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中文Resumen
En vista de los problemas existentes en la tecnología convencional de pilotes de mezcla de cemento-suelo, como la distribución desigual de la resistencia al cuerpo de la pila, una gran perturbación de la construcción y un gran impacto en la calidad de las pilotes por factores humanos, se desarrolló una nueva tecnología de una pila de mezcla de cuatro ejes de microespertación DMP. En esta tecnología, cuatro brocas pueden rociar suspensión y gas al mismo tiempo y trabajar con múltiples capas de cuchillas de corte de ángulo variable para cortar el suelo durante el proceso de formación de pilotes. Complementado por el proceso de pulverización de conversión hacia arriba, resuelve el problema de la distribución de resistencia desigual del cuerpo de la pila y puede reducir efectivamente el consumo de cemento. Con la ayuda de la brecha formada entre la tubería de perforación de forma especial y el suelo, la lechada se descarga de forma autónoma, lo que logra una ligera perturbación del suelo alrededor de la pila durante el proceso de construcción. El sistema de control digital se da cuenta de la construcción automatizada de la formación de pilotes y puede monitorear, registrar y proporcionar una advertencia temprana para el proceso de formación de pilotes en tiempo real.
Introducción
Las pilas de mezcla de cemento-suelo se usan ampliamente en el campo de la construcción de ingeniería: como el refuerzo del suelo y las cortinas a prueba de agua en proyectos de fusos; Refuerzo de agujeros en túneles de escudo y pozos de paseos; tratamiento básico de capas del suelo débiles; La sepage en las paredes de proyectos de conservación de agua, así como barreras en vertederos y más. En la actualidad, a medida que la escala de los proyectos se vuelve cada vez mayor, los requisitos para la eficiencia de la construcción y la protección del medio ambiente de las pilas de mezcla de cemento-suelo se han vuelto cada vez más altos. Además, para cumplir con los requisitos de protección ambiental cada vez más complejos alrededor de la construcción del proyecto, se debe controlar la calidad de la construcción de las pilas de mezcla de cemento-suelo. Y reducir el impacto de la construcción en el entorno circundante se ha convertido en una necesidad urgente.
La construcción de pilas de mezcla utiliza principalmente una broca de mezcla para mezclar cemento y suelo in situ para formar una pila con una cierta resistencia y rendimiento contra la sepage. Las pilas de mezcla de cemento y suelo de uso común incluyen un solo eje, doble eje, tres ejes y cemento de cinco ejes y pilas de mezcla de suelo. Estos tipos de pilas de mezcla también tienen diferentes procesos de pulverización y mezcla.
La pila de mezcla de eje único tiene solo un tubo de perforación, se rocía el fondo y la mezcla se realiza a través de un pequeño número de cuchillas. Esto está limitado por el número de tuberías de perforación y cuchillas de mezcla, y la eficiencia laboral es relativamente baja;
La pila de mezcla biaxial consta de 2 tuberías de perforación, con una tubería de suspensión separada en el medio para la lechada. Las dos tuberías de perforación no tienen la función de lechada porque los brocas de taladro en ambos lados deben agitarse repetidamente para hacer que la lechada se rocíe desde la tubería de la suspensión media dentro del rango de avión. La distribución es uniforme, por lo que se requieren el proceso de "dos aerosoles y tres agitaciones" durante la construcción del doble eje, lo que restringe la eficiencia de construcción del doble eje, y la uniformidad de la formación de pilotes también es relativamente pobre. La profundidad de construcción máxima es de aproximadamente 18 metros [1];
La pila de mezcla de tres ejes contiene tres tuberías de perforación, con una lechada rociada en ambos lados y aire comprimido rociado en el medio. Esta disposición hará que la fuerza de la pila media sea más pequeña que la de los dos lados, y el cuerpo de la pila tendrá enlaces débiles en el avión; Además, la pila de mezcla de tres ejes, el cemento de agua utilizado es relativamente grande, lo que reduce la resistencia del cuerpo de la pila hasta cierto punto;
La pila de mezcla de cinco ejes se basa en los dos ejes y los tres ejes, agregando el número de varillas de mezcla para mejorar la eficiencia laboral y mejorar la calidad del cuerpo de la pila al aumentar el número de cuchillas de mezcla [2-3]. El proceso de pulverización y mezcla es diferente de los dos primeros. No hay diferencia.
