تبادل پژوهشی | تحقیق و توسعه و کاربرد فناوری شمع اختلاط چهار محوره میکرو اغتشاش دیجیتال DMP-I

خلاصه

با توجه به مشکلات موجود در تکنولوژی مرسوم اختلاط خاک و سیمان، مانند توزیع نابرابر مقاومت بدنه شمع، اختلال در ساخت و ساز زیاد، و تاثیر زیاد بر کیفیت شمع توسط عوامل انسانی، فناوری جدید میکرو اغتشاش دیجیتال DMP چهار- شمع اختلاط محور توسعه داده شد. در این فناوری، چهار مته می‌توانند دوغاب و گاز را به طور همزمان اسپری کنند و با چندین لایه تیغه‌های برش با زاویه متغیر کار کنند تا خاک را در طول فرآیند تشکیل شمع برش دهند. تکمیل شده توسط فرآیند پاشش تبدیل به بالا، مشکل توزیع ناهموار استحکام بدنه شمع را حل می کند و می تواند به طور موثر مصرف سیمان را کاهش دهد. با کمک شکاف ایجاد شده بین لوله مته با شکل خاص و خاک، دوغاب به طور مستقل تخلیه می شود که باعث ایجاد اختلال جزئی در خاک اطراف شمع در طول فرآیند ساخت و ساز می شود. سیستم کنترل دیجیتال ساخت خودکار تشکیل شمع را درک می کند و می تواند نظارت، ضبط و هشدار اولیه را برای فرآیند تشکیل شمع در زمان واقعی ارائه دهد.

مقدمه

شمع های مخلوط سیمان و خاک به طور گسترده در زمینه ساخت و ساز مهندسی استفاده می شود: مانند تقویت خاک و پرده های ضد آب در پروژه های گودال فونداسیون. تقویت سوراخ در تونل های محافظ و چاه های لوله جک. درمان پی لایه های ضعیف خاک؛ ضد نشت در دیوارهای پروژه های حفاظت از آب و همچنین موانع در محل های دفن زباله و موارد دیگر. در حال حاضر، با بزرگتر و بزرگتر شدن مقیاس پروژه ها، الزامات مربوط به راندمان ساخت و حفاظت از محیط زیست شمع های مخلوط سیمان و خاک بیشتر و بیشتر شده است. علاوه بر این، برای برآورده ساختن الزامات پیچیده حفاظت از محیط زیست در اطراف ساخت و ساز پروژه، کیفیت ساخت شمع های مخلوط سیمان و خاک باید کنترل شود. و کاهش تاثیر ساخت و ساز بر محیط اطراف به یک نیاز مبرم تبدیل شده است.

در ساخت شمع های اختلاط عمدتاً از یک مته اختلاط برای مخلوط کردن سیمان و خاک در محل استفاده می شود تا شمعی با استحکام خاص و عملکرد ضد نشت تشکیل شود. شمع های اختلاط سیمان و خاک متداول شامل شمع های سیمان و خاک اختلاط تک محور، دو محوره، سه محوره و پنج محوره می باشد. این نوع شمع های اختلاط نیز فرآیندهای پاشش و اختلاط متفاوتی دارند.

شمع اختلاط تک محوره تنها دارای یک لوله مته است، کف آن اسپری می شود و اختلاط از طریق تعداد کمی تیغه انجام می شود. این به دلیل تعداد لوله های مته و تیغه های مخلوط محدود است و راندمان کار نسبتاً پایین است.

شمع اختلاط دو محوره از 2 لوله مته تشکیل شده است که در وسط آن یک لوله دوغاب جداگانه برای تزریق قرار دارد. دو لوله مته عملکرد تزریق را ندارند زیرا مته های هر دو طرف باید بارها و بارها هم زده شوند تا دوغاب از لوله دوغاب میانی در محدوده صفحه پاشیده شود. توزیع یکنواخت است، بنابراین فرآیند "دو اسپری و سه هم زدن" در طول ساخت شفت دوگانه مورد نیاز است، که کارایی ساخت شفت دوگانه را محدود می کند و یکنواختی تشکیل شمع نیز نسبتا ضعیف است. حداکثر عمق ساخت حدود 18 متر است [1].

