한국어
中文Резюме
З огляду на проблеми, які існують у звичайній технології змішування цементу та ґрунту, такі як нерівномірний розподіл міцності тіла палі, значні порушення конструкції та великий вплив на якість палі людського фактору, нова технологія цифрових мікрозбурень DMP чотири- була розроблена осьова змішувальна паля.За цією технологією чотири бурильні коронки можуть розпилювати суспензію та газ одночасно та працювати з декількома шарами ріжучих лез із змінним кутом для різання ґрунту під час формування палі.Доповнений процесом розпилення вгору-вниз, він вирішує проблему нерівномірного розподілу міцності тіла палі та може ефективно зменшити споживання цементу.За допомогою зазору, який утворюється між бурильною трубою спеціальної форми та ґрунтом, шлам викидається автономно, завдяки чому досягається легке порушення ґрунту навколо палі в процесі будівництва.Цифрова система управління реалізує автоматизовану конструкцію утворення паль і може контролювати, записувати та забезпечувати раннє попередження про процес утворення паль у режимі реального часу.
вступ
Цементно-ґрунтові палі широко застосовуються в галузі інженерного будівництва: для зміцнення ґрунтів і гідроізоляційних завіс в котлованах;зміцнення отворів в щитових тунелях і трубопровідних колодязях;обробка основи слабких шарів ґрунту;проти просочування в стінах проектів водоохорони, а також бар’єрах на звалищах тощо.В даний час, оскільки масштаби проектів стають все більшими і більшими, вимоги до ефективності будівництва та захисту навколишнього середовища цементно-ґрунтових паль стають все вищими.Крім того, щоб відповідати дедалі складнішим вимогам захисту навколишнього середовища навколо будівництва проекту, необхідно контролювати якість будівництва цементно-ґрунтових паль.І зменшення впливу будівництва на навколишнє середовище стало гострою потребою.
При будівництві змішувальних паль в основному використовується змішувальне бурове долото для змішування цементу та ґрунту на місці для формування палі з певною міцністю та ефективністю проти просочування.Зазвичай використовувані палі для змішування цементу та ґрунту включають одноосьові, двоосьові, три- та п’ятиосьові палі для змішування цементу та ґрунту.Ці типи змішувальних паль також мають різні процеси розпилення та змішування.
Одноосьова змішувальна паля має тільки одну бурильну трубу, дно розпилене, а перемішування здійснюється через невелику кількість лопатей.Це обмежено кількістю бурильних труб і змішувальних лопатей, а ефективність роботи є відносно низькою;
Двовісна змішувальна паля складається з 2 бурильних труб, з окремою трубою для шламу посередині для цементування.Дві бурильні труби не мають функції цементації, тому що бурові коронки з обох боків потрібно багаторазово перемішувати, щоб розчин розпорошувався із середньої труби для розчину в межах площини.Розподіл є рівномірним, тому під час будівництва подвійного ствола необхідний процес «два розбризкування та три перемішування», що обмежує ефективність конструкції подвійного вала, а рівномірність формування ворсу також є відносно поганою.Максимальна будівельна глибина близько 18 метрів [1];
Трьохосьова змішувальна купа містить три бурильні труби, з обох сторін розпорошений цементний розчин, а посередині – розпилене стиснене повітря.Таке розташування призведе до того, що міцність середньої палі буде меншою, ніж міцність обох сторін, і тіло палі матиме слабкі ланки на площині;крім того, триосьова змішувальна паля. Водний цемент, який використовується, відносно великий, що певною мірою знижує міцність тіла палі;
П'ятиосьова змішувальна паля базується на двовісній і тривісній, додаючи кількість змішувальних бурових штанг для підвищення ефективності роботи та покращуючи якість тіла палі за рахунок збільшення кількості змішувальних лопатей [2-3] .Процес розпилення та змішування відрізняється від перших двох.Різниці немає.