La alteración del suelo circundante durante la construcción de pilas de mezcla de cemento-suelo es causada principalmente por la exprimción y el agrietamiento del suelo causado por la agitación de las cuchillas de mezcla y la penetración y la división de la lechada de cemento [4-5]. Debido a la gran perturbación causada por la construcción de pilas de mezcla convencionales, al construir entornos sensibles, como las instalaciones municipales adyacentes y los edificios protegidos, generalmente es necesario utilizar la lechada de chorro de alta presión más costosa (método MJS) o pilas de mezcla de eje único (método IMS) y otras microestructuras. Métodos de construcción perturbadores.
Además, durante la construcción de pilotes de mezcla convencionales, los parámetros de construcción clave, como la velocidad de hundimiento y elevación de la tubería de perforación y la cantidad de hormigón disparado, están estrechamente relacionadas con la experiencia de los operadores. Esto también dificulta rastrear el proceso de construcción de las pilas de mezcla y da como resultado diferencias en la calidad de las pilas.
Para resolver los problemas de las pilas convencionales de mezcla de cemento-suelo, como la distribución de resistencia a la pila desigual, la gran perturbación de la construcción y muchos factores de interferencia humana, la comunidad de ingeniería de Shanghai ha desarrollado una nueva tecnología de pilotes de mezcla de cuatro ejes de microperbación digital. Este artículo introducirá en detalle las características y los efectos de aplicación de ingeniería de la tecnología de pilotes de mezcla de cuatro ejes en tecnología de mezcla de hormigón disparado, control de perturbaciones de construcción y construcción automatizada.
1 、 DMP Micro-Perturbación Digital Pilation Equipmand de cuatro ejes
El equipo DMP-I Digital Micro-Perturbation Four-Axis Mezcle Pilation Driver consiste principalmente en un sistema de mezcla, un sistema de marco de pilotes, un sistema de suministro de gas, un sistema automático de suministro de pulpa y pulpa y un sistema de control digital para realizar una construcción automatizada de pilotes.
2 、 Proceso de mezcla y pulverización
Las cuatro tuberías de perforación están equipadas con tuberías de hripes y tuberías de chorro en el interior. Como se muestra en la Figura 2, el cabezal de perforación puede rociar la suspensión y el aire comprimido al mismo tiempo durante el proceso de formación de pilotes, evitando los problemas causados por la pulverización de algunas tuberías de perforación y la pulverización de algunas tuberías de perforación. El problema de la distribución desigual de la resistencia al pilote en el avión; Debido a que cada tubería de perforación tiene la intervención de aire comprimido, la resistencia a la mezcla puede reducirse completamente, lo que es útil para la construcción en capas de suelo más duras y suelo arenoso, y puede hacer una mezcla de cemento y suelo. Además, el aire comprimido puede acelerar el proceso de carbonatación del cemento y el suelo y mejorar la resistencia temprana del cemento y el suelo en la pila de mezcla.
Los brocas de taladro de mezcla del controlador de pilotes de cuatro ejes de micro-perurbación DMP-I están equipados con 7 capas de cuchillas de mezcla de ángulo variable. El número de mezcla de suelo de un solo punto puede alcanzar 50 veces, superando con creces las 20 veces recomendadas por la especificación; La broca de perforación de mezcla está equipada con cuchillas diferenciales que no giran con la tubería de perforación durante el proceso de formación de pilotes, lo que puede evitar efectivamente la formación de bolas de barro de arcilla. Esto no solo puede aumentar el número de tiempos de mezcla de suelo, sino también evitar la formación de grandes caves de suelo durante el proceso de mezcla, asegurando así la uniformidad de la lechada en el suelo.
