한국어
中文Samenvatting
Met het oog op de problemen die bestaan bij de conventionele technologie voor het mengen van cement en grond, zoals een ongelijkmatige verdeling van de sterkte van het paallichaam, grote verstoringen in de constructie en de grote impact op de paalkwaliteit door menselijke factoren, is een nieuwe technologie van DMP digitale micro-verstoring vier- as-mengpaal ontwikkeld.Bij deze technologie kunnen vier boren tegelijkertijd slurry en gas spuiten en met meerdere lagen snijbladen met variabele hoek werken om de grond door te snijden tijdens het paalvormingsproces.Aangevuld met het up-down conversiespuitproces, lost het het probleem van de ongelijkmatige sterkteverdeling van het paallichaam op en kan het cementverbruik effectief worden verminderd.Met behulp van de opening tussen de speciaal gevormde boorbuis en de grond wordt de mest autonoom afgevoerd, waardoor tijdens het bouwproces een lichte verstoring van de grond rondom de paal ontstaat.Het digitale besturingssysteem realiseert de geautomatiseerde constructie van paalvorming en kan het paalvormingsproces in realtime monitoren, registreren en vroegtijdig waarschuwen.
Invoering
Cement-grondmengpalen worden veel gebruikt in de techniek: zoals grondversterking en waterdichte gordijnen in funderingsputprojecten;gatversterking in schildtunnels en doorpersputten;funderingsbehandeling van zwakke grondlagen;anti-lekkage in waterbeschermingsprojecten, muren en barrières op stortplaatsen en meer.Momenteel, naarmate de schaal van projecten steeds groter wordt, zijn de eisen voor de constructie-efficiëntie en milieubescherming van cement-grond-mengpalen steeds hoger geworden.Om te voldoen aan de steeds complexere eisen op het gebied van milieubescherming rond de projectconstructie, moet bovendien de constructiekwaliteit van cement-grond-mengpalen worden gecontroleerd.En het verminderen van de impact van de bouw op de omgeving is een dringende noodzaak geworden.
Bij de constructie van mengpalen wordt hoofdzakelijk gebruik gemaakt van een mengboor om cement en grond ter plaatse te mengen tot een paal met een bepaalde sterkte en anti-kwelprestaties.Veelgebruikte cement- en grondmengpalen zijn onder meer eenassige, dubbelassige, drieassige en vijfassige cement- en grondmengpalen.Ook dit soort mengpalen kennen verschillende spuit- en mengprocessen.
De mengpaal met één as heeft slechts één boorpijp, de bodem wordt besproeid en het mengen gebeurt via een klein aantal bladen.Dit wordt beperkt door het aantal boorpijpen en mengbladen, en de werkefficiëntie is relatief laag;
De biaxiale mengpaal bestaat uit 2 boorbuizen, met in het midden een aparte mestbuis voor het grouten.De twee boorpijpen hebben niet de groutfunctie omdat de boren aan beide zijden herhaaldelijk moeten worden geroerd om de slurry uit de middelste slurrypijp binnen het vlakke bereik te laten spuiten.De verdeling is uniform, dus tijdens de constructie van de dubbele schacht is het proces "twee sproeien en drie keer roeren" vereist, wat de constructie-efficiëntie van de dubbele schacht beperkt, en ook de uniformiteit van de paalvorming is relatief slecht.De maximale bouwdiepte bedraagt circa 18 meter [1];
De drieassige mengpaal bevat drie boorpijpen, waarbij aan beide zijden grout wordt gespoten en in het midden perslucht wordt gespoten.Deze opstelling zal ervoor zorgen dat de sterkte van de middelste paal kleiner is dan die van de twee zijden, en dat het paallichaam zwakke schakels in het vlak zal hebben;daarnaast is de drieassige mengpaal. Het gebruikte watercement is relatief groot, waardoor de sterkte van het paallichaam enigszins afneemt;
De vijfassige mengpaal is gebaseerd op de tweeassige en drieassige, waarbij het aantal mengboorstaven wordt toegevoegd om de werkefficiëntie te verbeteren en de kwaliteit van het paallichaam wordt verbeterd door het aantal mengbladen te vergroten [2-3] .Het proces van spuiten en mengen is anders dan de eerste twee.Er is geen verschil.
