تبادل الأبحاث | DMP-I الاضطراب الرقمي الصغير ذو أربعة محاور لخلط تكنولوجيا كومة البحث والتطوير والتطبيق

ملخص

في ضوء المشاكل الموجودة في تكنولوجيا كومة خلط التربة الأسمنتية التقليدية، مثل التوزيع غير المتساوي لقوة جسم الخوازيق، والاضطرابات الكبيرة في البناء، والتأثير الكبير على جودة الخوازيق بسبب العوامل البشرية، تم استخدام تقنية جديدة للاضطراب الرقمي الدقيق رباعي الأبعاد DMP. تم تطوير كومة خلط المحور. في هذه التقنية، يمكن لأربع لقم حفر رش الملاط والغاز في نفس الوقت والعمل مع طبقات متعددة من شفرات القطع ذات الزوايا المتغيرة لقطع التربة أثناء عملية تكوين الوبر. مع استكمالها بعملية رش التحويل من أعلى إلى أسفل، فإنها تحل مشكلة التوزيع غير المتساوي للقوة لجسم الوبر، ويمكن أن تقلل بشكل فعال من استهلاك الأسمنت. بمساعدة الفجوة المتكونة بين أنبوب الحفر ذو الشكل الخاص والتربة، يتم تفريغ الملاط بشكل مستقل، مما يحقق اضطرابًا طفيفًا للتربة حول الكومة أثناء عملية البناء. يحقق نظام التحكم الرقمي البناء الآلي لتشكيل الخوازيق، ويمكنه مراقبة وتسجيل وتوفير إنذار مبكر لعملية تشكيل الخوازيق في الوقت الفعلي.

مقدمة

تستخدم أكوام خلط التربة الأسمنتية على نطاق واسع في مجال الإنشاءات الهندسية: مثل تقوية التربة والستائر المقاومة للماء في مشاريع حفر الأساس؛ تقوية الثقوب في أنفاق الدرع وآبار رفع الأنابيب؛ المعالجة الأساسية لطبقات التربة الضعيفة. مقاومة التسرب في جدران مشاريع الحفاظ على المياه وكذلك الحواجز في مدافن النفايات وغيرها. في الوقت الحاضر، مع تزايد حجم المشاريع، أصبحت متطلبات كفاءة البناء وحماية البيئة لأكوام خلط التربة الأسمنتية أعلى وأعلى. بالإضافة إلى ذلك، من أجل تلبية متطلبات حماية البيئة المتزايدة التعقيد حول بناء المشروع، يجب التحكم في جودة بناء أكوام خلط التربة الأسمنتية. وأصبح الحد من تأثير البناء على البيئة المحيطة حاجة ملحة.

يستخدم بناء أكوام الخلط بشكل أساسي مثقاب الخلط لخلط الأسمنت والتربة في الموقع لتشكيل كومة بقوة معينة وأداء مضاد للتسرب. تشتمل أكوام خلط الأسمنت والتربة شائعة الاستخدام على أكوام خلط الأسمنت والتربة ذات المحور الواحد والمحور المزدوج وثلاثة محاور وخمسة محاور. هذه الأنواع من أكوام الخلط لها أيضًا عمليات رش وخلط مختلفة.

تحتوي كومة الخلط أحادية المحور على أنبوب حفر واحد فقط، ويتم رش الجزء السفلي، ويتم إجراء الخلط من خلال عدد صغير من الشفرات. وهذا محدود بعدد أنابيب الحفر وشفرات الخلط، وكفاءة العمل منخفضة نسبيًا؛

تتكون كومة الخلط ذات المحورين من أنبوبي حفر، مع أنبوب ملاط منفصل في المنتصف للحشو. لا يحتوي أنبوبا الحفر على وظيفة الحشو لأن لقم الحفر على كلا الجانبين تحتاج إلى التقليب بشكل متكرر لجعل الملاط يتم رشه من أنبوب الملاط الأوسط ضمن نطاق المستوى. التوزيع موحد، لذا فإن عملية "الرشتين وثلاثة حركات" مطلوبة أثناء بناء العمود المزدوج، مما يحد من كفاءة بناء العمود المزدوج، كما أن توحيد تكوين الوبر ضعيف نسبيًا أيضًا. يبلغ الحد الأقصى لعمق البناء حوالي 18 مترًا[1]؛

