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中文Riepilogo
In considerazione dei problemi esistenti nella tecnologia convenzionale dei pali di miscelazione cemento-terreno, come la distribuzione non uniforme della resistenza del corpo del palo, il grande disturbo della costruzione e il grande impatto sulla qualità del palo da parte di fattori umani, una nuova tecnologia di micro-perturbazione digitale a quattro- è stato sviluppato il palo di miscelazione ad asse.In questa tecnologia, quattro punte da trapano possono spruzzare liquame e gas contemporaneamente e lavorare con più strati di lame da taglio ad angolo variabile per tagliare il terreno durante il processo di formazione del palo.Integrato dal processo di spruzzatura di conversione dall'alto verso il basso, risolve il problema della distribuzione non uniforme della resistenza del corpo del palo e può ridurre efficacemente il consumo di cemento.Con l'aiuto dell'intercapedine formata tra l'asta di perforazione dalla forma speciale e il terreno, il liquame viene scaricato autonomamente, ottenendo così un leggero disturbo del terreno attorno al palo durante il processo di costruzione.Il sistema di controllo digitale realizza la costruzione automatizzata della formazione dei pali ed è in grado di monitorare, registrare e fornire avvisi tempestivi per il processo di formazione dei pali in tempo reale.
introduzione
I pali di miscelazione cemento-terreno sono ampiamente utilizzati nel campo delle costruzioni ingegneristiche: come rinforzo del terreno e tende impermeabili nei progetti di fosse di fondazione;rinforzo dei fori nei tunnel di schermatura e nei pozzi di spinta dei tubi;trattamento di fondazione degli strati deboli del terreno;anti-infiltrazioni nei progetti di tutela dell'acqua, pareti, barriere nelle discariche e altro ancora.Allo stato attuale, man mano che la scala dei progetti diventa sempre più grande, i requisiti per l’efficienza della costruzione e la protezione ambientale dei pali di miscelazione cemento-terreno sono diventati sempre più elevati.Inoltre, per soddisfare i sempre più complessi requisiti di protezione ambientale legati alla costruzione del progetto, è necessario controllare la qualità costruttiva dei pali di miscelazione cemento-terreno.E ridurre l’impatto delle costruzioni sull’ambiente circostante è diventata una necessità urgente.
La costruzione di pali di miscelazione utilizza principalmente una punta di miscelazione per mescolare cemento e terreno in situ per formare un palo con una certa resistenza e prestazioni anti-infiltrazioni.I pali di miscelazione di cemento e terreno comunemente usati includono pali di miscelazione di cemento e terreno a singolo asse, doppio asse, tre assi e cinque assi.Questi tipi di pali di miscelazione hanno anche diversi processi di spruzzatura e miscelazione.
Il palo di miscelazione ad asse singolo ha una sola asta di perforazione, il fondo viene spruzzato e la miscelazione viene eseguita attraverso un numero limitato di pale.Ciò è limitato dal numero di aste di perforazione e di pale di miscelazione e l'efficienza del lavoro è relativamente bassa;
Il palo di miscelazione biassiale è costituito da 2 aste di perforazione, con un tubo di liquame separato al centro per la cementazione.I due tubi di perforazione non hanno la funzione di stuccatura perché le punte di perforazione su entrambi i lati devono essere mescolate ripetutamente per far sì che il liquame venga spruzzato dal tubo di liquame centrale entro il raggio del piano.La distribuzione è uniforme, quindi durante la costruzione del doppio albero è necessario il processo "due spruzzi e tre agitazioni", che limita l'efficienza costruttiva del doppio albero, e anche l'uniformità della formazione del mucchio è relativamente scarsa.La profondità massima di costruzione è di circa 18 metri[1];
Il palo di miscelazione a tre assi contiene tre aste di perforazione, con malta spruzzata su entrambi i lati e aria compressa spruzzata al centro.Questa disposizione farà sì che la resistenza del palo centrale sia inferiore a quella dei due lati e il corpo del palo avrà collegamenti deboli sul piano;inoltre, il palo di miscelazione a tre assi. Il cemento ad acqua utilizzato è relativamente grande, il che riduce in una certa misura la resistenza del corpo del palo;
Il palo di miscelazione a cinque assi si basa su due e tre assi, aggiungendo il numero di aste di trivellazione di miscelazione per migliorare l'efficienza del lavoro e migliorando la qualità del corpo del palo aumentando il numero di lame di miscelazione [2-3] .Il processo di spruzzatura e miscelazione è diverso dai primi due.Non c'è differenza.