شمع اختلاط سه محوره شامل سه لوله مته با دوغاب پاشیده شده در دو طرف و هوای فشرده در وسط پاشیده می شود. این ترتیب باعث می شود که استحکام شمع وسط از دو طرف کوچکتر باشد و بدنه شمع دارای پیوندهای ضعیفی در صفحه باشد. علاوه بر این، شمع اختلاط سه محوره سیمان آبی مورد استفاده نسبتاً بزرگ است که استحکام بدنه شمع را تا حدی کاهش می دهد.

شمع اختلاط پنج محوره مبتنی بر دو محور و سه محور است که تعداد میله های مته اختلاط را برای بهبود راندمان کار اضافه می کند و با افزایش تعداد تیغه های اختلاط کیفیت بدنه شمع را بهبود می بخشد [2-3] . فرآیند سمپاشی و اختلاط با دو مورد اول متفاوت است. هیچ تفاوتی وجود ندارد.

اختلال در خاک اطراف در هنگام ساخت شمع های اختلاط سیمان و خاک عمدتاً ناشی از فشردن و ترک خوردگی خاک ناشی از بهم زدن تیغه های اختلاط و نفوذ و شکافتن دوغاب سیمان است [4-5]. به دلیل اغتشاش زیاد ناشی از ساخت شمع های اختلاط معمولی، هنگام ساخت و ساز در محیط های حساس مانند تأسیسات شهرداری مجاور و ساختمان های حفاظت شده، معمولاً لازم است از تزریق جت پرفشار همه جانبه گران تر (روش MJS) یا تک استفاده شود. شمع های اختلاط محوری (روش IMS) و سایر ریزساختارها. روش های ساخت و ساز مزاحم

علاوه بر این، در حین ساخت شمع های اختلاط معمولی، پارامترهای کلیدی ساختمانی مانند سرعت فرورفتگی و بالابری لوله مته و میزان شاتکریت ارتباط نزدیکی با تجربه اپراتورها دارد. این همچنین ردیابی روند ساخت شمع های مخلوط را دشوار می کند و منجر به تفاوت در کیفیت شمع ها می شود.

به منظور حل مشکلات شمع های اختلاط سیمان-خاک معمولی مانند توزیع ناهموار استحکام شمع، اختلال در ساخت و ساز بزرگ و بسیاری از عوامل تداخل انسانی، جامعه مهندسی شانگهای یک فناوری جدید دیجیتال ریز اغتشاش شمع اختلاط چهار محوره را توسعه داده است. این مقاله به طور مفصل به معرفی ویژگی ها و اثرات کاربردی مهندسی فناوری شمع اختلاط چهار محوره در فناوری اختلاط شاتکریت، کنترل اختلالات ساختمانی و ساخت و ساز خودکار می پردازد.

1، تجهیزات شمع اختلاط چهار محوره میکرو اغتشاش دیجیتالی DMP

تجهیزات محرک شمع اختلاط چهار محوره میکرو اغتشاش دیجیتال DMP-I عمدتاً از یک سیستم اختلاط، یک سیستم قاب شمع، یک سیستم تامین گاز، یک سیستم خمیرسازی و تامین خمیر کاغذ و یک سیستم کنترل دیجیتال برای تحقق ساخت شمع خودکار تشکیل شده است. .