La pila de mezcla de cuatro ejes de cuatro eje DMP-I de cuatro eje adopta tecnología de hormigón de conversión hacia abajo como se muestra en la Figura 3. Hay dos capas de puertos de hormigón en el cabezal de perforación de mezcla. Cuando se hunde, se abre el puerto de hormigón inferior. La suspensión rociada se mezcla completamente con el suelo bajo la acción de la cuchilla de mezcla superior. Cuando se levanta, el puerto de hormigón inferior está cerrado y al mismo tiempo abre el puerto de la Gunita superior para que la suspensión expulsada del puerto de Gunite superior se pueda mezclar completamente con el suelo bajo la acción de las cuchillas inferiores. De esta manera, la lechada y el suelo se pueden agitar completamente durante todo el proceso de hundimiento y agitación, lo que mejora aún más la uniformidad del cemento y el suelo dentro del rango de profundidad del cuerpo de la pila, y resuelve efectivamente el problema del doble eje y la tecnología de mezcla de tres ejes en el proceso de elevación de la tubería de perforación. El problema es que la lechada rociada desde el puerto de inyección inferior no puede agitarse completamente por las cuchillas de agitación.
3 、 Control de construcción de micro-dististuria
La sección transversal de la tubería de perforación del controlador de pila de mezcla de cuatro ejes DMP-I Micro-Perturbation de cuatro ejes es una forma de forma especial ovalada. Cuando la tubería de perforación gira, se hunde o se eleva, se formará una descarga de lodo y un canal de escape alrededor de la tubería de perforación. Al revolverse, cuando la presión interna del suelo excede la tensión in situ, la lechada se descargará naturalmente a lo largo del canal de descarga de la lechada alrededor de la tubería de perforación, evitando así la exprimción del suelo causada por la acumulación de la presión de gaslatry de gas cerca de la broca de perforación.
El controlador de pila de mezcla de cuatro eje digital DMP-I está equipado con un sistema de monitoreo de presión subterráneo en la broca de taladro, que monitorea los cambios en la presión subterránea en tiempo real durante todo el proceso de formación de pilotes, y garantiza que la presión subterránea se controle dentro de un rango razonable al ajustar la presión del gas delgado. Al mismo tiempo, las cuchillas diferenciales configuradas pueden evitar que la arcilla se adhiera a la tubería de perforación y la formación de bolas de lodo, y también reducir efectivamente la resistencia de la mezcla y la alteración del suelo.
4 、 Control de construcción inteligente
El equipo DMP-I Digital Micro-Perturbation Four-Axis Mezcle Pilation Driver está equipado con un sistema de control digital, que puede realizar la construcción automatizada de pilotes, registrar los parámetros del proceso de construcción en tiempo real y monitorear y proporcionar una advertencia temprana durante el proceso de formación de pilotes.
El sistema de control digital puede completar automáticamente la construcción de pilas de mezcla basadas en los parámetros de construcción determinados por las pilas de prueba. Puede controlar automáticamente el hundimiento y el levantamiento del sistema de mezcla, la coincidencia de flujo de la lodos y la velocidad de formación de pilotes en secciones de acuerdo con la distribución de la capa vertical del suelo, ajustar la presión del chorro de acuerdo con el valor establecido de la presión del suelo y controlar los procesos de construcción como la conversión hacia arriba y hacia abajo de la lechada de pulverización. Esto reduce en gran medida el impacto de los factores humanos en la calidad de la construcción de la pila de mezcla durante el proceso de construcción, y mejora la confiabilidad y consistencia de la calidad de la pila de mezcla.
Con la ayuda de sensores de precisión instalados en el equipo, el sistema de control digital puede monitorear los parámetros de construcción clave, como la velocidad de mezcla, el volumen de pulverización, la presión y el flujo de la suspensión, y la presión subterránea, y puede proporcionar una advertencia temprana para condiciones de construcción anormales, aumentando la seguridad del proceso de construcción de la pila de mezcla. Transparencia y puntualidad de la resolución del problema. Al mismo tiempo, el sistema de control digital puede registrar los parámetros de todo el proceso de construcción y cargar los parámetros de construcción grabados en la plataforma en la nube en tiempo real a través del módulo de red para una fácil visualización e inspección, asegurando la autenticidad y la seguridad de los datos generados durante el proceso de construcción.
