한국어
中文Streszczenie
W związku z problemami występującymi w konwencjonalnej technologii pali z mieszaniem cementu i gruntu, takimi jak nierównomierny rozkład wytrzymałości korpusu pala, duże zaburzenia konstrukcyjne oraz duży wpływ czynnika ludzkiego na jakość pala, nowa technologia cyfrowych mikrozaburzeń DMP cztero- opracowano pal mieszający osiowy.W tej technologii cztery wiertła mogą jednocześnie rozpylać szlam i gaz oraz współpracować z wieloma warstwami ostrzy tnących o zmiennym kącie, aby przeciąć glebę podczas procesu formowania pali.Uzupełniony procesem natryskiwania konwersyjnego góra-dół, rozwiązuje problem nierównomiernego rozkładu wytrzymałości korpusu pala i może skutecznie zmniejszyć zużycie cementu.Za pomocą szczeliny utworzonej pomiędzy specjalnie ukształtowaną rurą wiertniczą a gruntem, szlam jest odprowadzany autonomicznie, co powoduje niewielkie poruszenie gruntu wokół pala podczas procesu budowy.Cyfrowy system sterowania realizuje zautomatyzowaną konstrukcję formowania pala i może monitorować, rejestrować i zapewniać wczesne ostrzeganie o procesie formowania pala w czasie rzeczywistym.
Wstęp
Pale do mieszania cementu i gruntu są szeroko stosowane w budownictwie inżynieryjnym: takie jak wzmocnienie gruntu i kurtyny wodoodporne w projektach wykopów fundamentowych;wzmocnienie otworów w tunelach osłonowych i studniach przeciskowych;obróbka fundamentów słabych warstw gleby;środki zapobiegające przesiąkaniu w projektach oszczędzania wody, ścianach, a także barierach na składowiskach śmieci i nie tylko.Obecnie, w miarę zwiększania się skali projektów, wymagania dotyczące efektywności budowy i ochrony środowiska pali do mieszania cementu z gruntem są coraz wyższe.Ponadto, aby sprostać coraz bardziej złożonym wymogom ochrony środowiska wokół inwestycji, należy kontrolować jakość konstrukcji pali do mieszania cementu i gruntu.Pilną potrzebą stało się zmniejszenie wpływu budowy na otaczające środowisko.
Do budowy pali mieszających wykorzystuje się głównie wiertło mieszające do mieszania cementu i gleby na miejscu w celu utworzenia pala o określonej wytrzymałości i działaniu zapobiegającym przesiąkaniu.Powszechnie stosowane pale do mieszania cementu i gruntu obejmują pale jednoosiowe, dwuosiowe, trójosiowe i pięcioosiowe pale do mieszania cementu i gruntu.Tego typu pale mieszające mają również różne procesy natryskiwania i mieszania.
Jednoosiowy stos mieszający ma tylko jedną rurę wiertniczą, dno jest natryskiwane, a mieszanie odbywa się za pomocą niewielkiej liczby łopatek.Jest to ograniczone liczbą rur wiertniczych i łopatek mieszających, a wydajność pracy jest stosunkowo niska;
Dwuosiowy stos mieszający składa się z 2 rur wiertniczych, z oddzielną rurą szlamową pośrodku do iniekcji.Obie rury wiertnicze nie pełnią funkcji fugowania, ponieważ wiertła po obu stronach wymagają wielokrotnego mieszania, aby szlam wytryskiwany ze środkowej rury szlamowej znajdował się w płaskim zakresie.Rozkład jest równomierny, dlatego podczas budowy podwójnego wału wymagany jest proces „dwóch rozpyleń i trzech mieszań”, co ogranicza wydajność konstrukcji podwójnego wału, a równomierność formowania pala jest również stosunkowo słaba.Maksymalna głębokość zabudowy wynosi około 18 metrów [1];
Trójosiowy pal mieszający składa się z trzech rur wiertniczych, z obu stron natryskiwanych zaczynem i pośrodku natryskiwanych sprężonym powietrzem.Takie ustawienie spowoduje, że wytrzymałość środkowego pala będzie mniejsza niż obu boków, a korpus pala będzie miał słabe ogniwa na płaszczyźnie;dodatkowo trójosiowy pal mieszający. Zastosowany cement wodny jest stosunkowo duży, co w pewnym stopniu zmniejsza wytrzymałość korpusu pala;
Pięcioosiowy pal mieszający opiera się na konstrukcji dwuosiowej i trójosiowej, dodając liczbę żerdzi mieszających w celu poprawy wydajności pracy i poprawy jakości korpusu pala poprzez zwiększenie liczby łopatek mieszających [2-3] .Proces natryskiwania i mieszania różni się od dwóch pierwszych.Nie ma różnicy.