2، فرآیند اختلاط و پاشش

چهار لوله مته با لوله های شاتکریت و لوله های جت در داخل مجهز شده اند. همانطور که در شکل 2 نشان داده شده است، سر مته می تواند دوغاب و هوای فشرده را به طور همزمان در طول فرآیند شمع سازی اسپری کند و از مشکلات ناشی از پاشش برخی از لوله های مته و پاشش برخی از لوله های مته جلوگیری کند. مشکل توزیع نابرابر استحکام شمع در هواپیما. از آنجایی که هر لوله مته دارای دخالت هوای فشرده است، مقاومت اختلاط را می توان به طور کامل کاهش داد، که برای ساخت و ساز در لایه های سخت تر خاک و خاک شنی مفید است و می تواند سیمان و خاک را مخلوط کند. علاوه بر این، هوای فشرده می تواند فرآیند کربناته شدن سیمان و خاک را تسریع کند و استحکام اولیه سیمان و خاک را در شمع اختلاط بهبود بخشد.

مته های اختلاط درایور شمع اختلاط چهار محوره میکرو اغتشاش دیجیتال DMP-I مجهز به 7 لایه تیغه اختلاط با زاویه متغیر است. تعداد اختلاط خاک تک نقطه ای می تواند به 50 بار برسد که بسیار بیشتر از 20 بار توصیه شده توسط مشخصات است. مته مخلوط کن مجهز به تیغه های دیفرانسیل است که در طول فرآیند تشکیل شمع با لوله مته نمی چرخند، که می تواند به طور موثر از تشکیل گلوله های گل رسی جلوگیری کند. این نه تنها می تواند تعداد دفعات اختلاط خاک را افزایش دهد، بلکه از تشکیل کلوخه های بزرگ خاک در طول فرآیند اختلاط جلوگیری می کند و در نتیجه یکنواختی دوغاب در خاک را تضمین می کند.

شمع اختلاط چهار محوره میکرو اغتشاش دیجیتالی DMP-I از فناوری شاتکریت تبدیلی بالا به پایین استفاده می کند که در شکل 3 نشان داده شده است. دو لایه پورت شاتکریت روی سر مته اختلاط وجود دارد. هنگامی که فرو می رود، درگاه شاتکریت پایینی باز می شود. دوغاب پاشیده شده تحت عمل تیغه اختلاط بالایی کاملاً با خاک مخلوط می شود. هنگامی که آن را بلند کنید، درگاه شاتکریت پایینی بسته می شود و در همان زمان درگاه گانیت بالایی را باز می کنیم تا دوغاب خارج شده از درگاه گنیت فوقانی تحت تأثیر تیغه های پایینی کاملاً با خاک مخلوط شود. به این ترتیب، دوغاب و خاک را می توان در طول کل فرآیند فرورفتن و هم زدن به طور کامل هم زد، که یکنواختی سیمان و خاک را در محدوده عمق بدنه شمع بیشتر می کند و به طور موثر مشکل دو محور و سه را حل می کند. فناوری شمع اختلاط محور در فرآیند بلند کردن لوله مته. مشکل این است که دوغاب پاشیده شده از درگاه تزریق پایینی را نمی توان به طور کامل توسط تیغه های همزن به هم زد.

3، کنترل ساخت و ساز میکرو اغتشاش

سطح مقطع لوله مته درایور شمع اختلاط چهار محوره میکرو اغتشاش دیجیتال DMP-I به شکل خاص بیضی شکل است. هنگامی که لوله مته می چرخد، فرو می رود یا بلند می شود، یک کانال تخلیه دوغاب و خروجی دوغاب در اطراف لوله مته تشکیل می شود. هنگام هم زدن، هنگامی که فشار داخلی خاک از تنش درجا بیشتر شود، دوغاب به طور طبیعی در امتداد کانال تخلیه دوغاب در اطراف لوله مته تخلیه می شود، در نتیجه از فشرده شدن خاک ناشی از تجمع فشار گاز دوغاب در نزدیکی لوله مته جلوگیری می شود. مته مخلوط کن

درایور شمع اختلاط چهار محوره میکرو اغتشاش دیجیتال DMP-I مجهز به یک سیستم نظارت بر فشار زیرزمینی بر روی مته است که تغییرات فشار زیرزمینی را در زمان واقعی در طول کل فرآیند تشکیل شمع نظارت می کند و اطمینان حاصل می کند که فشار زیرزمینی است. با تنظیم فشار گاز دوغاب در یک محدوده معقول کنترل می شود. در عین حال، تیغه های دیفرانسیل پیکربندی شده می توانند به طور موثری از چسبیدن خاک رس به لوله مته و تشکیل گلوله های گلی جلوگیری کنند و همچنین به طور موثر مقاومت اختلاط و اختلال خاک را کاهش دهند.

