한국어
中文תַקצִיר
לאור הבעיות הקיימות בטכנולוגיה הקונבנציונלית של ערבוב מלט-אדמה, כגון חלוקה לא אחידה של חוזק גוף הערימה, הפרעות בנייה גדולות והשפעה גדולה על איכות הערימה על ידי גורמים אנושיים, טכנולוגיה חדשה של DMP מיקרו-הפרעות דיגיטליות ארבע- פותחה ערימת ערבוב ציר. בטכנולוגיה זו, ארבעה מקדחים יכולים לרסס רפש וגז בו-זמנית ולעבוד עם מספר שכבות של להבי חיתוך בזוית משתנה כדי לחתוך את האדמה במהלך תהליך היווצרות הערימה. בתוספת תהליך ריסוס ההמרה מעלה-מטה, זה פותר את הבעיה של חלוקת חוזק לא אחידה של גוף הערימה, ויכול להפחית ביעילות את צריכת המלט. בעזרת הרווח הנוצר בין צינור הקידוח בעל הצורה המיוחדת לבין האדמה, השטיפה נשפכת באופן אוטונומי, מה שמשיג הפרעה קלה של הקרקע מסביב לכלונס בתהליך הבנייה. מערכת הבקרה הדיגיטלית מיישמת בנייה אוטומטית של היווצרות כלונסאות, ויכולה לנטר, להקליט ולספק התרעה מוקדמת על תהליך היווצרות כלונסאות בזמן אמת.
מָבוֹא
כלונסאות ערבוב מלט-אדמה נמצאות בשימוש נרחב בתחום הבנייה ההנדסית: כגון חיזוק קרקע ווילונות חסינים למים בפרויקטים של בור יסוד; חיזוק חורים במנהרות מגן ובארות ניקבת צינורות; טיפול יסוד בשכבות אדמה חלשות; נגד חלחול בפרויקטים של קירות שמירת מים וכן מחסומים במזבלות ועוד. נכון להיום, ככל שהיקף הפרויקטים הולך וגדל, הדרישות ליעילות הבנייה והגנת הסביבה של כלונסאות ערבוב מלט-אדמה הפכו גבוהות יותר ויותר. בנוסף, על מנת לעמוד בדרישות המורכבות יותר ויותר להגנת הסביבה סביב בניית הפרויקט, יש לשלוט באיכות הבנייה של כלונסאות ערבוב מלט-אדמה. והפחתת השפעת הבנייה על הסביבה הסובבת הפכה לצורך דחוף.
בניית כלונסאות ערבוב משתמשת בעיקר במקדח ערבוב כדי לערבב מלט ואדמה באתרו ליצירת ערימה בעלת חוזק מסוים וביצועים נגד חלחול. כלונסאות ערבוב מלט ואדמה נפוצות כוללות כלונסאות מלט חד-ציר, דו-ציר, תלת-ציר וחמישה צירים וערבובי אדמה. לסוגים אלו של ערימות ערבוב יש גם תהליכי ריסוס וערבול שונים.
לערימת הערבוב החד-צירית יש רק צינור קידוח אחד, התחתית מרוססת, והערבוב מתבצע באמצעות מספר קטן של להבים. זה מוגבל על ידי מספר צינורות הקידוח ולהבי הערבוב, ויעילות העבודה נמוכה יחסית;
ערימת הערבוב הדו-צירית מורכבת מ-2 צינורות מקדחה, ובאמצע צינור סלרי נפרד לדיוס. לשני צינורות הקידוח אין את פונקציית הדיוס מכיוון שיש צורך לערבב שוב ושוב את המקדחים משני הצדדים כדי להפוך את הרדיפה לריסוס מצינור הדיוס האמצעי בטווח המישור. הפיזור אחיד ולכן נדרש תהליך "שני התזה ושלושה ערבובים" במהלך בניית הפיר הכפול, מה שמגביל את יעילות הבנייה של הפיר הכפול, וגם אחידות היווצרות הכלונס ירודה יחסית. עומק הבנייה המרבי הוא כ-18 מטרים [1];
ערימת הערבוב התלת-צירית מכילה שלושה צינורות מקדחה, עם דייס מרוסס משני הצדדים ואוויר דחוס מרוסס באמצע. סידור זה יגרום לחוזק הערימה האמצעית להיות קטן יותר מזה של שני הצדדים, ולגוף הערימה יהיו חוליות חלשות על המישור; בנוסף, ערימת הערבוב התלת צירים. מלט המים בו נעשה שימוש גדול יחסית, מה שמפחית את חוזק גוף הכלונס במידה מסוימת;
ערימת חמישה צירים מבוססת על שני צירים ותלת צירים, הוספת מספר מוטות מקדחי ערבוב לשיפור יעילות העבודה, ושיפור איכות גוף הכלונס על ידי הגדלת מספר להבי הערבוב [2-3] . תהליך הריסוס והערבוב שונה מהשניים הראשונים. אין הבדל.
