Forskningsudveksling |DMP-I digital mikro-perturbation fire-akse blanding bunke teknologi forskning og udvikling og anvendelse

Resumé

I lyset af de problemer, der eksisterer i den konventionelle cement-jord-blandingsteknologi, såsom ujævn fordeling af pælelegemets styrke, stor konstruktionsforstyrrelse og stor indvirkning på pælekvaliteten af menneskelige faktorer, er en ny teknologi af DMP digital mikroforstyrrelse fire- akse blandingspæl blev udviklet.I denne teknologi kan fire borekroner sprøjte gylle og gas på samme tid og arbejde med flere lag af skæreblade med variabel vinkel for at skære jorden under pæledannelsesprocessen.Suppleret med op-ned-konverteringssprøjteprocessen løser det problemet med ujævn styrkefordeling af pælelegemet og kan effektivt reducere cementforbruget.Ved hjælp af spalten dannet mellem det specialformede borerør og jorden udledes gyllen autonomt, hvilket opnår en let forstyrrelse af jorden omkring pælen under byggeprocessen.Det digitale kontrolsystem realiserer den automatiserede konstruktion af pæledannelse og kan overvåge, registrere og give tidlig advarsel til pæledannelsesprocessen i realtid.

Introduktion

Cement-jord-blandingspæle er meget udbredt inden for ingeniørkonstruktion: såsom jordforstærkning og vandtætte gardiner i funderingsgrubeprojekter;hulforstærkning i skjoldtunneler og rørdonkraftbrønde;grundbehandling af svage jordlag;anti-nedsivning i vandbeskyttelsesprojekter vægge samt barrierer i lossepladser med mere.På nuværende tidspunkt, efterhånden som omfanget af projekter bliver større og større, er kravene til konstruktionseffektivitet og miljøbeskyttelse af cement-jord-blandingspæle blevet højere og højere.For at imødekomme de stadig mere komplekse miljøbeskyttelseskrav omkring projektkonstruktionen skal konstruktionskvaliteten af cement-jord-blandingspæle desuden kontrolleres.Og at reducere byggeriets påvirkning af det omgivende miljø er blevet et presserende behov.

Konstruktionen af blandepæle bruger hovedsageligt et blandebor til at blande cement og jord in situ for at danne en pæl med en vis styrke og anti-nedsivningsevne.Almindeligt anvendte cement- og jordblandingspæle omfatter enkeltaksede, dobbeltakse, treaksede og femaksede cement- og jordblandingspæle.Disse typer blandebunker har også forskellige sprøjte- og blandeprocesser.

Den enkeltaksede blandebunke har kun et borerør, bunden sprøjtes, og blandingen udføres gennem et lille antal knive.Dette er begrænset af antallet af borerør og blandeblade, og arbejdseffektiviteten er relativt lav;

Den biaksiale blandepæl består af 2 borerør, med et separat gyllerør i midten til fugning.De to borerør har ikke fugefunktionen, fordi borekronerne på begge sider skal omrøres gentagne gange for at få gyllen til at sprøjtes fra det midterste gyllerør inden for planområdet.Fordelingen er ensartet, så "to sprøjtninger og tre omrøringer"-processen er påkrævet under konstruktionen af den dobbelte aksel, hvilket begrænser konstruktionseffektiviteten af den dobbelte aksel, og ensartetheden af pæledannelsen er også relativt dårlig.Den maksimale byggedybde er omkring 18 meter [1];

Den treaksede blandepæl indeholder tre borerør, med fuger sprøjtet på begge sider og trykluft sprøjtet i midten.Dette arrangement vil bevirke, at styrken af den midterste pæl bliver mindre end styrken af de to sider, og pælelegemet vil have svage led på planet;desuden den treaksede blandepæl. Den anvendte vandcement er forholdsvis stor, hvilket reducerer pælelegemets styrke til en vis grad;

Den femaksede blandepæl er baseret på to-akse og tre-akser, tilføjer antallet af blandeborestænger for at forbedre arbejdseffektiviteten og forbedre kvaliteten af pælelegemet ved at øge antallet af blandeblade [2-3] .Processen med at sprøjte og blande er forskellig fra de to første.Der er ingen forskel.