4- کنترل ساخت و ساز هوشمند

تجهیزات راننده شمع اختلاط چهار محوره میکرو اغتشاش دیجیتال DMP-I مجهز به یک سیستم کنترل دیجیتال است که می تواند ساخت شمع خودکار را تحقق بخشد، پارامترهای فرآیند ساخت و ساز را در زمان واقعی ثبت کند و در طول فرآیند تشکیل شمع نظارت و هشدار اولیه ارائه دهد.

سیستم کنترل دیجیتال می تواند به طور خودکار ساخت شمع های مخلوط را بر اساس پارامترهای ساخت و ساز تعیین شده توسط شمع های آزمایشی تکمیل کند. این می تواند به طور خودکار غرق شدن و بلند کردن سیستم اختلاط، تطبیق جریان دوغاب و سرعت تشکیل شمع را در بخش ها با توجه به توزیع لایه عمودی خاک کنترل کند، فشار جت را با توجه به مقدار تعیین شده فشار زمین تنظیم کند و فرآیندهای ساخت و ساز را کنترل کند. مانند تبدیل بالا و پایین تزریق اسپری. این امر تأثیر عوامل انسانی بر کیفیت ساخت شمع اختلاط را در طول فرآیند ساخت به شدت کاهش می دهد و قابلیت اطمینان و ثبات کیفیت شمع اختلاط را بهبود می بخشد.

با کمک سنسورهای دقیق نصب شده بر روی تجهیزات، سیستم کنترل دیجیتال می تواند پارامترهای کلیدی ساخت و ساز مانند سرعت اختلاط، حجم پاشش، فشار و جریان دوغاب و فشار زیرزمینی را کنترل کند و می تواند هشدار اولیه برای شرایط ساخت و ساز غیرعادی ارائه دهد و ایمنی را افزایش دهد. فرآیند ساخت شمع اختلاط شفافیت و به موقع بودن حل مشکل. در عین حال، سیستم کنترل دیجیتال می تواند پارامترهای کل فرآیند ساخت و ساز را ثبت کند و پارامترهای ساخت و ساز ثبت شده را به صورت بلادرنگ از طریق ماژول شبکه برای مشاهده و بازرسی آسان در بستر ابری بارگذاری کند و از صحت و ایمنی داده های تولید شده اطمینان حاصل کند. در طول فرآیند ساخت و ساز

5- فناوری و پارامترهای ساخت و ساز

فرآیند ساخت شمع اختلاط چهار محوره میکرو اغتشاش دیجیتال DMP عمدتاً شامل آماده سازی ساخت و ساز، ساخت شمع آزمایشی و ساخت شمع رسمی است. با توجه به پارامترهای ساخت و ساز به دست آمده از ساخت شمع آزمایشی، سیستم کنترل ساخت و ساز دیجیتال ساخت خودکار شمع را محقق می کند. در ترکیب با تجربه مهندسی واقعی، پارامترهای ساخت و ساز نشان داده شده در جدول 1 را می توان انتخاب کرد. متفاوت از شمع های اختلاط معمولی، نسبت آب به سیمان مورد استفاده برای شمع اختلاط چهار محوره هنگام فرورفتن و بلند کردن متفاوت است. نسبت آب به سیمان مورد استفاده برای غرق شدن 1.0 ~ 1.5 است، در حالی که نسبت آب به سیمان برای بلند کردن 0.8 ~ 1.0 است. هنگام غرق شدن و هم زدن، دوغاب سیمان نسبت آب به سیمان بیشتری دارد و دوغاب دارای اثر نرم کنندگی کافی بر روی خاک است که می تواند به طور موثر مقاومت به هم زدن را کاهش دهد. هنگام بلند کردن، از آنجایی که خاک درون بدنه شمع مخلوط شده است، نسبت آب به سیمان کوچکتر می تواند به طور موثری استحکام بدنه شمع را افزایش دهد.