ההפרעה לקרקע שמסביב במהלך בניית כלונסאות ערבוב מלט-עפר נגרמת בעיקר מסחיטת הקרקע וסדיקתה הנגרמת עקב ערבוב להבי הערבוב, ומחדירה ופיצול של המלט [4-5]. בשל ההפרעה הגדולה הנגרמת מבניית כלונסאות ערבוב קונבנציונליות, בעת בנייה בסביבות רגישות כמו מתקנים עירוניים סמוכים ומבנים מוגנים, יש צורך בדרך כלל להשתמש בדיוס סילוני בלחץ גבוה יקר יותר (שיטת MJS) או יחיד. ערימות ערבוב צירים (שיטת IMS) ומבני מיקרו אחרים. שיטות בנייה מטרידות.
בנוסף, במהלך בניית כלונסאות ערבוב קונבנציונליות, פרמטרי בנייה מרכזיים כמו מהירות שקיעה והרמה של צינור הקידוח וכמות בטון זריקה קשורים קשר הדוק לניסיון המפעילים. הדבר גם מקשה על המעקב אחר תהליך בניית הכלונסאות ומביא להבדלים באיכות הכלונסאות.
על מנת לפתור את הבעיות של ערימות ערבוב מלט-אדמה קונבנציונליות כמו חלוקת חוזק ערימה לא אחידה, הפרעות בנייה גדולות וגורמי הפרעה אנושיים רבים, קהילת ההנדסה של שנחאי פיתחה טכנולוגיית ערימת ערבוב ארבעה צירים דיגיטלית חדשה של מיקרו-הפרעות. מאמר זה יציג בפירוט את המאפיינים והשפעות היישום ההנדסיות של טכנולוגיית ערבול ערבוב ארבעה צירים בטכנולוגיית ערבוב בטון זריקה, בקרת הפרעות בנייה ובנייה אוטומטית.
1、 ציוד ערימת ערבוב עם ארבעה צירים דיגיטלי DMP מיקרו-הפרעות
הציוד הדיגיטלי DMP-I מיקרו-הפרעות ארבע-צירי ערבוב של כלונסאות מורכב בעיקר ממערכת ערבוב, מערכת מסגרת כלונסאות, מערכת אספקת גז, מערכת אוטומטית לעיסה ועיסה, ומערכת בקרה דיגיטלית למימוש בניית כלונסאות אוטומטית .
2、 תהליך ערבוב וריסוס
ארבעת צינורות הקידוח מצוידים בצינורות בטון זריקה וצינורות סילון בתוכם. כפי שמוצג באיור 2, ראש המקדחה יכול לרסס תמיסה ואוויר דחוס בו-זמנית במהלך תהליך יצירת הערימות, ולמנוע את הבעיות הנגרמות מריסוס של כמה צינורות מקדחה וריסוס של כמה צינורות מקדחה. הבעיה של חלוקה לא אחידה של חוזק הערימה על המטוס; מכיוון שלכל צינור מקדחה יש התערבות של אוויר דחוס, ניתן להפחית לחלוטין את התנגדות הערבוב, מה שמועיל לבנייה בשכבות אדמה קשות יותר ואדמה חולית, ויכול לגרום לתערובת של מלט ואדמה. בנוסף, אוויר דחוס יכול להאיץ את תהליך הגז של מלט ואדמה ולשפר את החוזק המוקדם של המלט והאדמה בערימת הערבוב.