Порушення навколишнього ґрунту при будівництві цементно-ґрунтових змішувальних паль викликано в основному стисненням і розтріскуванням ґрунту, викликаним перемішуванням змішувальних лопатей, а також проникненням і розщепленням цементного розчину [4-5].Через значні перешкоди, спричинені будівництвом звичайних змішувальних паль, при будівництві у чутливих середовищах, таких як суміжні муніципальні об’єкти та захищені будівлі, зазвичай необхідно використовувати дорожче всестороннє струменеве цементування під високим тиском (метод MJS) або одиночний -осьові змішувальні палі (метод IMS) та інші мікроструктури.Заважаючі методи будівництва.
Крім того, під час будівництва звичайних змішувальних паль ключові параметри будівництва, такі як швидкість занурення та підйому бурильної труби та кількість торкрет-бетону, тісно пов’язані з досвідом операторів.Це також ускладнює відстеження процесу будівництва змішувальних паль і призводить до відмінностей у якості паль.
Щоб вирішити проблеми звичайних паль із змішуванням цементу та ґрунту, такі як нерівномірний розподіл міцності паль, значні порушення конструкції та багато факторів людського втручання, інженерна спільнота Шанхаю розробила нову технологію чотиривісної змішувальної палі з мікрозбуреннями.Ця стаття детально ознайомить з характеристиками та ефектами інженерного застосування технології чотиривісної змішувальної палі в технології змішування торкретбетону, контролю за порушеннями конструкції та автоматизованого будівництва.
1、DMP цифрове мікрозбурення чотирьох осей змішувального обладнання палі
Чотирьохосьове змішувальне обладнання DMP-I з цифровим мікрозбуренням складається з системи змішування, системи рами палі, системи газопостачання, автоматичної системи пульпування та подачі целюлози, а також цифрової системи керування для реалізації автоматизованого будівництва палі. .
2、Процес змішування та розпилення
Чотири бурильні труби оснащені торкретбетонними трубами та струминними трубами всередині.Як показано на малюнку 2, бурова головка може розпилювати суспензію та стиснене повітря одночасно під час процесу формування палі, уникаючи проблем, спричинених розбризкуванням деяких бурильних труб і розпиленням деяких бурильних труб.Задача про нерівномірний розподіл міцності палі по площині;оскільки кожна бурильна труба має втручання стисненого повітря, опір змішування може бути повністю зменшений, що корисно для будівництва в більш твердих шарах ґрунту та піщаному ґрунті, а також може створювати цементно-ґрунтову суміш.Крім того, стиснене повітря може прискорити процес карбонізації цементу та ґрунту та покращити початкову міцність цементу та ґрунту в купі для змішування.
Змішувальні бурові долота цифрового мікропертурбаційного чотиривісного змішувального палебійника DMP-I оснащені 7 шарами змішувальних лопатей зі змінним кутом.Кількість одноточкових змішувань ґрунту може досягати 50 разів, значно перевищуючи 20 разів, рекомендованих специфікацією;свердло для змішування. Воно оснащене диференціальними лопатями, які не обертаються разом із бурильною трубою під час процесу формування палі, що може ефективно запобігати утворенню глиняних куль.Це може не тільки збільшити кількість разів перемішування ґрунту, але й запобігти утворенню великих грудок ґрунту під час процесу змішування, таким чином забезпечуючи однорідність гною в ґрунті.