با استفاده از فرآیند اختلاط شاتکریت فوق الذکر، شمع اختلاط چهار محوره می تواند به همان اثر فرآیند معمولی با محتوای سیمان 13% تا 18% برسد، نیازهای مهندسی برای استحکام و نفوذ ناپذیری شمع های اختلاط سیمان و خاک را برآورده کند. مزیت کاهش دوز این است که خاک جایگزین در طول فرآیند ساخت و ساز نیز به همین نسبت کاهش می یابد. شیب سنج نصب شده بر روی لوله مته، مشکل کنترل مشکل عمودی را در هنگام ساخت شمع های اختلاط خاک سیمان و خاک حل می کند. عمودی اندازه گیری شده بدنه شمع اختلاط چهار محوره می تواند به 1/300 برسد.

6- کاربردهای مهندسی

به منظور بررسی بیشتر استحکام بدنه شمع شمع اختلاط چهار محوره ریز اغتشاش دیجیتال DMP و تأثیر فرآیند شمع‌سازی بر خاک اطراف، آزمایش‌های مزرعه‌ای در شرایط چینه‌شناسی مختلف انجام شد. مقاومت نمونه های هسته سیمان و خاک اندازه گیری شده در روزهای 21 و 28 نمونه های هسته شمع اختلاط جمع آوری شده به 0.8 مگاپاسکال رسید که الزامات سیمان و مقاومت خاک در مهندسی زیرزمینی معمولی را برآورده می کند.

در مقایسه با شمع های اختلاط خاک سیمان و خاک، تزریق پرفشار همه جانبه (روش MJS) و شمع های اختلاط میکرو اغتشاش (روش IMS) می تواند به طور قابل توجهی جابجایی افقی خاک اطراف و نشست سطحی ناشی از ساخت شمع را کاهش دهد. . . در عمل مهندسی، دو روش فوق به عنوان تکنیک های ساخت و ساز با اختلالات ریز شناخته می شوند و اغلب در پروژه های مهندسی با الزامات بالا برای حفاظت از محیط زیست استفاده می شوند.

جدول 2 داده های مانیتورینگ خاک اطراف و تغییر شکل سطح ناشی از شمع اختلاط چهار محوره میکرو اغتشاش دیجیتال DMP، روش ساخت MJS و روش ساخت IMS را در طول فرآیند ساخت و ساز مقایسه می کند. در طی مراحل ساخت شمع اختلاط چهار محوره میکرو اغتشاش، در فاصله 2 متری از بدنه شمع، جابجایی افقی و بالا بردن عمودی خاک تا حدود 5 میلی متر قابل کنترل است که معادل روش ساخت MJS است. و روش ساخت و ساز IMS، و می تواند حداقل مزاحمت را در خاک اطراف شمع در طول فرآیند ساخت شمع ایجاد کند.

در حال حاضر، شمع های اختلاط چهار محوره میکرو اغتشاش دیجیتال DMP با موفقیت در انواع مختلف پروژه ها مانند تقویت فونداسیون و مهندسی گودال فونداسیون در جیانگ سو، ژجیانگ، شانگهای و جاهای دیگر استفاده شده است. با ترکیب تحقیق و توسعه و کاربرد مهندسی فناوری شمع اختلاط چهار محوره، "استاندارد فنی برای شمع اختلاط چهار محوره با اختلال میکرو" (T/SSCE 0002-2022) (استاندارد گروه جامعه مهندسی عمران شانگهای) تدوین شد که شامل تجهیزات، طراحی، ساخت و آزمایش و غیره می شود. الزامات خاصی برای استاندارد کردن کاربرد فناوری شمع اختلاط چهار محوره میکرو اغتشاش دیجیتال DMP مطرح شده است.

زمان ارسال: سپتامبر 22-2023