Naruszenie otaczającego gruntu podczas budowy pali mieszalniczych cementowo-gruntowych spowodowane jest głównie ściskaniem i pękaniem gruntu na skutek mieszania łopatek mieszających oraz penetracją i rozszczepianiem zaczynu cementowego [4-5].Ze względu na duże zakłócenia spowodowane budową konwencjonalnych pali mieszających, przy budowie w wrażliwych środowiskach, takich jak sąsiednie obiekty komunalne i budynki chronione, zwykle konieczne jest zastosowanie droższego, wszechstronnego, wysokociśnieniowego iniekcji strumieniowej (metoda MJS) lub pojedynczego pale mieszające osiowe (metoda IMS) i inne mikrostruktury.Niepokojące metody budowy.
Ponadto podczas budowy konwencjonalnych pali mieszających kluczowe parametry konstrukcyjne, takie jak prędkość opadania i podnoszenia rury wiertniczej oraz ilość torkretu są ściśle powiązane z doświadczeniem operatorów.Utrudnia to również prześledzenie procesu budowy pali mieszanych i skutkuje różnicami w jakości pali.
Aby rozwiązać problemy związane z konwencjonalnymi stosami do mieszania cementu i gruntu, takie jak nierówny rozkład wytrzymałości pala, duże zakłócenia konstrukcyjne i wiele czynników związanych z ingerencją człowieka, społeczność inżynierów w Szanghaju opracowała nową cyfrową technologię czteroosiowego stosu mieszającego z mikrozaburzeniami.W artykule szczegółowo przedstawiona zostanie charakterystyka i efekty zastosowań inżynieryjnych technologii czteroosiowych pali mieszających w technologii mieszania betonu natryskowego, kontroli zakłóceń w budowie i zautomatyzowanym budownictwie.
1. Cyfrowy czteroosiowy sprzęt mieszający DMP z mikrozakłóceniami
Cyfrowe czteroosiowe urządzenie do wbijania pali z mikrozaburzeniami DMP-I składa się głównie z systemu mieszania, systemu ramy pala, systemu zasilania gazem, automatycznego systemu roztwarzania i dostarczania miazgi oraz cyfrowego systemu sterowania do realizacji zautomatyzowanej budowy pala .
2. Proces mieszania i natryskiwania
Wewnątrz czterech rur wiertniczych znajdują się rury z betonu natryskowego i rury strumieniowe.Jak pokazano na rysunku 2, głowica wiertnicza może jednocześnie natryskiwać szlam i sprężone powietrze podczas procesu formowania pala, unikając problemów spowodowanych natryskiwaniem niektórych rur wiertniczych i natryskiwaniem niektórych rur wiertniczych.Problem nierównomiernego rozkładu wytrzymałości pala na płaszczyźnie;ponieważ w każdej rurze wiertniczej działa sprężone powietrze, można całkowicie zmniejszyć opór mieszania, co jest pomocne przy budowie w twardszych warstwach gleby i glebie piaszczystej, a także może wytworzyć mieszankę cementu i gleby.Ponadto sprężone powietrze może przyspieszyć proces karbonatyzacji cementu i gleby oraz poprawić wczesną wytrzymałość cementu i gleby w pryzmie mieszającym.
Wiertła mieszające cyfrowego czteroosiowego kafara mieszającego DMP-I wyposażone są w 7 warstw łopatek mieszających o zmiennym kącie.Liczba jednopunktowych mieszań gleby może osiągnąć 50 razy, znacznie przekraczając 20 razy zalecane w specyfikacji;wiertło mieszające Jest wyposażone w łopatki różnicowe, które nie obracają się wraz z rurą wiertniczą podczas procesu formowania pala, co może skutecznie zapobiegać tworzeniu się kul gliniastych.Może to nie tylko zwiększyć liczbę czasów mieszania gleby, ale także zapobiec tworzeniu się dużych brył gleby podczas procesu mieszania, zapewniając w ten sposób jednorodność gnojowicy w glebie.