تحتوي كومة الخلط ثلاثية المحاور على ثلاثة أنابيب حفر، مع رش الجص على كلا الجانبين ورش الهواء المضغوط في المنتصف. سيؤدي هذا الترتيب إلى أن تكون قوة الكومة الوسطى أصغر من قوة الجانبين، وسيكون لجسم الكومة روابط ضعيفة على المستوى؛ بالإضافة إلى ذلك، فإن كومة الخلط ثلاثية المحاور المستخدمة في أسمنت الماء كبيرة نسبيًا، مما يقلل من قوة جسم الكومة إلى حد ما؛

تعتمد كومة الخلط ذات المحاور الخمسة على المحورين والثلاثة محاور، مما يضيف عدد قضبان حفر الخلط لتحسين كفاءة العمل، وتحسين جودة جسم الخوازيق من خلال زيادة عدد شفرات الخلط [2-3] . تختلف عملية الرش والخلط عن العمليتين الأوليين. لا يوجد فرق.

يحدث الاضطراب في التربة المحيطة أثناء إنشاء أكوام خلط التربة الأسمنتية بشكل رئيسي بسبب ضغط التربة وتشققها الناتج عن تحريك شفرات الخلط، واختراق ملاط الأسمنت وتقسيمه [4-5]. نظرًا للإزعاج الكبير الناتج عن بناء أكوام الخلط التقليدية، عند البناء في بيئات حساسة مثل المرافق البلدية المجاورة والمباني المحمية، فمن الضروري عادةً استخدام الحشو النفاث عالي الضغط الشامل الأكثر تكلفة (طريقة MJS) أو الحشو الفردي - خوازيق الخلط المحورية (طريقة IMS) وغيرها من الهياكل الدقيقة. طرق البناء المزعجة.

بالإضافة إلى ذلك، أثناء بناء أكوام الخلط التقليدية، ترتبط معلمات البناء الرئيسية مثل سرعة الغطس والرفع لأنبوب الحفر وكمية الخرسانة المرشوشة ارتباطًا وثيقًا بخبرة المشغلين. وهذا أيضًا يجعل من الصعب تتبع عملية بناء أكوام الخلط ويؤدي إلى اختلافات في جودة الأكوام.

من أجل حل مشاكل أكوام خلط التربة الأسمنتية التقليدية مثل التوزيع غير المتساوي لقوة الأكوام، والاضطرابات الكبيرة في البناء، والعديد من عوامل التدخل البشري، طور المجتمع الهندسي في شنغهاي تقنية كومة خلط رقمية جديدة ذات أربعة محاور ذات اضطراب دقيق. ستقدم هذه المقالة بالتفصيل الخصائص وتأثيرات التطبيق الهندسي لتقنية أكوام الخلط رباعية المحاور في تكنولوجيا خلط الخرسانة المرشوشة والتحكم في اضطرابات البناء والبناء الآلي.

1、DMP معدات خلط كومة الخلط ذات أربعة محاور رقمية DMP

تتكون معدات خلط الخوازيق الرقمية ذات أربعة محاور ذات الاضطراب الجزئي DMP-I بشكل أساسي من نظام الخلط، ونظام إطار الخوازيق، ونظام إمداد الغاز، ونظام إمداد اللب واللب الأوتوماتيكي، ونظام التحكم الرقمي لتحقيق بناء الخوازيق الآلي .