De verstoring van de omliggende grond tijdens de bouw van cement-grond mengpalen wordt voornamelijk veroorzaakt door het samendrukken en scheuren van de grond veroorzaakt door het roeren van de mengbladen, en het binnendringen en splijten van de cementslurrie [4-5].Vanwege de grote verstoring veroorzaakt door de constructie van conventionele mengpalen, is het bij constructie in gevoelige omgevingen zoals aangrenzende gemeentelijke voorzieningen en beschermde gebouwen meestal nodig om duurdere allround hogedrukjetgrouting (MJS-methode) of enkelvoudige -assige mengpalen (IMS-methode) en andere microstructuren.Verontrustende bouwmethoden.
Bovendien hangen tijdens de constructie van conventionele mengpalen belangrijke constructieparameters zoals de zink- en hefsnelheid van de boorpijp en de hoeveelheid spuitbeton nauw samen met de ervaring van de operators.Ook dit maakt het lastig om het bouwproces van de mengpalen te traceren en leidt tot verschillen in de kwaliteit van de palen.
Om de problemen van conventionele cement-grond-mengpalen op te lossen, zoals een ongelijkmatige verdeling van de poolsterkte, grote bouwverstoringen en veel menselijke interferentiefactoren, heeft de ingenieursgemeenschap in Shanghai een nieuwe digitale vierassige mengpaaltechnologie met micro-verstoring ontwikkeld.Dit artikel introduceert in detail de kenmerken en technische toepassingseffecten van vierassige mengpaaltechnologie in spuitbetonmengtechnologie, beheersing van bouwstoringen en geautomatiseerde constructie.
1, DMP digitale micro-verstoring vierassige mengstapelapparatuur
De DMP-I digitale micro-verstoring vierassige mengheiapparatuur bestaat hoofdzakelijk uit een mengsysteem, een paalframesysteem, een gastoevoersysteem, een automatisch pulp- en pulptoevoersysteem en een digitaal besturingssysteem om geautomatiseerde paalconstructie te realiseren .
2. Meng- en spuitproces
De vier boorpijpen zijn binnenin voorzien van spuitbetonpijpen en straalpijpen.Zoals weergegeven in figuur 2 kan de boorkop tegelijkertijd slurry en perslucht spuiten tijdens het paalvormingsproces, waardoor de problemen worden vermeden die worden veroorzaakt door het spuiten van sommige boorpijpen en het spuiten van sommige boorpijpen.Het probleem van de ongelijke verdeling van de poolsterkte in het vlak;doordat elke boorpijp de tussenkomst van perslucht heeft, kan de mengweerstand volledig worden verminderd, wat handig is bij het bouwen in hardere grondlagen en zandgronden en cement en grond kan mengen.Bovendien kan perslucht het carbonatatieproces van cement en grond versnellen en de vroege sterkte van cement en grond in de menghoop verbeteren.
De mengboren van de DMP-I digitale micro-perturbatie vierassige mengheimachine zijn uitgerust met 7 lagen mengbladen met variabele hoek.Het aantal single-point grondmengingen kan 50 keer bedragen, wat veel groter is dan de 20 keer aanbevolen door de specificatie;de mengboor. Het is uitgerust met differentiële bladen die tijdens het paalvormingsproces niet met de boorpijp meedraaien, wat de vorming van modderballen van klei effectief kan voorkomen.Dit kan niet alleen het aantal grondmengtijden vergroten, maar ook de vorming van grote grondkluiten tijdens het mengproces voorkomen, waardoor de uniformiteit van de mest in de grond wordt gewaarborgd.
DMP-I digitale micro-verstoring vierassige mengpaal maakt gebruik van up-down conversie-spuitbetontechnologie zoals weergegeven in figuur 3. Er zijn twee lagen spuitbetonpoorten op de mengboorkop.Wanneer het zinkt, wordt de onderste spuitbetonpoort geopend.Onder invloed van het bovenste mengblad wordt de verspoten mest volledig met de grond vermengd.Wanneer het wordt opgetild, wordt de onderste spuitbetonpoort gesloten en wordt tegelijkertijd de bovenste gunite-poort geopend, zodat de slurry die uit de bovenste gunite-poort wordt uitgeworpen volledig kan worden gemengd met de grond onder invloed van de onderste bladen.Op deze manier kunnen de slurry en de grond volledig worden geroerd tijdens het hele proces van zinken en roeren, wat de uniformiteit van cement en grond binnen het dieptebereik van het paallichaam verder verbetert en het probleem van dubbele assen en drie palen effectief oplost. -assige mengpaaltechnologie bij het hijsproces van boorpijpen.Het probleem is dat de slurry die uit de onderste injectiepoort wordt gespoten, niet volledig door de roerbladen kan worden geroerd.