Forstyrrelsen af den omgivende jord under konstruktionen af cement-jord-blandepæle er hovedsageligt forårsaget af sammenklemning og revnedannelse af jorden forårsaget af omrøring af blandebladene, og indtrængning og spaltning af cementopslæmningen [4-5].På grund af den store forstyrrelse, der er forårsaget af konstruktionen af konventionelle blandepæle, er det ved konstruktion i følsomme miljøer såsom tilstødende kommunale anlæg og beskyttede bygninger normalt nødvendigt at anvende dyrere all-round højtryksstrålefuger (MJS-metoden) eller enkelt. -akse blandingspæle (IMS-metoden) og andre mikrostrukturer.Forstyrrende byggemetoder.

Derudover er nøglekonstruktionsparametre, såsom borerørets synke- og løftehastighed og mængden af sprøjtebeton, tæt forbundet med operatørernes erfaring under konstruktionen af konventionelle blandepæle.Dette gør det også vanskeligt at spore blandingspælenes byggeproces og resulterer i forskelle i kvaliteten af pælene.

For at løse problemerne med konventionelle cement-jord-blandingspæle, såsom ujævn pælestyrkefordeling, stor konstruktionsforstyrrelse og mange menneskelige interferensfaktorer, har Shanghai-ingeniørsamfundet udviklet en ny digital mikro-forstyrrelse fire-akset blandingspæleteknologi.Denne artikel vil i detaljer introducere karakteristika og ingeniørmæssige applikationseffekter af fire-akset blandingspælsteknologi i sprøjtebetonblandingsteknologi, konstruktionsforstyrrelseskontrol og automatiseret konstruktion.

1, DMP digitalt mikroperturbationsudstyr med fire akser

Det digitale DMP-I-mikro-perturbations-fireakse blande-pæledrivudstyr består hovedsageligt af et blandesystem, et pælesystem, et gasforsyningssystem, et automatisk pulp- og pulpforsyningssystem og et digitalt kontrolsystem til at realisere automatiseret pælekonstruktion .

2, Blandings- og sprøjteproces

De fire borerør er udstyret med sprøjtebetonrør og jetrør indeni.Som vist i figur 2 kan borehovedet sprøjte gylle og trykluft på samme tid under pæleformningsprocessen, hvilket undgår problemerne forårsaget af sprøjtning af nogle borerør og sprøjtning af nogle borerør.Problemet med ujævn fordeling af pælestyrken på flyet;fordi hvert borerør har indgreb fra trykluft, kan blandingsmodstanden reduceres fuldt ud, hvilket er nyttigt til byggeri i hårdere jordlag og sandet jord og kan få cement og jord til at blande sig.Derudover kan komprimeret luft fremskynde karbonatiseringsprocessen af cement og jord og forbedre den tidlige styrke af cement og jord i blandingsbunken.

Blandeborene i DMP-I digitale mikro-perturbation fire-aksede blande pæledriver er udstyret med 7 lag blandeblade med variabel vinkel.Antallet af enkelt-punkts jordblanding kan nå 50 gange, langt over de 20 gange anbefalet af specifikationen;blandeboret Den er udstyret med differentialblade, der ikke roterer med borerøret under pæledannelsesprocessen, hvilket effektivt kan forhindre dannelsen af lermudderkugler.Dette kan ikke kun øge antallet af jordblandingstider, men også forhindre dannelsen af store jordklumper under blandingsprocessen og dermed sikre ensartetheden af gyllen i jorden.