Czteroosiowy pal mieszający z mikrozaburzeniami cyfrowymi DMP-I wykorzystuje technologię natrysku betonu z konwersją góra-dół, jak pokazano na rysunku 3. Na głowicy wiertniczej mieszającej znajdują się dwie warstwy portów do betonu natryskowego.Kiedy opadnie, dolny otwór z betonu natryskowego zostanie otwarty.Rozpylona gnojowica zostaje całkowicie wymieszana z glebą pod działaniem górnego mieszadła.Po jego podniesieniu zamyka się dolny otwór gunitowy i jednocześnie otwiera się górny otwór gunitowy, tak aby szlam wyrzucany z górnego otworu gunitowego mógł zostać całkowicie wymieszany z gruntem pod działaniem dolnych łopatek.W ten sposób można całkowicie wymieszać szlam i ziemię podczas całego procesu zatapiania i mieszania, co dodatkowo poprawia jednorodność cementu i gruntu w zakresie głębokości korpusu pala oraz skutecznie rozwiązuje problem dwuosiowości i trzech -technologia pali mieszających osiowych w procesie podnoszenia rur wiertniczych.Problem polega na tym, że zawiesina rozpylana z dolnego otworu wtryskowego nie może zostać całkowicie wymieszana przez łopatki mieszające.
3. Kontrola budowy mikrozakłóceń
Przekrój rury wiertniczej czteroosiowego kafara cyfrowego z mikrozaburzeniami DMP-I ma kształt owalny o specjalnym kształcie.Kiedy rura wiertnicza obraca się, opada lub podnosi, wokół rury wiertniczej utworzy się kanał odprowadzający szlam i wylot.Podczas mieszania, gdy wewnętrzne ciśnienie gruntu przekroczy naprężenie występujące na miejscu, szlam będzie w sposób naturalny odprowadzany kanałem odprowadzającym szlam wokół rury wiertniczej, unikając w ten sposób ściskania gruntu spowodowanego nagromadzeniem ciśnienia gazu szlamowego w pobliżu rury wiertniczej. wiertło mieszające.
Cyfrowy czteroosiowy kafar mieszający DMP-I wyposażony jest w system monitorowania ciśnienia gruntu na koronie wiertniczej, który monitoruje zmiany ciśnienia gruntu w czasie rzeczywistym podczas całego procesu formowania pala i dba o to, aby ciśnienie gruntu było kontrolowane w rozsądnym zakresie poprzez regulację ciśnienia gazu szlamowego.Jednocześnie skonfigurowane łopatki mechanizmu różnicowego mogą skutecznie zapobiegać przywieraniu gliny do rury wiertniczej i tworzeniu się kul błotnych, a także skutecznie zmniejszać opór mieszania i naruszanie gleby.
4, Inteligentna kontrola budowy
Cyfrowe czteroosiowe urządzenie do wbijania pali z mikrozaburzeniami DMP-I jest wyposażone w cyfrowy system sterowania, który może realizować zautomatyzowaną budowę pala, rejestrować parametry procesu budowy w czasie rzeczywistym oraz monitorować i zapewniać wczesne ostrzeganie podczas procesu formowania pala.
Cyfrowy system sterowania może automatycznie zakończyć budowę pali mieszających na podstawie parametrów konstrukcyjnych określonych na palach próbnych.Może automatycznie kontrolować opadanie i podnoszenie układu mieszającego, dopasowywać przepływ gnojowicy i prędkość formowania pali w sekcjach zgodnie z rozkładem pionowej warstwy gleby, regulować ciśnienie strumienia zgodnie z ustawioną wartością nacisku na grunt oraz kontrolować procesy budowlane takie jak konwersja w górę i w dół fugowania natryskowego.To znacznie zmniejsza wpływ czynników ludzkich na jakość konstrukcji pala mieszającego podczas procesu budowy oraz poprawia niezawodność i spójność jakości pala mieszającego.
Za pomocą precyzyjnych czujników zainstalowanych na sprzęcie, cyfrowy system sterowania może monitorować kluczowe parametry konstrukcyjne, takie jak prędkość mieszania, objętość oprysku, ciśnienie i przepływ szlamu oraz ciśnienie gruntu, a także może zapewnić wczesne ostrzeganie o nietypowych warunkach konstrukcyjnych, zwiększając bezpieczeństwo procesu budowy pala mieszającego.Przejrzystość i terminowość rozwiązywania problemów.Jednocześnie cyfrowy system sterowania może rejestrować parametry całego procesu budowy i przesyłać zarejestrowane parametry budowy na platformę chmurową w czasie rzeczywistym za pośrednictwem modułu sieciowego w celu łatwego przeglądania i kontroli, zapewniając autentyczność i bezpieczeństwo generowanych danych podczas procesu budowy.