3. Controle van de constructie van micro-verstoringen
De dwarsdoorsnede van de boorpijp van de DMP-I digitale micro-perturbatie vierassige mengheimachine heeft een ovaalachtige, speciaal gevormde vorm.Wanneer de boorpijp draait, zakt of omhoog gaat, ontstaat er een slibafvoer- en afvoerkanaal rondom de boorpijp.Wanneer tijdens het roeren de interne druk van de grond de spanning ter plaatse overschrijdt, zal de slurry op natuurlijke wijze worden afgevoerd langs het slibafvoerkanaal rond de boorpijp, waardoor het samendrukken van de grond wordt vermeden, veroorzaakt door de accumulatie van slurriegasdruk nabij de boorpijp. mengboor.
De DMP-I digitale micro-perturbatie vierassige mengheimachine is uitgerust met een ondergronds drukbewakingssysteem op de boor, dat veranderingen in de ondergrondse druk tijdens het gehele paalvormingsproces realtime monitort en ervoor zorgt dat de ondergrondse druk optimaal is. binnen een redelijk bereik worden geregeld door de slurrygasdruk aan te passen.Tegelijkertijd kunnen de geconfigureerde differentiële bladen effectief voorkomen dat klei aan de boorpijp blijft kleven en modderballen vormen, en ook effectief de mengweerstand en bodemverstoring verminderen.
4. Intelligente constructiecontrole
De DMP-I digitale micro-verstoring vierassige mengheiapparatuur is uitgerust met een digitaal besturingssysteem, dat geautomatiseerde paalconstructie kan realiseren, bouwprocesparameters in realtime kan registreren en het paalvormingsproces kan monitoren en vroegtijdig kan waarschuwen.
Het digitale besturingssysteem kan de constructie van mengpalen automatisch voltooien op basis van de constructieparameters bepaald door de proefpalen.Het kan automatisch het zinken en heffen van het mengsysteem, de meststroomaanpassing en de snelheid van de paalvorming in secties regelen op basis van de verdeling van de verticale grondlaag, de straaldruk aanpassen aan de ingestelde waarde van de gronddruk en de bouwprocessen controleren. zoals op- en neerwaartse conversie van spuitvoegen.Dit vermindert de impact van menselijke factoren op de constructiekwaliteit van de mengpaal tijdens het bouwproces aanzienlijk en verbetert de betrouwbaarheid en consistentie van de kwaliteit van de mengpaal.
Met behulp van precisiesensoren die op de apparatuur zijn geïnstalleerd, kan het digitale besturingssysteem belangrijke bouwparameters bewaken, zoals mengsnelheid, spuitvolume, mestdruk en -stroom, en ondergrondse druk, en vroegtijdig waarschuwen voor abnormale bouwomstandigheden, waardoor de veiligheid wordt vergroot. van het bouwproces van mengpalen.Transparantie en tijdigheid van probleemoplossing.Tegelijkertijd kan het digitale besturingssysteem de parameters van het gehele bouwproces registreren en de geregistreerde bouwparameters in realtime uploaden naar het cloudplatform via de netwerkmodule, zodat deze gemakkelijk kunnen worden bekeken en geïnspecteerd, waardoor de authenticiteit en veiligheid van de gegenereerde gegevens wordt gegarandeerd. tijdens het bouwproces.