Il disturbo al terreno circostante durante la costruzione dei pali di miscelazione cemento-terreno è causato principalmente dalla compressione e fessurazione del terreno causata dall'agitazione delle pale di miscelazione, e dalla penetrazione e spaccatura della boiacca cementizia [4-5].A causa del grande disturbo causato dalla costruzione di pali di miscelazione convenzionali, quando si costruisce in ambienti sensibili come strutture comunali adiacenti ed edifici protetti, è solitamente necessario utilizzare il più costoso jet grouting completo ad alta pressione (metodo MJS) o singoli pali di miscelazione ad asse (metodo IMS) e altre microstrutture.Metodi di costruzione inquietanti.
Inoltre, durante la costruzione di pali di miscelazione convenzionali, parametri costruttivi chiave come la velocità di affondamento e sollevamento dell'asta di perforazione e la quantità di calcestruzzo proiettato sono strettamente correlati all'esperienza degli operatori.Ciò rende difficile anche tracciare il processo di costruzione dei pali di miscelazione e determina differenze nella qualità dei pali.
Per risolvere i problemi dei pali di miscelazione cemento-terreno convenzionali, come la distribuzione irregolare della resistenza dei pali, i grandi disturbi di costruzione e molti fattori di interferenza umana, la comunità ingegneristica di Shanghai ha sviluppato una nuova tecnologia dei pali di miscelazione a quattro assi con microperturbazioni digitali.Questo articolo introdurrà in dettaglio le caratteristiche e gli effetti applicativi ingegneristici della tecnologia dei pali di miscelazione a quattro assi nella tecnologia di miscelazione del calcestruzzo proiettato, nel controllo dei disturbi di costruzione e nella costruzione automatizzata.
1, attrezzatura per pile di miscelazione a quattro assi con microperturbazione digitale DMP
L'attrezzatura battipalo di miscelazione a quattro assi digitale a microperturbazione DMP-I è costituita principalmente da un sistema di miscelazione, un sistema di telaio per pali, un sistema di alimentazione del gas, un sistema automatico di spargimento e alimentazione di pasta e un sistema di controllo digitale per realizzare la costruzione automatizzata di pali .
2、Processo di miscelazione e spruzzatura
I quattro aste di perforazione sono dotati all'interno di tubi di calcestruzzo proiettato e di tubi a getto.Come mostrato nella Figura 2, la testa di perforazione può spruzzare liquame e aria compressa contemporaneamente durante il processo di formazione dei pali, evitando i problemi causati dalla spruzzatura di alcuni aste di perforazione e dalla spruzzatura di alcuni aste di perforazione.Il problema della distribuzione non uniforme della resistenza del palo sull'aereo;poiché ogni asta di perforazione ha l'intervento dell'aria compressa, la resistenza alla miscelazione può essere completamente ridotta, il che è utile per la costruzione in strati di terreno più duri e terreno sabbioso e può creare una miscela di cemento e terreno.Inoltre, l'aria compressa può accelerare il processo di carbonatazione del cemento e del terreno e migliorare la resistenza iniziale del cemento e del terreno nel cumulo di miscelazione.
Le punte di miscelazione del battipalo miscelatore a quattro assi a microperturbazione digitale DMP-I sono dotate di 7 strati di lame di miscelazione ad angolo variabile.Il numero di miscelazioni del terreno a punto singolo può raggiungere 50 volte, superando di gran lunga le 20 volte raccomandate dalle specifiche;la punta di miscelazione è dotata di lame differenziali che non ruotano con l'asta di perforazione durante il processo di formazione del palo, il che può prevenire efficacemente la formazione di palline di fango argilloso.Ciò non solo può aumentare il numero di tempi di miscelazione del terreno, ma anche prevenire la formazione di grandi zolle di terreno durante il processo di miscelazione, garantendo così l'uniformità del liquame nel terreno.