2-عملية الخلط والرش

تم تجهيز أنابيب الحفر الأربعة بأنابيب الخرسانة المرشوشة وأنابيب النفاثة بالداخل. كما هو مبين في الشكل 2، يمكن لرأس الحفر رش الملاط والهواء المضغوط في نفس الوقت أثناء عملية تشكيل الركيزة، مما يتجنب المشاكل الناتجة عن رش بعض أنابيب الحفر ورش بعض أنابيب الحفر. مشكلة التوزيع غير المتكافئ لقوة الوبر على المستوى؛ لأن كل أنبوب حفر لديه تدخل الهواء المضغوط، يمكن تقليل مقاومة الخلط بالكامل، وهو أمر مفيد للبناء في طبقات التربة الصلبة والتربة الرملية، ويمكن أن يصنع مزيجًا من الأسمنت والتربة. بالإضافة إلى ذلك، يمكن للهواء المضغوط تسريع عملية الكربنة للأسمنت والتربة وتحسين القوة المبكرة للأسمنت والتربة في كومة الخلط.

إن لقم حفر الخلط الخاصة بمحرك كومة الخلط الرقمي ذو أربعة محاور ذات الاضطراب الصغير DMP-I مُجهزة بـ 7 طبقات من شفرات الخلط ذات الزوايا المتغيرة. يمكن أن يصل عدد خلط التربة بنقطة واحدة إلى 50 مرة، وهو ما يتجاوز بكثير 20 مرة الموصى بها في المواصفات؛ لقمة حفر الخلط مجهزة بشفرات تفاضلية لا تدور مع أنبوب الحفر أثناء عملية تشكيل الوبر، والتي يمكن أن تمنع بشكل فعال تكوين كرات الطين الطينية. وهذا لا يؤدي فقط إلى زيادة عدد مرات خلط التربة، ولكن أيضًا يمنع تكوين كتل كبيرة من التربة أثناء عملية الخلط، وبالتالي ضمان توحيد الملاط في التربة.

تعتمد كومة الخلط الرقمية ذات أربعة محاور ذات الاضطراب الجزئي DMP-I تقنية الخرسانة المرشوشة للتحويل من أعلى إلى أسفل كما هو موضح في الشكل 3. هناك طبقتان من منافذ الخرسانة المرشوشة على رأس حفر الخلط. عندما تغرق، يتم فتح منفذ الخرسانة السفلي. يتم خلط الملاط المرشوش بالكامل مع التربة تحت تأثير شفرة الخلط العلوية. عندما يتم رفعه، يتم إغلاق منفذ الخرسانة المرشوشة السفلي وفي نفس الوقت يفتح منفذ الغونيت العلوي بحيث يمكن خلط الملاط المقذوف من منفذ الغونيت العلوي بالكامل مع التربة تحت تأثير الشفرات السفلية. بهذه الطريقة، يمكن تحريك الطين والتربة بشكل كامل خلال عملية الغمر والتحريك بأكملها، مما يعزز بشكل أكبر تجانس الأسمنت والتربة ضمن نطاق عمق جسم الخوازيق، ويحل بشكل فعال مشكلة المحور المزدوج والثلاثي. - تكنولوجيا خلط الخوازيق المحورية في عملية رفع أنبوب الحفر. المشكلة هي أن الملاط الذي يتم رشه من منفذ الحقن السفلي لا يمكن تحريكه بالكامل بواسطة شفرات التحريك.

3 、 التحكم في البناء بالاضطراب الجزئي

إن المقطع العرضي لأنبوب الحفر الخاص بمحرك كومة الخلط ذو أربعة محاور الرقمية ذات الاضطراب الصغير DMP-I هو شكل بيضاوي الشكل ذو شكل خاص. عندما يدور أنبوب الحفر أو يغوص أو يرتفع، سيتم تشكيل قناة تفريغ وعادم حول أنبوب الحفر. عند التحريك، عندما يتجاوز الضغط الداخلي للتربة الضغط في الموقع، سيتم تفريغ الملاط بشكل طبيعي على طول قناة تفريغ الملاط حول أنبوب الحفر، وبالتالي تجنب ضغط التربة الناجم عن تراكم ضغط غاز الملاط بالقرب من خلط مثقاب.