5 、 Tecnología y parámetros de construcción
El proceso de construcción de pilotes de cuatro ejes de micro-disturbios digitales DMP incluye principalmente preparación de construcción, construcción de pilotes de prueba y construcción formal de pilotes. Según los parámetros de construcción obtenidos de la construcción de pilas de prueba, el sistema de control de construcción digital se da cuenta de la construcción automatizada de la pila. Combinado con la experiencia de ingeniería real, se pueden seleccionar los parámetros de construcción que se muestran en la Tabla 1. A diferencia de las pilas de mezcla convencionales, la relación agua a cemento utilizada para la pila de mezcla de cuatro ejes es diferente al hundir y levantar. La relación agua a cemento utilizada para el hundimiento es 1.0 ~ 1.5, mientras que la relación agua a cemento para levantar es 0.8 ~ 1.0. Al hundirse y agitarse, la lechada de cemento tiene una relación de cemento de agua más grande, y la suspensión tiene un efecto de ablandamiento más suficiente en el suelo, lo que puede reducir efectivamente la resistencia de agitación; Cuando se levanta, dado que el suelo dentro del cuerpo de la pila se ha mezclado, una relación de cemento de agua más pequeña puede aumentar efectivamente la resistencia del cuerpo de la pila.
Utilizando el proceso de mezcla de hormigón de disparo mencionado anteriormente, la pila de mezcla de cuatro ejes puede lograr el mismo efecto que el proceso convencional con un contenido de cemento del 13% al 18%, cumpliendo con los requisitos de ingeniería para la resistencia y la impermeabilidad de las pilas de mezcla de cemento, y, al mismo tiempo, provocar los cambios debido a la ventaja de reducir la dosis es que el suelo de la reproducción también se reduce. El inclinómetro instalado en la tubería de perforación resuelve el problema del control difícil de la verticalidad durante la construcción de pilas de mezcla de aceite de cemento convencionales. La verticalidad medida del cuerpo de la pila de mezcla de cuatro ejes puede alcanzar 1/300.
6 、 Aplicaciones de ingeniería
Para estudiar más a fondo la resistencia del cuerpo de la pila de la pila de mezcla de cuatro ejes de micro-proturbación digital DMP y el impacto del proceso de formación de pilotes en el suelo circundante, los experimentos de campo se llevaron a cabo en diferentes condiciones estratigráficas. La resistencia de las muestras de núcleo de cemento y suelo medidas en los días 21 y 28 de las muestras de núcleo de pila de mezcla recolectadas alcanzó 0.8 MPa, lo que cumple con los requisitos para la resistencia del cemento y el suelo en la ingeniería subterránea convencional.
En comparación con las pilas tradicionales de mezcla de cemento-suelo, la lechada de chorro de alta presión de alta presión comúnmente utilizada (método MJS) y las pilas de mezcla de micro-distinturbancia (método IMS) puede reducir significativamente el desplazamiento horizontal del suelo y el asentamiento superficial de la superficie causados por la construcción de la pila. . En la práctica de la ingeniería, los dos métodos anteriores se reconocen como técnicas de construcción de micro-distinturbancia y a menudo se utilizan en proyectos de ingeniería con altos requisitos para la protección del medio ambiente.
La Tabla 2 compara los datos de monitoreo del suelo circundante y la deformación de la superficie causada por la pila de mezcla de cuatro ejes de micro-patrurbación DMP, el método de construcción de MJS y el método de construcción IMS durante el proceso de construcción. Durante el proceso de construcción de la pila de mezcla de cuatro ejes de micro-proturación, a una distancia de 2 metros del cuerpo de la pila, el desplazamiento horizontal y la elevación vertical del suelo pueden controlarse a aproximadamente 5 mm, lo que es equivalente al método de construcción de MJS y el método de construcción IMS, y puede lograr una perturbación mínima en el suelo alrededor de la pila durante el proceso de construcción de la pila.
En la actualidad, las pilas de mezcla de cuatro ejes de microescurrencia digital DMP se han utilizado con éxito en diferentes tipos de proyectos, como el refuerzo de la fundación y la ingeniería de la base en Jiangsu, Zhejiang, Shanghai y otros lugares. Combinando la investigación de investigación y desarrollo y ingeniería de la tecnología de pilotes de mezcla de cuatro ejes, se compiló el "estándar técnico para la pila de mezcla de cuatro ejes de micro-distrurbancia" (T/SSCE 0002-2022) (Estándar de la Sociedad de Ingeniería Civil de Shanghai), que incluye equipos, diseño, construcción y prueba, etc. Se han presentado requisitos específicos para estandarizar la aplicación de la aplicación DMP Digital Micro-Pertenbatation de la mezcla de combinación de pilotes.
Tiempo de publicación: septiembre 22-2023