5. Bouwtechnologie en parameters
Het DMP digitale micro-verstoring vierassige mengpaalconstructieproces omvat voornamelijk bouwvoorbereiding, proefpaalconstructie en formele paalconstructie.Aan de hand van de constructieparameters verkregen uit de proefpaalconstructie realiseert het digitale constructiecontrolesysteem de geautomatiseerde constructie van de paal.Gecombineerd met daadwerkelijke technische ervaring kunnen de constructieparameters uit Tabel 1 worden geselecteerd.Anders dan bij conventionele mengpalen is de water-cementverhouding die wordt gebruikt voor de vierassige mengpalen verschillend bij het zinken en heffen.De water-cementverhouding die wordt gebruikt voor zinken is 1,0 ~ 1,5, terwijl de water-cementverhouding voor hijsen 0,8 ~ 1,0 is.Bij het zinken en roeren heeft de cementslurry een grotere water-cementverhouding en heeft de slurry een voldoende verzachtend effect op de grond, wat de roerweerstand effectief kan verminderen;bij het hijsen kan, omdat de grond in het paallichaam gemengd is, een kleinere water-cementverhouding de sterkte van het paallichaam effectief vergroten.
Met behulp van het bovengenoemde spuitbeton-mengproces kan de vierassige mengpaal hetzelfde effect bereiken als het conventionele proces met een cementgehalte van 13% tot 18%, en voldoet aan de technische eisen voor de sterkte en ondoordringbaarheid van cement-grond mengpalen en tegelijkertijd veranderingen teweegbrengen door cement. Het voordeel van het verlagen van de dosering is dat ook de vervangende grond tijdens het bouwproces dienovereenkomstig wordt verminderd.De op de boorpijp geïnstalleerde hellingsmeter lost het probleem op van de moeilijke controle van de verticaliteit tijdens de constructie van conventionele cement-grond-mengpalen.De gemeten verticaliteit van het vierassige mengpaallichaam kan 1/300 bereiken.
6, Technische toepassingen
Om de sterkte van het paallichaam van de DMP digitale micro-perturbatie vierassige mengpaal en de impact van het paalvormingsproces op de omliggende grond verder te bestuderen, werden veldexperimenten uitgevoerd in verschillende stratigrafische omstandigheden.De sterkte van de cement- en grondkernmonsters gemeten op de 21e en 28e dag van de verzamelde mengpaalkernmonsters bedroeg 0,8 MPa, wat voldoet aan de eisen voor cement- en grondsterkte in conventionele ondergrondse techniek.
Vergeleken met traditionele cement-grond mengpalen kunnen de veelgebruikte allround hogedruk jetgrouting (MJS-methode) en micro-verstoringsmengpalen (IMS-methode) de horizontale verplaatsing van de omliggende grond en oppervlaktezetting veroorzaakt door paalconstructie aanzienlijk verminderen. ..In de technische praktijk worden de bovengenoemde twee methoden erkend als constructietechnieken met micro-verstoring en worden ze vaak gebruikt in technische projecten met hoge eisen aan de bescherming van het omringende milieu.
Tabel 2 vergelijkt de monitoringgegevens van de omringende bodem- en oppervlaktevervorming veroorzaakt door de DMP digitale micro-perturbatie vierassige mengpaal, de MJS-constructiemethode en de IMS-constructiemethode tijdens het bouwproces.Tijdens het bouwproces van de micro-perturbatie vierassige mengpaal, op een afstand van 2 meter van het paallichaam. De horizontale verplaatsing en verticale opheffing van de grond kan worden gecontroleerd tot ongeveer 5 mm, wat equivalent is aan de MJS-bouwmethode en de IMS-bouwmethode, en kan tijdens het paalconstructieproces een minimale verstoring van de grond rond de paal bereiken.
Op dit moment zijn DMP digitale micro-verstorings-vierassige mengpalen met succes gebruikt in verschillende soorten projecten, zoals funderingsversterking en funderingsputtechniek in Jiangsu, Zhejiang, Shanghai en andere plaatsen.Door de combinatie van onderzoek, ontwikkeling en technische toepassing van vierassige mengpaaltechnologie werd de "Technical Standard for Micro-Disturbance Four-axis Mixing Pile" (T/SSCE 0002-2022) (Shanghai Civil Engineering Society Group Standard) samengesteld, die omvat apparatuur, ontwerp, constructie en testen, enz. Er zijn specifieke eisen naar voren gebracht om de toepassing van DMP digitale micro-perturbatie vierassige mengpaaltechnologie te standaardiseren.
Posttijd: 22 september 2023