近日，研究院（研发中心）依托承建的中交集团及四航局重大研发项目“DCM法加固水下软基全过程大数据分析与智能施工决策研究”（以下简称“研发项目”），自主研发的“一种模拟水泥土搅拌桩现场成桩施工的试验装置”“一种水泥土搅拌桩土层识别物理模型试验装置”“一种水泥土搅拌桩搅拌室内均匀性评价方法”“一种水泥土搅拌桩搅拌均匀性定量评价方法”“一种深层水泥搅拌桩双控土层识别方法”“一种基于搅拌能耗的水泥搅拌桩土层识别方法”“一种基于输出扭矩的水泥搅拌桩土层识别方法”“一种基于压力的搅拌桩土层识别方法”等8项技术和“一种水泥土搅拌桩搅拌设备”分别被国家知识产权局授予发明专利和实用新型专利。

“一种水泥土搅拌桩土层识别物理模型试验装置”：包括成桩模型箱；切割搅拌系统，行走系统，数据采集系统，控制系统，能有效模拟水泥搅拌桩的施工过程，并控制、记录实时的电流、深度、钻速、喷浆/水流量等指标，实现对水泥土搅拌桩的下贯切土搅拌土体的施工过程模拟，用于指导和验证现场基于电流及扭矩进行土层识别的合理性及可行性。

“一种水泥土搅拌桩土层识别物理模型试验装置”：该装置不仅具备水泥搅拌桩施工的所有控制功能，还在搅拌头和钻杆连接处增加了扭矩轴力符合传感器，在模拟水泥搅拌土施工的过程中能实时监测其扭矩、轴力值的变化情况，为验证、优化、改进土层识别方法提供依据，更有效指导现场施工起到提质增效的作用。

“一种水泥土搅拌桩搅拌均匀性定量评价方法”：在喷射的水泥浆中混入适量的微颗粒物，在搅拌过程中定时拍摄高清图像，通过图像处理统计不同网格范围内对应的微颗粒含量，通过变异系数表征其均匀度，再绘制不同有效搅拌次数的均匀度曲线，得到不同加固土体的适宜每米搅拌切土次数，减小搅拌桩的无效搅拌数，节省工期及成本。

“一种水泥土搅拌桩搅拌室内均匀性评价方法”：在喷射的水泥浆中混入适量的染料，通过拍照得到每个每米搅拌切土次数对应的搅拌均匀网格数，绘制每米搅拌切土次数与搅拌均匀网格数的关系曲线，得到不同加固土体的适宜每米搅拌切土次数，减小搅拌桩的无效搅拌数，节省工期及成本。

“一种基于搅拌能耗的水泥搅拌桩土层识别方法”：利用常规搅拌设备都具备相应的数据监测及收集功能，统计单位进尺深度的实际功耗，作为土层识别的依据，识别不同深度所对应的土层类型，可有效考虑下贯速度、电流与土层的综合影响，识别准确度更高，且无需对设备进行改造。

“一种深层水泥搅拌桩双控土层识别方法”：通过实时监测的端阻力与其他监测数据推算的端阻力，同时绘制端阻力随深度变化曲线，对比分析，避免端阻力监测装置受到石块等杂物印象导致局部端阻力增大引起误判的问题。

“一种基于输出扭矩的水泥搅拌桩土层识别方法”：通过勘察确定施工区域内包含的多种土层类型及其物理力学参数，利用临近勘察孔的施工数据获取各下贯深度段应抱桩器与钻杆之间的的摩擦扭矩，再结合输出扭矩并考虑土与搅拌轴的测摩阻力，推算实际作用于土体的有效扭矩，能更准确的划分土层类别。

“一种基于压力的搅拌桩土层识别方法”：通过在搅拌头迎土面布设压力传感器，利用迎土面与土体之间的压力及其有效切割面积换算成搅拌头的实测有效扭矩，通过实测的有效扭矩划分土层较理论推到的有效扭矩更精准，可提高判断土层类型的准确性。

“一种水泥土搅拌桩搅拌设备”：在搅拌头中部增加静力触探测试器，在下贯过程中对不同深度范围内的土层进行静探测试，划分土层类别，在按不同土层提取适宜的施工工艺参数，提升阶段进行针对性处理，提高施工质量。

研究院（研发中心）积极响应集团高质量发展和专利质量提升要求，在研发项目前期就系统组织开展知识产权策划，对核心关键技术提出多个可行方案，并分阶段重点攻关，力争形成施工辅助系统集成核心技术。至此，本研发项目已获批近20项水下DCM施工装备相关专利，将对核心知识产权逐步形成更有效的保护。