Чотирьохосьова змішувальна паля DMP-I з цифровими мікропертурбаціями використовує технологію перетворення торкретбетону вгору-вниз, як показано на малюнку 3. На змішувальній буровій головці є два шари отворів для торкретування.Коли він опускається, відкривається нижній торкрет-бетонний отвір.Під дією верхньої змішувальної лопаті обприскувана рідина повністю змішується з ґрунтом.Коли він піднімається, нижній торкрет-бетонний отвір закривається і водночас відкривається верхній торкрет-отвір, щоб суспензія, що викидається з верхнього торкрет-бетону, могла повністю змішуватися з ґрунтом під дією нижніх лопатей.Таким чином, суспензію та ґрунт можна повністю перемішати протягом усього процесу занурення та перемішування, що додатково покращує однорідність цементу та ґрунту в межах діапазону глибини тіла палі та ефективно вирішує проблему подвійної осі та трьох -осьова технологія змішування паль у процесі підйому бурильних труб.Проблема полягає в тому, що суспензія, яка розпилюється з нижнього порту впорскування, не може бути повністю перемішана мішальними лопатями.
3、Контроль конструкції мікрозбурень
Поперечний переріз бурильної труби цифрового мікрозбурювального чотиривісного змішувального палебійника DMP-I має овальну форму спеціальної форми.Коли бурильна труба обертається, опускається або піднімається, навколо бурильної труби утворюється вихідний і випускний канал для шламу.Під час перемішування, коли внутрішній тиск ґрунту перевищує напругу на місці, суспензія буде природним чином скидатися вздовж каналу випуску суспензії навколо бурильної труби, таким чином уникаючи стиснення ґрунту, спричиненого накопиченням тиску суспензії газу поблизу свердло для змішування.
Чотирьохосьовий змішувальний палебійний пристрій DMP-I з цифровим мікрозбуренням оснащено системою моніторингу підземного тиску на буровому долоті, яка відстежує зміни підземного тиску в режимі реального часу протягом усього процесу формування палі та гарантує, що підземний тиск є рівним. контролюється в прийнятному діапазоні шляхом регулювання тиску суспензії.У той же час налаштовані диференціальні лопаті можуть ефективно запобігати прилипанню глини до бурильної труби та утворенню грязьових кульок, а також ефективно зменшувати опір змішування та порушення ґрунту.
4、Інтелектуальний контроль будівництва
Чотирьохосьове змішувальне обладнання DMP-I з цифровим мікрозбуренням оснащене цифровою системою керування, яка може реалізувати автоматизоване будівництво палі, записувати параметри процесу будівництва в режимі реального часу, а також контролювати та забезпечувати раннє попередження під час процесу формування палі.
Цифрова система керування може автоматично завершити будівництво змішувальних паль на основі параметрів конструкції, визначених пробними палями.Він може автоматично контролювати опускання та підйом змішувальної системи, узгодження потоку суспензії та швидкість утворення паль у секціях відповідно до розподілу вертикального шару ґрунту, регулювати тиск струменя відповідно до заданого значення тиску на ґрунт та контролювати процеси будівництва наприклад, перехід вгору та вниз при розбризкуванні.Це значно зменшує вплив людського фактора на якість будівництва змішувальної палі під час процесу будівництва, а також покращує надійність і постійність якості змішувальної палі.
За допомогою точних датчиків, встановлених на обладнанні, цифрова система керування може контролювати ключові параметри будівництва, такі як швидкість змішування, об’єм розпилення, тиск і потік суспензії та підземний тиск, і може забезпечувати раннє попередження про ненормальні умови будівництва, підвищуючи безпеку процесу будівництва змішувальної палі.Прозорість та своєчасність вирішення проблеми.У той же час цифрова система керування може записувати параметри всього процесу будівництва та завантажувати записані параметри будівництва на хмарну платформу в режимі реального часу через мережевий модуль для легкого перегляду та перевірки, забезпечуючи достовірність і безпеку згенерованих даних. в процесі будівництва.
