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中文Résumé
Compte tenu des problèmes existants dans la technologie conventionnelle des pieux de mélange ciment-sol, tels que la répartition inégale de la résistance du corps du pieu, les perturbations importantes de la construction et l'impact important sur la qualité des pieux par les facteurs humains, une nouvelle technologie de micro-perturbation numérique DMP quatre- une pile de mélange à axes a été développée. Dans cette technologie, quatre forets peuvent pulvériser du lisier et du gaz en même temps et travailler avec plusieurs couches de lames de coupe à angle variable pour couper le sol pendant le processus de formation des tas. Complété par le processus de pulvérisation de conversion haut-bas, il résout le problème de la répartition inégale de la résistance du corps du pieu et peut réduire efficacement la consommation de ciment. Grâce à l'espace formé entre la tige de forage de forme spéciale et le sol, le coulis est déchargé de manière autonome, ce qui entraîne une légère perturbation du sol autour du pieu pendant le processus de construction. Le système de contrôle numérique réalise la construction automatisée de la formation de pieux et peut surveiller, enregistrer et fournir une alerte précoce pour le processus de formation de pieux en temps réel.
Introduction
Les pieux de mélange ciment-sol sont largement utilisés dans le domaine de la construction technique : comme le renforcement du sol et les rideaux imperméables dans les projets de fosses de fondation ; renforcement des trous dans les tunnels de protection et les puits de fonçage ; traitement des fondations des couches de sol fragiles ; anti-infiltration dans les projets de conservation de l'eau, murs ainsi que barrières dans les décharges et plus encore. À l'heure actuelle, à mesure que l'échelle des projets devient de plus en plus grande, les exigences en matière d'efficacité de construction et de protection de l'environnement des pieux de mélange ciment-sol sont devenues de plus en plus élevées. De plus, afin de répondre aux exigences de protection de l'environnement de plus en plus complexes autour de la construction du projet, la qualité de construction des pieux de mélange ciment-sol doit être contrôlée. Et réduire l’impact des constructions sur l’environnement est devenu une nécessité urgente.
La construction de pieux malaxeurs utilise principalement un foret malaxeur pour mélanger le ciment et le sol in situ afin de former un pieu ayant une certaine résistance et des performances anti-infiltration. Les pieux de mélange de ciment et de sol couramment utilisés comprennent les pieux de mélange de ciment et de sol à un axe, à deux axes, à trois axes et à cinq axes. Ces types de tas de mélange ont également différents processus de pulvérisation et de mélange.
Le pieu de mélange à axe unique n'a qu'une seule tige de forage, le fond est pulvérisé et le mélange est effectué par un petit nombre de pales. Ceci est limité par le nombre de tiges de forage et de pales de mélange, et l'efficacité du travail est relativement faible ;
Le pieu de mélange biaxial se compose de 2 tiges de forage, avec une conduite à lisier séparée au milieu pour l'injection. Les deux tiges de forage n'ont pas de fonction d'injection car les forets des deux côtés doivent être remués à plusieurs reprises pour que la boue soit pulvérisée à partir de la tige de boue centrale dans la plage plane. La distribution est uniforme, de sorte que le processus « deux pulvérisations et trois brassages » est nécessaire pendant la construction du double puits, ce qui limite l'efficacité de construction du double puits, et l'uniformité de la formation des pieux est également relativement mauvaise. La profondeur maximale de construction est d'environ 18 mètres [1] ;
Le pieu de mélange à trois axes contient trois tiges de forage, avec du coulis pulvérisé des deux côtés et de l'air comprimé pulvérisé au milieu. Cet agencement fera que la résistance du pieu du milieu sera inférieure à celle des deux côtés, et le corps du pieu aura des maillons faibles sur le plan ; de plus, le pieu de mélange à trois axes. Le ciment à l'eau utilisé est relativement gros, ce qui réduit dans une certaine mesure la résistance du corps du pieu ;
Le pieu de mélange à cinq axes est basé sur les deux et trois axes, ajoutant le nombre de tiges de forage de mélange pour améliorer l'efficacité du travail et améliorant la qualité du corps du pieu en augmentant le nombre de lames de mélange [2-3] . Le processus de pulvérisation et de mélange est différent des deux premiers. Il n'y a aucune différence.