5, Technologia i parametry konstrukcji
Cyfrowy czteroosiowy proces budowy pali mieszających DMP z mikrozakłóceniami obejmuje głównie przygotowanie konstrukcji, próbną budowę pali i formalną budowę pali.W oparciu o parametry konstrukcyjne uzyskane z próbnego wznoszenia pala, cyfrowy system kontroli budowy realizuje zautomatyzowaną budowę pala.W połączeniu z rzeczywistym doświadczeniem inżynierskim można dobrać parametry konstrukcyjne pokazane w tabeli 1.W odróżnieniu od konwencjonalnych pali mieszających, stosunek wody do cementu stosowany w czteroosiowych stosach mieszających jest inny podczas opadania i podnoszenia.Stosunek wody do cementu stosowany do tonięcia wynosi 1,0 ~ 1,5, podczas gdy stosunek wody do cementu do podnoszenia wynosi 0,8 ~ 1,0.Podczas tonięcia i mieszania zaczyn cementowy ma większy stosunek wody do cementu, a zaczyn ma bardziej wystarczające działanie zmiękczające glebę, co może skutecznie zmniejszyć opór mieszania;podczas podnoszenia, ponieważ gleba w korpusie pala została wymieszana, mniejszy stosunek wody do cementu może skutecznie zwiększyć wytrzymałość korpusu pala.
Stosując wyżej wymieniony proces mieszania betonu natryskowego, czteroosiowy pal mieszający może osiągnąć taki sam efekt jak proces konwencjonalny przy zawartości cementu od 13% do 18%, spełniając wymagania inżynieryjne dotyczące wytrzymałości i nieprzepuszczalności pali mieszających cement-grunt i jednocześnie powoduje zmiany spowodowane cementem. Zaletą zmniejszenia dawki jest to, że odpowiednio zmniejsza się również ilość gruntu zastępczego w procesie budowy.Inklinometr zamontowany na rurze wiertniczej rozwiązuje problem trudnej kontroli pionowości podczas budowy konwencjonalnych pali do mieszania cementu i gruntu.Zmierzona pionowość czteroosiowego korpusu pala mieszającego może sięgać 1/300.
6, Zastosowania inżynieryjne
W celu dalszych badań wytrzymałości korpusu pala czteroosiowego pala mieszającego DMP z cyfrowym mikrozaburzeniem oraz wpływu procesu formowania pala na otaczający grunt, przeprowadzono doświadczenia terenowe w różnych warunkach stratygraficznych.Wytrzymałość próbek rdzenia cementu i gruntu zmierzona w 21 i 28 dniu pobranych próbek rdzeni pala mieszającego osiągnęła wartość 0,8 MPa, co spełnia wymagania dotyczące wytrzymałości cementu i gruntu w konwencjonalnej inżynierii podziemnej.
W porównaniu z tradycyjnymi palami do mieszania cementu i gruntu, powszechnie stosowane wszechstronne pale mieszające pod wysokim ciśnieniem (metoda MJS) i pale mieszające z mikrozakłóceniami (metoda IMS) mogą znacznie zmniejszyć poziome przemieszczenie otaczającego gruntu i osiadanie powierzchni spowodowane budową pali ..W praktyce inżynierskiej powyższe dwie metody uznawane są za techniki budownictwa mikrozakłóceniowego i często stosowane są w projektach inżynierskich o wysokich wymaganiach w zakresie ochrony otaczającego środowiska.
W tabeli 2 porównano dane z monitoringu otaczającego gruntu i deformacji powierzchni spowodowanych przez cyfrowy pal mieszający DMP czteroosiowy, metodę konstrukcji MJS i metodę konstrukcji IMS podczas procesu budowy.Podczas budowy czteroosiowego pala mieszającego mikroperturbacyjnego, w odległości 2 metrów od korpusu pala, można kontrolować przemieszczenia poziome i pionowe gruntu do około 5 mm, co jest równoważne metodzie konstrukcyjnej MJS oraz metodą konstrukcji IMS i pozwala na osiągnięcie minimalnego naruszenia gruntu wokół pala podczas procesu wznoszenia pala.
Obecnie czteroosiowe pale mieszające DMP z cyfrowymi mikrozakłóceniami są z powodzeniem stosowane w różnego rodzaju projektach, takich jak wzmacnianie fundamentów i inżynieria wykopów fundamentowych w Jiangsu, Zhejiang, Szanghaju i innych miejscach.Łącząc badania, rozwój i inżynieryjne zastosowanie technologii czteroosiowego stosu mieszającego, opracowano „Norma techniczna dotycząca czteroosiowego stosu mieszającego mikrozakłóceń” (T/SSCE 0002-2022) (standard grupy Szanghajskiego Towarzystwa Inżynierii Lądowej), który obejmuje sprzęt, projektowanie, konstrukcję i testowanie itp. Przedstawiono szczegółowe wymagania w celu ujednolicenia zastosowania technologii czteroosiowego stosu mieszającego DMP z cyfrowymi mikrozaburzeniami.
Czas publikacji: 22 września 2023 r