La pila di miscelazione a quattro assi con microperturbazione digitale DMP-I adotta la tecnologia del calcestruzzo proiettato di conversione up-down, come mostrato nella Figura 3. Sono presenti due strati di porte per calcestruzzo proiettato sulla testa di perforazione di miscelazione.Quando affonda, la porta inferiore del calcestruzzo proiettato viene aperta.Il liquame spruzzato viene completamente miscelato con il terreno sotto l'azione della pala di miscelazione superiore.Quando viene sollevato, la porta inferiore del calcestruzzo spruzzato viene chiusa e allo stesso tempo apre la porta superiore della gunite in modo che il liquame espulso dalla porta superiore della gunite possa essere completamente miscelato con il terreno sotto l'azione delle lame inferiori.In questo modo, il liquame e il terreno possono essere completamente agitati durante l'intero processo di affondamento e agitazione, il che migliora ulteriormente l'uniformità del cemento e del terreno nell'intervallo di profondità del corpo del palo e risolve efficacemente il problema del doppio asse e tre Tecnologia dei pali di miscelazione a due assi nel processo di sollevamento delle aste di perforazione.Il problema è che l'impasto liquido spruzzato dalla porta di iniezione inferiore non può essere completamente agitato dalle lame di agitazione.
3、Controllo della costruzione dei microdisturbi
La sezione trasversale dell'asta di perforazione del battipalo miscelatore a quattro assi a microperturbazione digitale DMP-I ha una forma speciale di tipo ovale.Quando l'asta di perforazione ruota, affonda o si solleva, attorno all'asta di perforazione si formeranno un canale di scarico e scarico dei liquami.Durante l'agitazione, quando la pressione interna del terreno supera lo stress in situ, il liquame verrà scaricato naturalmente lungo il canale di scarico del liquame attorno al tubo di perforazione, evitando così la compressione del terreno causata dall'accumulo della pressione del gas del liquame vicino al punta da trapano per miscelazione.
Il battipalo miscelatore a quattro assi a microperturbazione digitale DMP-I è dotato di un sistema di monitoraggio della pressione sotterranea sulla punta di perforazione, che monitora le variazioni della pressione sotterranea in tempo reale durante l'intero processo di formazione del palo e garantisce che la pressione sotterranea sia controllato entro un intervallo ragionevole regolando la pressione del gas dell'impasto liquido.Allo stesso tempo, le lame differenziali configurate possono prevenire efficacemente l'adesione dell'argilla al tubo di perforazione e la formazione di palline di fango, oltre a ridurre efficacemente la resistenza alla miscelazione e il disturbo del suolo.
4、Controllo intelligente della costruzione
L'attrezzatura battipalo di miscelazione a quattro assi digitale a microperturbazione DMP-I è dotata di un sistema di controllo digitale, in grado di realizzare la costruzione automatizzata di pali, registrare i parametri del processo di costruzione in tempo reale e monitorare e fornire avvisi tempestivi durante il processo di formazione dei pali.
Il sistema di controllo digitale può completare automaticamente la costruzione dei pali di miscelazione in base ai parametri di costruzione determinati dai pali di prova.Può controllare automaticamente l'abbassamento e il sollevamento del sistema di miscelazione, l'adattamento del flusso del liquame e la velocità di formazione del cumulo in sezioni in base alla distribuzione dello strato verticale del terreno, regolare la pressione del getto in base al valore impostato della pressione al suolo e controllare i processi di costruzione come la conversione su e giù della stuccatura a spruzzo.Ciò riduce notevolmente l'impatto dei fattori umani sulla qualità costruttiva del palo di miscelazione durante il processo di costruzione e migliora l'affidabilità e la coerenza della qualità del palo di miscelazione.
Con l'aiuto di sensori di precisione installati sull'attrezzatura, il sistema di controllo digitale può monitorare parametri chiave di costruzione come velocità di miscelazione, volume di spruzzatura, pressione e flusso dei liquami e pressione sotterranea e può fornire un allarme tempestivo per condizioni di costruzione anomale, aumentando la sicurezza del processo di costruzione del palo di miscelazione.Trasparenza e tempestività nella risoluzione dei problemi.Allo stesso tempo, il sistema di controllo digitale può registrare i parametri dell'intero processo di costruzione e caricare i parametri di costruzione registrati sulla piattaforma cloud in tempo reale attraverso il modulo di rete per una facile visualizzazione e ispezione, garantendo l'autenticità e la sicurezza dei dati generati durante il processo di costruzione.