La perturbation du sol environnant lors de la construction des pieux de mélange ciment-sol est principalement causée par la compression et la fissuration du sol provoquées par l'agitation des pales de malaxage, ainsi que par la pénétration et la fissuration du coulis de ciment [4-5]. En raison des perturbations importantes causées par la construction de pieux de mélange conventionnels, lors de la construction dans des environnements sensibles tels que des installations municipales adjacentes et des bâtiments protégés, il est généralement nécessaire d'utiliser un jet d'injection à haute pression complet plus coûteux (méthode MJS) ou un simple -axes de mélange de pieux (méthode IMS) et autres micro-structures. Des méthodes de construction inquiétantes.
De plus, lors de la construction de pieux de mélange conventionnels, les paramètres clés de construction tels que la vitesse d'enfoncement et de levage de la tige de forage et la quantité de béton projeté sont étroitement liés à l'expérience des opérateurs. Cela rend également difficile le suivi du processus de construction des pieux de mélange et entraîne des différences dans la qualité des pieux.
Afin de résoudre les problèmes des pieux de mélange ciment-sol conventionnels, tels que la répartition inégale de la résistance des pieux, les perturbations importantes liées à la construction et de nombreux facteurs d'interférence humaine, la communauté des ingénieurs de Shanghai a développé une nouvelle technologie numérique de pieux de mélange à quatre axes à micro-perturbation. Cet article présentera en détail les caractéristiques et les effets d'application technique de la technologie des pieux de mélange à quatre axes dans la technologie de mélange de béton projeté, le contrôle des perturbations de la construction et la construction automatisée.
1. Équipement de pile de mélange à quatre axes à micro-perturbation numérique DMP
L'équipement de battage de pieux de mélange à quatre axes à microperturbation numérique DMP-I se compose principalement d'un système de mélange, d'un système de cadre de pieux, d'un système d'alimentation en gaz, d'un système automatique de mise en pâte et d'alimentation en pâte et d'un système de contrôle numérique pour réaliser une construction de pieux automatisée. .
2、Processus de mélange et de pulvérisation
Les quatre tiges de forage sont équipées de tuyaux en béton projeté et de tuyaux à jet à l'intérieur. Comme le montre la figure 2, la tête de forage peut pulvériser du lisier et de l'air comprimé en même temps pendant le processus de formation de pieux, évitant ainsi les problèmes causés par la pulvérisation de certaines tiges de forage et la pulvérisation de certaines tiges de forage. Le problème de la répartition inégale de la résistance des pieux sur le plan ; étant donné que chaque tige de forage fait intervenir de l'air comprimé, la résistance au mélange peut être entièrement réduite, ce qui est utile pour la construction dans des couches de sol plus dures et des sols sableux, et peut produire du ciment et du mélange de sol. De plus, l'air comprimé peut accélérer le processus de carbonatation du ciment et du sol et améliorer la résistance initiale du ciment et du sol dans le tas de malaxage.
Les forets de mélange du batteur de pieux de mélange à quatre axes à micro-perturbation numérique DMP-I sont équipés de 7 couches de lames de mélange à angle variable. Le nombre de mélanges de sol en un seul point peut atteindre 50 fois, dépassant largement les 20 fois recommandés par la spécification ; le foret mélangeur Il est équipé de lames différentielles qui ne tournent pas avec la tige de forage pendant le processus de formation des pieux, ce qui peut empêcher efficacement la formation de boules de boue d'argile. Cela peut non seulement augmenter le nombre de temps de mélange du sol, mais également empêcher la formation de grosses mottes de terre pendant le processus de mélange, garantissant ainsi l'uniformité du lisier dans le sol.