تم تجهيز مشغل الخوازيق الخلط الرقمي ذو أربعة محاور DMP-I بنظام مراقبة الضغط تحت الأرض على لقمة الحفر، والذي يراقب التغيرات في الضغط تحت الأرض في الوقت الحقيقي أثناء عملية تشكيل الخوازيق بأكملها، ويضمن أن الضغط تحت الأرض يتم التحكم فيه ضمن نطاق معقول عن طريق ضبط ضغط غاز الملاط. في الوقت نفسه، يمكن للشفرات التفاضلية المُكونة أن تمنع بشكل فعال الطين من الالتصاق بأنبوب الحفر وتكوين كرات الطين، كما تقلل بشكل فعال من مقاومة الخلط واضطراب التربة.

4 、 التحكم الذكي في البناء

تم تجهيز معدات خلط الخوازيق الرقمية ذات الاضطراب الصغير بأربعة محاور DMP-I بنظام تحكم رقمي، والذي يمكنه تحقيق بناء الخوازيق الآلي، وتسجيل معلمات عملية البناء في الوقت الفعلي، ومراقبة وتوفير الإنذار المبكر أثناء عملية تشكيل الخوازيق.

يمكن لنظام التحكم الرقمي إكمال بناء أكوام الخلط تلقائيًا بناءً على معلمات البناء التي تحددها الأكوام التجريبية. يمكنها التحكم تلقائيًا في غرق ورفع نظام الخلط، ومطابقة تدفق الملاط وسرعة تكوين الوبر في الأقسام وفقًا لتوزيع طبقة التربة العمودية، وضبط الضغط النفاث وفقًا للقيمة المحددة للضغط الأرضي، والتحكم في عمليات البناء. مثل تحويل الحشو بالرش لأعلى ولأسفل. وهذا يقلل بشكل كبير من تأثير العوامل البشرية على جودة بناء كومة الخلط أثناء عملية البناء، ويحسن موثوقية واتساق جودة كومة الخلط.

بمساعدة أجهزة الاستشعار الدقيقة المثبتة على المعدات، يمكن لنظام التحكم الرقمي مراقبة معلمات البناء الرئيسية مثل سرعة الخلط، حجم الرش، ضغط وتدفق الملاط، والضغط تحت الأرض، ويمكن أن يوفر إنذار مبكر لظروف البناء غير الطبيعية، مما يزيد من السلامة. عملية بناء كومة الخلط. الشفافية وحسن التوقيت في حل المشكلات. وفي الوقت نفسه، يمكن لنظام التحكم الرقمي تسجيل معلمات عملية البناء بأكملها وتحميل معلمات البناء المسجلة إلى النظام الأساسي السحابي في الوقت الفعلي من خلال وحدة الشبكة لسهولة العرض والفحص، مما يضمن صحة وسلامة البيانات التي تم إنشاؤها أثناء عملية البناء.

5 、 تكنولوجيا البناء والمعلمات

تتضمن عملية بناء الأكوام المختلطة الرقمية ذات أربعة محاور DMP بشكل أساسي إعداد البناء، وبناء الأكوام التجريبية وبناء الأكوام الرسمية. وفقاً لمعايير البناء التي تم الحصول عليها من بناء الخوازيق التجريبية، فإن نظام التحكم الرقمي في البناء يحقق البناء الآلي للأكوام. بالإضافة إلى الخبرة الهندسية الفعلية، يمكن اختيار معلمات البناء الموضحة في الجدول 1. تختلف نسبة الماء إلى الأسمنت المستخدمة في أكوام الخلط رباعية المحاور عن أكوام الخلط التقليدية عند الغمر والرفع. نسبة الماء إلى الأسمنت المستخدمة للغرق هي 1.0 ~ 1.5، في حين أن نسبة الماء إلى الأسمنت للرفع هي 0.8 ~ 1.0. عند الغمر والتحريك، يكون لملاط الأسمنت نسبة أكبر من الماء إلى الأسمنت، ويكون للملاط تأثير تليين أكثر كفاية على التربة، مما يمكن أن يقلل بشكل فعال من مقاومة التحريك؛ عند الرفع، بما أن التربة الموجودة داخل جسم الكومة قد تم خلطها، فإن نسبة الماء إلى الأسمنت الأصغر يمكن أن تزيد بشكل فعال من قوة جسم الكومة.