DMP-I digital mikro-perturbation fire-akset blandingsbunke anvender op-ned konvertering sprøjtebetonteknologi som vist i figur 3. Der er to lag sprøjtebetonporte på blandeborehovedet.Når den synker, åbnes den nederste sprøjtebetonport.Den sprøjtede gylle blandes fuldstændigt med jorden under påvirkning af det øverste blandeblad.Når den løftes, lukkes den nederste sprøjtebetonport og samtidig åbnes den øverste gunitport, så gyllen, der udkastes fra den øverste guniteport, kan blandes fuldt ud med jorden under påvirkning af de nederste vinger.På denne måde kan gyllen og jorden omrøres fuldstændigt under hele processen med at synke og omrøre, hvilket yderligere forbedrer ensartetheden af cement og jord inden for dybdeområdet af pælelegemet og effektivt løser problemet med dobbeltakse og tre -akse blande pæleteknologi i borerørsløftningsprocessen.Problemet er, at gyllen, der sprøjtes fra den nederste injektionsport, ikke kan omrøres fuldstændigt af omrørerbladene.

3、Konstruktionskontrol med mikroforstyrrelser

Tværsnittet af borerøret på DMP-I digitale mikro-perturbation fire-akse blande pæl driver er en oval-lignende special-formet form.Når borerøret roterer, synker eller løfter sig, vil der dannes en gylleudlednings- og udstødningskanal rundt om borerøret.Ved omrøring, når det indre tryk i jorden overstiger in-situ spændingen, vil gyllen naturligt blive udledt langs gylleudløbskanalen omkring borerøret, hvorved man undgår klemning af jorden forårsaget af akkumulering af gyllegastryk nær blandebor.

Den digitale DMP-I-mikro-perturbation fire-akse blande pæledriver er udstyret med et underjordisk trykovervågningssystem på boret, som overvåger ændringer i underjordisk tryk i realtid under hele pæledannelsesprocessen og sikrer, at det underjordiske tryk er kontrolleres inden for et rimeligt område ved at justere gyllegastrykket.Samtidig kan de konfigurerede differentialblade effektivt forhindre ler i at klæbe til borerøret og dannelsen af mudderkugler og også effektivt reducere blandingsmodstand og jordforstyrrelser.

4、Intelligent konstruktionskontrol

DMP-I digitale mikro-perturbation fire-akse blande pæledriverudstyr er udstyret med et digitalt kontrolsystem, som kan realisere automatiseret pælekonstruktion, registrere byggeprocesparametre i realtid og overvåge og give tidlig advarsel under pæledannelsesprocessen.

Det digitale styresystem kan automatisk fuldføre konstruktionen af blandepæle baseret på konstruktionsparametrene bestemt af forsøgspælene.Den kan automatisk styre sænkningen og løftningen af blandesystemet, gyllestrømtilpasning og pæledannelseshastighed i sektioner i henhold til fordelingen af det lodrette jordlag, justere jettrykket i henhold til den indstillede værdi af jordtrykket og styre byggeprocesser såsom op- og nedkonvertering af sprøjtefugning.Dette reducerer i høj grad påvirkningen af menneskelige faktorer på blandebunkens konstruktionskvalitet under byggeprocessen og forbedrer pålideligheden og konsistensen af blandebunkens kvalitet.

Ved hjælp af præcisionssensorer installeret på udstyret kan det digitale kontrolsystem overvåge vigtige konstruktionsparametre såsom blandingshastighed, sprøjtevolumen, gylletryk og flow og underjordisk tryk og kan give tidlig advarsel om unormale konstruktionsforhold, hvilket øger sikkerheden af blandingspælekonstruktionsprocessen.Gennemsigtighed og rettidig problemløsning.Samtidig kan det digitale kontrolsystem registrere parametrene for hele byggeprocessen og uploade de registrerede byggeparametre til skyplatformen i realtid gennem netværksmodulet for nem visning og inspektion, hvilket sikrer ægtheden og sikkerheden af de genererede data under byggeprocessen.