La pile de mélange à quatre axes à microperturbation numérique DMP-I adopte la technologie de conversion haut-bas du béton projeté, comme le montre la figure 3. Il y a deux couches d'orifices pour le béton projeté sur la tête de forage mélangeuse. Lorsqu'il coule, le port inférieur du béton projeté est ouvert. Le lisier pulvérisé est entièrement mélangé au sol sous l'action de la pale de mélange supérieure. Lorsqu'il est soulevé, l'orifice inférieur de béton projeté est fermé et en même temps ouvert l'orifice supérieur de gunite afin que la boue éjectée de l'orifice supérieur de gunite puisse être entièrement mélangée au sol sous l'action des lames inférieures. De cette façon, le coulis et le sol peuvent être entièrement remués pendant tout le processus d'enfoncement et de brassage, ce qui améliore encore l'uniformité du ciment et du sol dans la plage de profondeur du corps de pieu et résout efficacement le problème du double axe et du trois technologie de pieux de mélange à axes dans le processus de levage des tiges de forage. Le problème est que la boue pulvérisée depuis l’orifice d’injection inférieur ne peut pas être complètement agitée par les pales d’agitation.
3、Contrôle de construction par micro-perturbations
La section transversale de la tige de forage du batteur de pieux mélangeurs à quatre axes à micro-perturbation numérique DMP-I a une forme spéciale de type ovale. Lorsque la tige de forage tourne, coule ou se soulève, un canal de décharge et d'échappement de boue se forme autour de la tige de forage. Lors de l'agitation, lorsque la pression interne du sol dépasse la contrainte in situ, la boue sera naturellement déchargée le long du canal de décharge de boue autour de la tige de forage, évitant ainsi la compression du sol provoquée par l'accumulation de pression de gaz de boue près du foret mélangeur.
Le batteur de pieux mélangeur à quatre axes à micro-perturbation numérique DMP-I est équipé d'un système de surveillance de la pression souterraine sur le trépan, qui surveille les changements de pression souterraine en temps réel pendant tout le processus de formation du pieu et garantit que la pression souterraine est contrôlé dans une plage raisonnable en ajustant la pression du gaz de boue. Dans le même temps, les lames différentielles configurées peuvent empêcher efficacement l'argile d'adhérer à la tige de forage et la formation de boules de boue, et également réduire efficacement la résistance au mélange et la perturbation du sol.
4、Contrôle intelligent de la construction
L'équipement de battage de pieux de mélange à quatre axes à micro-perturbation numérique DMP-I est équipé d'un système de contrôle numérique, qui peut réaliser une construction de pieux automatisée, enregistrer les paramètres du processus de construction en temps réel, et surveiller et fournir une alerte précoce pendant le processus de formation de pieux.
Le système de contrôle numérique peut terminer automatiquement la construction de pieux de mélange en fonction des paramètres de construction déterminés par les pieux d'essai. Il peut contrôler automatiquement l'enfoncement et le levage du système de mélange, l'adaptation du débit de lisier et la vitesse de formation des tas par sections en fonction de la répartition de la couche verticale de sol, ajuster la pression du jet en fonction de la valeur définie de la pression au sol et contrôler les processus de construction. comme la conversion ascendante et descendante du coulis par pulvérisation. Cela réduit considérablement l'impact des facteurs humains sur la qualité de construction du pieu de mélange pendant le processus de construction et améliore la fiabilité et la cohérence de la qualité du pieu de mélange.
À l'aide de capteurs de précision installés sur l'équipement, le système de contrôle numérique peut surveiller les paramètres de construction clés tels que la vitesse de mélange, le volume de pulvérisation, la pression et le débit du lisier, ainsi que la pression souterraine, et peut fournir une alerte précoce en cas de conditions de construction anormales, augmentant ainsi la sécurité. du processus de construction des pieux de mélange. Transparence et rapidité de résolution des problèmes. Dans le même temps, le système de contrôle numérique peut enregistrer les paramètres de l'ensemble du processus de construction et télécharger les paramètres de construction enregistrés sur la plate-forme cloud en temps réel via le module réseau pour une visualisation et une inspection faciles, garantissant l'authenticité et la sécurité des données générées. pendant le processus de construction.