5、Технологія та параметри будівництва
Чотирьохосьовий процес змішування паль із цифровим мікрозбуренням DMP включає в себе підготовку до будівництва, пробне будівництво паль і формальне будівництво паль.Згідно з параметрами конструкції, отриманими в результаті пробного будівництва палі, цифрова система управління будівництвом реалізує автоматизоване будівництво палі.У поєднанні з реальним інженерним досвідом можна вибрати параметри конструкції, наведені в таблиці 1.На відміну від звичайних змішувальних паль, співвідношення води до цементу, що використовується для чотиривісної змішувальної палі, відрізняється під час занурення та підйому.Співвідношення води до цементу, що використовується для занурення, становить 1,0~1,5, а співвідношення води до цементу для підйому становить 0,8~1,0.Під час занурення та перемішування цементний розчин має більший водоцементний коефіцієнт, а розчин має більш достатній пом’якшувальний ефект на ґрунт, що може ефективно зменшити опір перемішування;під час підйому, оскільки ґрунт усередині тіла палі був змішаний, менше водоцементне співвідношення може ефективно підвищити міцність тіла палі.
Використовуючи вищезгаданий процес змішування торкретбетону, чотириосьова змішувальна паля може досягти того ж ефекту, що й звичайний процес, із вмістом цементу від 13% до 18%, що відповідає технічним вимогам щодо міцності та водонепроникності паль для змішування цементу та ґрунту. , і в той же час внесення змін через цемент. Перевага зменшення дозування полягає в тому, що замінний ґрунт під час процесу будівництва також відповідно зменшується.Інклінометр, встановлений на бурильні труби, вирішує проблему складного контролю вертикальності при будівництві звичайних цементно-ґрунтових паль.Виміряна вертикальність чотиривісного тіла змішувальної палі може досягати 1/300.
6、Інженерні програми
Для подальшого вивчення міцності тіла палі цифрової мікрозбуреної чотиривісної змішувальної палі DMP та впливу процесу формування палі на навколишній ґрунт було проведено польові експерименти в різних стратиграфічних умовах.Міцність керна цементу та ґрунту, виміряна на 21-й та 28-й дні зібраних зразків керна змішувальної палі, досягла 0,8 МПа, що відповідає вимогам до міцності цементу та ґрунту при традиційному підземному будівництві.
Порівняно з традиційними палями для змішування цементу та ґрунту, широко використовувані багатостороннє струменеве цементування під високим тиском (метод MJS) і палі змішування з мікропорушеннями (метод IMS) можуть значно зменшити горизонтальне зміщення навколишнього ґрунту та осідання поверхні, спричинене конструкцією палі. ..В інженерній практиці вищевказані два методи визнаються методами будівництва з мікропорушеннями і часто використовуються в інженерних проектах з високими вимогами до захисту навколишнього середовища.
У таблиці 2 порівнюються дані моніторингу навколишнього ґрунту та деформації поверхні, викликаної цифровою мікрозбурювальною чотириосьовою змішувальною палі DMP, методом будівництва MJS та методом будівництва IMS під час процесу будівництва.У процесі будівництва чотиривісної палі змішування з мікрозбуреннями, на відстані 2 метрів від тіла палі, горизонтальне зміщення та вертикальне підняття ґрунту можна контролювати приблизно до 5 мм, що еквівалентно методу будівництва MJS. і методом будівництва IMS, і можна досягти мінімального порушення ґрунту навколо палі під час процесу будівництва палі.
В даний час цифрові мікрозбурювальні чотириосьові змішувальні палі DMP успішно використовуються в різних типах проектів, таких як армування фундаменту та будівництво котловану в Цзянсу, Чжецзяні, Шанхаї та інших місцях.Поєднуючи дослідження, розробки та інженерне застосування технології чотиривісної змішувальної палі, було складено «Технічний стандарт для чотирьохосьової змішувальної палі з мікроперешкодами» (T/SSCE 0002-2022) (Стандарт групи Шанхайського цивільного інженерного товариства), який включає в себе обладнання, проектування, конструкцію та випробування тощо. Спеціальні вимоги були висунуті для стандартизації застосування цифрової мікрозбуреної технології чотиривісної змішувальної палі DMP.
Час публікації: 22 вересня 2023 р