باستخدام عملية خلط الخرسانة المرشوشة المذكورة أعلاه، يمكن لكومة الخلط ذات المحاور الأربعة أن تحقق نفس تأثير العملية التقليدية بمحتوى أسمنت يتراوح من 13% إلى 18%، مما يلبي المتطلبات الهندسية لقوة وعدم نفاذية أكوام خلط التربة الأسمنتية ، وفي نفس الوقت إحداث تغييرات بسبب الأسمنت. تتمثل ميزة تقليل الجرعة في تقليل التربة البديلة أثناء عملية البناء أيضًا وفقًا لذلك. يحل مقياس الميل المثبت على أنبوب الحفر مشكلة التحكم الصعب في العمودي أثناء بناء أكوام خلط التربة الأسمنتية التقليدية. يمكن أن يصل العمودي المُقاس لجسم كومة الخلط رباعي المحاور إلى 1/300.

6 、 التطبيقات الهندسية

من أجل إجراء مزيد من الدراسة لقوة جسم الخوازيق لكومة الخلط ذات أربعة محاور ذات الاضطراب الجزئي الرقمي DMP وتأثير عملية تشكيل الخوازيق على التربة المحيطة، تم إجراء تجارب ميدانية في ظروف طبقية مختلفة. وصلت قوة عينات الأسمنت والتربة التي تم قياسها في اليومين الحادي والعشرين والثامن والعشرين من عينات قلب كومة الخلط المجمعة إلى 0.8 ميجا باسكال، وهو ما يلبي متطلبات قوة الأسمنت والتربة في الهندسة التقليدية تحت الأرض.

بالمقارنة مع أكوام خلط التربة الأسمنتية التقليدية، فإن الحشو النفاث عالي الضغط الشامل المستخدم بشكل شائع (طريقة MJS) وأكوام الخلط ذات الاضطراب الجزئي (طريقة IMS) يمكن أن يقلل بشكل كبير من الإزاحة الأفقية للتربة المحيطة والتسوية السطحية الناتجة عن بناء الأكوام . . في الممارسة الهندسية، يتم التعرف على الطريقتين المذكورتين أعلاه كتقنيات بناء للاضطرابات الجزئية وغالبًا ما تستخدم في المشاريع الهندسية ذات المتطلبات العالية لحماية البيئة المحيطة.

يقارن الجدول 2 بين بيانات مراقبة التربة المحيطة وتشوه السطح الناتج عن كومة الخلط ذات أربعة محاور ذات الاضطراب الجزئي الرقمي DMP وطريقة بناء MJS وطريقة بناء IMS أثناء عملية البناء. أثناء عملية بناء كومة خلط رباعية المحاور ذات اضطراب دقيق، على مسافة 2 متر من جسم الخوازيق، يمكن التحكم في الإزاحة الأفقية والرفع الرأسي للتربة إلى حوالي 5 مم، وهو ما يعادل طريقة البناء MJS وطريقة البناء IMS، ويمكن أن تحقق الحد الأدنى من الاضطراب في التربة حول الركيزة أثناء عملية بناء الركيزة.

في الوقت الحاضر، تم استخدام أكوام الخلط ذات أربعة محاور ذات الاضطراب الجزئي الرقمي DMP بنجاح في أنواع مختلفة من المشاريع مثل تعزيز الأساس وهندسة حفر الأساس في جيانغسو وتشجيانغ وشانغهاي وأماكن أخرى. من خلال الجمع بين البحث والتطوير والتطبيق الهندسي لتكنولوجيا أكوام الخلط رباعية المحاور، تم تجميع "المعيار الفني لأكوام الخلط رباعية المحاور ذات الاضطراب الجزئي" (T/SSCE 0002-2022) (معيار مجموعة جمعية الهندسة المدنية في شنغهاي)، والتي يشمل المعدات والتصميم والبناء والاختبار، وما إلى ذلك. وقد تم طرح متطلبات محددة لتوحيد تطبيق تقنية كومة الخلط الرقمية ذات الاضطراب الصغير رباعي المحاور DMP.

وقت النشر: 22 سبتمبر 2023