障碍强夯地基处理工程服务行业,设备购置投入大、前期准备费用高等需要较大的资金投入,根据行业惯例,工程项目需要先缴纳履约保证金,对于施工周期较短的项目,在进度款不能及时到位情况下,前期需要较大的资金垫付。因此,从事该类业务的企业须具备一定的资金实力。3、行业需求情况强夯地基处理广泛应用在我国基础设施、大型工业项目建设中,行业需求与国家对上述行业投资规模密切相关。其中本公司核心业务高能级强夯主要服务于石油、石化建设领域,其它中低能级强夯广泛应用在机场、港口、电力、船舶、钢铁等各个行业建设领域。强夯地基处理的下游行业全部为国民经济的支柱行业,发展状况直接关系到我国经济的发
21、展,历来是国家建设投资的重点领域。未来随着国家拉动内需政策的落实和行业振兴规划的实施,国家对上述领域的投资力度将进一步加大,为强夯地基处理行业未来的发展提供了良好的发展前景和机遇。具体分析如下:(1)固定资产投资规模持续增长_(2)高能级强夯主要服务领域的需求情况本公司高能级强夯业务主要为大型石油储备、石油炼化、化工项目的罐区、储备等提供地基处理服务。高能级强夯业务的需求与石油化工行业的发展以及石油化工行业固定资产投资密切相关。我国国民经济的持续增长对石油和化工行业的发展起到了积极的推动作用,也带动了高能级强夯业务的发展。1)总体趋势分析3)国家石油储备项目建设(3)中低能级强夯主要服务领域的
22、需求情况本公司从事的其他中低能级强夯广泛应用在我国的基础设施建设,机场、港口、船舶、钢铁等各个建设行业。上述行业的建设、发展状况决定了强夯地基处理行业的需求。1)港口建设进程在加快2)机场建设不断加快3)船舶行业建设情况5)高能级强夯地基处理市场前景展望A、国内高能级强夯市场是由本公司开拓,正处于快速发展阶段本公司的高能级强夯工艺成套技术和高能级强夯专业设备推出之前,国内强夯最高能级为8,000kN.m。本公司不断将强夯施工能级推向新高,从10,000 kN.m、12,000kN.m、15,000kN.m、直至18,000kN.m,并先后成功应用到一系列大型工业建设项目之中。本公司高能级强夯业
23、务的不断拓展,将推动高能级强夯市场的整体发展。B、目前高能级强夯市场业务量较低,主要受高能级强夯工艺和高能级强夯设备数量的限制高能级强夯尤其适合处理“开山填海”高填方项目,由于国内具备高能级强夯作业能力的企业较少,作业企业缺乏高能级强夯专业设备和高能级强夯作业经验,对部分项目改变了土石方回填和强夯地基处理施工设计方案,使可以一次性进行深厚回填、使用高能级强夯进行处理,改为分多层回填、再采用中、低能级的强夯进行处理。这样做不仅增加了工程造价,而且延长了施工期。虽然高能级强夯业务市场整体受限于工艺水平和专业设备数量,但随着高能级强夯地基处理在特定条件下竞争优势的逐步显现,高能级强夯工艺技术将得到不
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