5、Tecnologia e parametri di costruzione
Il processo di costruzione di pali di miscelazione a quattro assi digitali DMP con microdisturbo comprende principalmente la preparazione della costruzione, la costruzione di pali di prova e la costruzione formale di pali.In base ai parametri di costruzione ottenuti dalla costruzione del palo di prova, il sistema di controllo digitale della costruzione realizza la costruzione automatizzata del palo.In combinazione con l'effettiva esperienza ingegneristica, è possibile selezionare i parametri di costruzione mostrati nella Tabella 1.Diversamente dai pali di miscelazione convenzionali, il rapporto acqua/cemento utilizzato per il palo di miscelazione a quattro assi è diverso durante l'affondamento e il sollevamento.Il rapporto acqua/cemento utilizzato per l'affondamento è 1,0~1,5, mentre il rapporto acqua/cemento per il sollevamento è 0,8~1,0.Durante l'affondamento e l'agitazione, l'impasto liquido di cemento ha un rapporto acqua-cemento maggiore e l'impasto liquido ha un effetto ammorbidente più sufficiente sul terreno, che può ridurre efficacemente la resistenza all'agitazione;durante il sollevamento, poiché il terreno all'interno del corpo del palo è stato mescolato, un rapporto acqua-cemento inferiore può effettivamente aumentare la resistenza del corpo del palo.
Utilizzando il suddetto processo di miscelazione del calcestruzzo proiettato, il palo di miscelazione a quattro assi può ottenere lo stesso effetto del processo convenzionale con un contenuto di cemento dal 13% al 18%, soddisfacendo i requisiti ingegneristici per la resistenza e l'impermeabilità dei pali di miscelazione cemento-terreno , e allo stesso tempo provoca cambiamenti dovuti al cemento. Il vantaggio di ridurre il dosaggio è che durante il processo di costruzione viene ridotta di conseguenza anche la terra sostitutiva.L'inclinometro installato sull'asta di perforazione risolve il problema del difficile controllo della verticalità durante la realizzazione dei tradizionali pali di miscelazione cemento-terreno.La verticalità misurata del corpo del palo di miscelazione a quattro assi può raggiungere 1/300.
6、Applicazioni di ingegneria
Per studiare ulteriormente la resistenza del corpo del palo di miscelazione a quattro assi a microperturbazione digitale DMP e l'impatto del processo di formazione del palo sul terreno circostante, sono stati condotti esperimenti sul campo in diverse condizioni stratigrafiche.La resistenza dei campioni di cemento e terreno misurati il 21° e il 28° giorno dei campioni di carotaggio dei pali di miscelazione raccolti ha raggiunto 0,8 MPa, che soddisfa i requisiti di resistenza del cemento e del terreno nell'ingegneria sotterranea convenzionale.
Rispetto ai tradizionali pali di miscelazione cemento-terreno, il jet grouting a tutto tondo ad alta pressione comunemente utilizzato (metodo MJS) e i pali di miscelazione con microdisturbi (metodo IMS) possono ridurre significativamente lo spostamento orizzontale del terreno circostante e l'assestamento superficiale causato dalla costruzione dei pali. ..Nella pratica ingegneristica, i due metodi sopra indicati sono riconosciuti come tecniche di costruzione con microdisturbi e vengono spesso utilizzati in progetti di ingegneria con elevati requisiti di protezione dell'ambiente circostante.
La tabella 2 confronta i dati di monitoraggio del suolo circostante e della deformazione superficiale causata dal palo di miscelazione a quattro assi con microperturbazione digitale DMP, dal metodo di costruzione MJS e dal metodo di costruzione IMS durante il processo di costruzione.Durante il processo di costruzione del palo di miscelazione a quattro assi con microperturbazione, a una distanza di 2 metri dal corpo del palo Lo spostamento orizzontale e il sollevamento verticale del terreno possono essere controllati a circa 5 mm, che equivale al metodo di costruzione MJS e il metodo di costruzione IMS e può ottenere un disturbo minimo al terreno attorno al palo durante il processo di costruzione del palo.
Al momento, i pali di miscelazione a quattro assi con microdisturbo digitale DMP sono stati utilizzati con successo in diversi tipi di progetti come il rinforzo delle fondazioni e l'ingegneria delle fosse di fondazione a Jiangsu, Zhejiang, Shanghai e in altri luoghi.Combinando la ricerca, lo sviluppo e l'applicazione ingegneristica della tecnologia dei pali di miscelazione a quattro assi, è stato redatto lo "Standard tecnico per i pali di miscelazione a quattro assi per micro-disturbi" (T/SSCE 0002-2022) (Standard del gruppo della Shanghai Civil Engineering Society), che include attrezzature, progettazione, costruzione e test, ecc. Sono stati proposti requisiti specifici per standardizzare l'applicazione della tecnologia del palo di miscelazione a quattro assi con microperturbazione digitale DMP.
Orario di pubblicazione: 22 settembre 2023