5. Technologie et paramètres de construction
Le processus de construction de pieux de mélange à quatre axes à micro-perturbations numériques DMP comprend principalement la préparation de la construction, la construction de pieux d'essai et la construction formelle de pieux. Selon les paramètres de construction obtenus lors de la construction du pieu d'essai, le système de contrôle numérique de la construction réalise la construction automatisée du pieu. Combinés à l'expérience réelle en ingénierie, les paramètres de construction indiqués dans le tableau 1 peuvent être sélectionnés. Différent des pieux de malaxage conventionnels, le rapport eau/ciment utilisé pour le pieu de malaxage à quatre axes est différent lors du fonçage et du levage. Le rapport eau/ciment utilisé pour le fonçage est de 1,0 à 1,5, tandis que le rapport eau/ciment pour le levage est de 0,8 à 1,0. Lors du coulage et du brassage, le coulis de ciment a un rapport eau-ciment plus élevé et le coulis a un effet adoucissant plus suffisant sur le sol, ce qui peut réduire efficacement la résistance au brassage ; lors du levage, puisque le sol à l'intérieur du corps de pieu a été mélangé, un rapport eau-ciment plus faible peut effectivement augmenter la résistance du corps de pieu.
En utilisant le processus de mélange de béton projeté mentionné ci-dessus, le pieu de mélange à quatre axes peut obtenir le même effet que le processus conventionnel avec une teneur en ciment de 13 % à 18 %, répondant aux exigences techniques en matière de résistance et d'imperméabilité des pieux de mélange ciment-sol. , et en même temps provoquer des modifications dues au ciment. L'avantage de réduire le dosage est que le sol de remplacement pendant le processus de construction est également réduit en conséquence. L'inclinomètre installé sur la tige de forage résout le problème du contrôle difficile de la verticalité lors de la construction de pieux de mélange ciment-sol conventionnels. La verticalité mesurée du corps du pieu de mélange à quatre axes peut atteindre 1/300.
6、Applications d'ingénierie
Afin d'étudier plus en détail la résistance du corps de pieu du pieu de mélange à quatre axes à micro-perturbation numérique DMP et l'impact du processus de formation du pieu sur le sol environnant, des expériences sur le terrain ont été réalisées dans différentes conditions stratigraphiques. La résistance des carottes de ciment et de sol mesurées les 21e et 28e jours des carottes de mélange collectées a atteint 0,8 MPa, ce qui répond aux exigences de résistance du ciment et du sol dans l'ingénierie souterraine conventionnelle.
Par rapport aux pieux de mélange ciment-sol traditionnels, le jet coulis à haute pression (méthode MJS) et les pieux de mélange à micro-perturbations (méthode IMS) couramment utilisés peuvent réduire considérablement le déplacement horizontal du sol environnant et le tassement de surface provoqué par la construction de pieux. . . Dans la pratique de l'ingénierie, les deux méthodes ci-dessus sont reconnues comme des techniques de construction à micro-perturbations et sont souvent utilisées dans des projets d'ingénierie ayant des exigences élevées en matière de protection de l'environnement environnant.
Le tableau 2 compare les données de surveillance du sol environnant et de la déformation de la surface causée par le pieu de mélange à quatre axes à micro-perturbation numérique DMP, la méthode de construction MJS et la méthode de construction IMS pendant le processus de construction. Pendant le processus de construction du pieu de mélange à quatre axes à micro-perturbation, à une distance de 2 mètres du corps du pieu, le déplacement horizontal et le soulèvement vertical du sol peuvent être contrôlés jusqu'à environ 5 mm, ce qui équivaut à la méthode de construction MJS. et la méthode de construction IMS, et peuvent perturber le sol autour du pieu pendant le processus de construction du pieu.
À l'heure actuelle, les pieux de mélange à quatre axes à micro-perturbation numérique DMP ont été utilisés avec succès dans différents types de projets tels que le renforcement des fondations et l'ingénierie des fosses de fondation dans le Jiangsu, le Zhejiang, Shanghai et d'autres endroits. Combinant la recherche et le développement et l'application technique de la technologie des pieux de mélange à quatre axes, la « Norme technique pour les pieux de mélange à quatre axes à micro-perturbations » (T/SSCE 0002-2022) (Norme du groupe de la Shanghai Civil Engineering Society) a été compilée, qui comprend l'équipement, la conception, la construction et les tests, etc. Des exigences spécifiques ont été proposées pour normaliser l'application de la technologie de pile de mélange à quatre axes à micro-perturbation numérique DMP.
Heure de publication : 22 septembre 2023