5、 Byggeteknologi og parametre

Den digitale DMP-mikroforstyrrende fire-akse blandingspælekonstruktion omfatter hovedsageligt konstruktionsforberedelse, prøvepælekonstruktion og formel pælkonstruktion.Ifølge konstruktionsparametrene opnået fra prøvepælekonstruktionen realiserer det digitale konstruktionskontrolsystem den automatiserede konstruktion af pælen.Kombineret med faktisk ingeniørerfaring kan konstruktionsparametrene vist i tabel 1 vælges.Til forskel fra konventionelle blandepæle er vand-til-cement-forholdet, der bruges til den fireaksede blandepæl, anderledes ved synkning og løft.Vand-til-cement-forholdet, der bruges til at synke, er 1,0~1,5, mens vand-til-cement-forholdet til løft er 0,8~1,0.Ved synkning og omrøring har cementgyllen et større vand-cementforhold, og gyllen har en mere tilstrækkelig blødgørende effekt på jorden, hvilket effektivt kan reducere omrøringsmodstanden;ved løft, da jorden i pælelegemet er blevet blandet, kan et mindre vand-cementforhold effektivt øge pælelegemets styrke.

Ved at bruge den ovennævnte sprøjtebetonblandingsproces kan den fireaksede blandepæl opnå samme effekt som den konventionelle proces med et cementindhold på 13% til 18%, hvilket opfylder de tekniske krav til styrken og uigennemtrængeligheden af cement-jord-blandingspæle , og samtidig medføre ændringer på grund af cement. Fordelen ved at reducere doseringen er, at erstatningsjorden under byggeprocessen også reduceres tilsvarende.Hældningsmåleren installeret på borerøret løser problemet med vanskelig kontrol af vertikalitet under konstruktionen af konventionelle cement-jord-blandingspæle.Den målte vertikalitet af det fireaksede blandepælelegeme kan nå 1/300.

6, Ingeniørapplikationer

For yderligere at studere pælelegemestyrken af DMP-digitalmikro-perturbations-fireakset blandepæl og pæledannelsesprocessens indvirkning på den omgivende jord, blev der udført felteksperimenter under forskellige stratigrafiske forhold.Styrken af cement- og jordkerneprøverne målt på den 21. og 28. dag af de indsamlede blandepælekerneprøver nåede 0,8 MPa, hvilket opfylder kravene til cement- og jordstyrke i konventionel underjordisk konstruktion.

Sammenlignet med traditionelle cement-jord-blandingspæle kan den almindeligt anvendte all-round højtryks-jet-fugning (MJS-metoden) og mikro-forstyrrelsesblandingspæle (IMS-metoden) signifikant reducere den vandrette forskydning af omgivende jord og overfladesætning forårsaget af pælekonstruktion ..I ingeniørpraksis er ovenstående to metoder anerkendt som mikroforstyrrende byggeteknikker og bruges ofte i ingeniørprojekter med høje krav til omgivende miljøbeskyttelse.

Tabel 2 sammenligner overvågningsdataene for den omgivende jord og overfladedeformation forårsaget af DMP-digital mikroperturbation fire-akset blandingspæl, MJS-konstruktionsmetode og IMS-konstruktionsmetode under byggeprocessen.Under byggeprocessen af den fireaksede mikroperturbationsblandepæl, i en afstand af 2 meter fra pælelegemet. Jordens vandrette forskydning og lodrette hævning kan styres til ca. 5 mm, hvilket svarer til MJS byggemetoden og IMS byggemetoden, og kan opnå minimal forstyrrelse af jorden omkring pælen under pælekonstruktionsprocessen.

På nuværende tidspunkt er DMP digitale mikroforstyrrelser fire-akse blandingspæle blevet brugt med succes i forskellige typer projekter såsom fundamentforstærkning og fundamentgravekonstruktion i Jiangsu, Zhejiang, Shanghai og andre steder.Ved at kombinere forskning og udvikling og ingeniøranvendelse af fireakset blandingspælteknologi blev "Technical Standard for Micro-Disturbance Four-axis Mixing Pile" (T/SSCE 0002-2022) (Shanghai Civil Engineering Society Group Standard) udarbejdet, som omfatter udstyr, design, konstruktion og afprøvning osv. Der er blevet fremsat specifikke krav for at standardisere anvendelsen af DMP digital mikro-perturbation fire-akset blanding pæl teknologi.

Indlægstid: 22. september 2023