מקדחי הערבוב של מתקן ערימת ערבוב עם ארבעה צירים דיגיטלי DMP-I מצוידים ב-7 שכבות של להבי ערבוב בעל זווית משתנה. מספר ערבוב האדמה החד-נקודתי יכול להגיע לפי 50, הרבה מעבר ל-20 הפעמים המומלצות על ידי המפרט; מקדח הערבוב הוא מצויד בלהבים דיפרנציאליים שאינם מסתובבים עם צינור המקדחה במהלך תהליך יצירת הערימות, מה שיכול למנוע ביעילות היווצרות של כדורי בוץ חרס. זה לא רק יכול להגדיל את מספר זמני ערבוב הקרקע, אלא גם למנוע היווצרות של גוש אדמה גדול במהלך תהליך הערבוב, ובכך להבטיח את אחידות התרחיץ באדמה.
ערימת ערבוב מיקרו-פרטורציה דיגיטלית DMP-I מאמצת טכנולוגיית המרת בטון בטון מעלה-מטה, כפי שמוצג באיור 3. ישנן שתי שכבות של יציאות בטון שוט על ראש מקדחת הערבוב. כאשר הוא שוקע, פתח הבטון התחתון נפתח. התרסיס המרוסס מעורבב במלואו עם האדמה תחת פעולת להב הערבוב העליון. כאשר הוא מורם, פתח הבטון התחתון נסגר ובמקביל פתח את פתח הגוניט העליון, כך שניתן לערבב במלואו את הסילוף שנפלט מנמל הבטון העליון עם האדמה בפעולת הלהבים התחתונים. בדרך זו, ניתן לערבב את התרחיץ והאדמה במלואו במהלך כל תהליך השקיעה והערבול, מה שמשפר עוד יותר את אחידות המלט והאדמה בטווח העומק של גוף הערימה, ופותר למעשה את בעיית הציר הכפול והשלושה. טכנולוגיית ערבול ערבוב ציר בתהליך הרמת צינור הקידוח. הבעיה היא שלא ניתן לערבב במלואו את התרחיץ המרוסס מיציאת ההזרקה התחתונה על ידי להבי הערבול.
3、בקרת בנייה בהפרעות מיקרו
החתך של צינור הקידוח של מתקן ערימת ערבוב 4 צירים דיגיטלי DMP-I הוא צורה בעלת צורה מיוחדת דמוית אליפסה. כאשר צינור הקידוח מסתובב, שוקע או מתרומם, תיווצר תעלת פליטה ופליטה של דבל סביב צינור הקידוח. בעת ערבוב, כאשר הלחץ הפנימי של האדמה עולה על הלחץ במקום, הרחצה תישפך באופן טבעי לאורך תעלת הזרמת הסליפה מסביב לצינור הקידוח, ובכך תמנע מעיכת האדמה הנגרמת מהצטברות לחץ גז הרחצה ליד מקדח ערבוב.
מתקן ה-DMP-I דיגיטלי מיקרו-הפרעות בארבעה צירים מצויד במערכת ניטור לחץ תת-קרקעי על המקדחה, המנטרת שינויים בלחץ התת-קרקעי בזמן אמת במהלך כל תהליך היווצרות הכלונסאות, ומבטיחה שהלחץ התת-קרקעי יהיה נשלט בטווח סביר על ידי התאמת לחץ גז התרחיץ. יחד עם זאת, להבי הדיפרנציאל המוגדרים יכולים למנוע ביעילות מחמר להיצמד לצינור הקידוח ולהיווצרות כדורי בוץ, וגם להפחית ביעילות את התנגדות הערבוב והפרעת הקרקע.
4、בקרת בנייה חכמה
הציוד הדיגיטלי DMP-I מיקרו-הפרעות בארבעה צירים מצויד במערכת בקרה דיגיטלית, שיכולה לממש בנייה אוטומטית של כלונסאות, לתעד פרמטרים של תהליך הבנייה בזמן אמת ולנטר ולספק אזהרה מוקדמת במהלך תהליך היווצרות כלונסאות.
מערכת הבקרה הדיגיטלית יכולה להשלים אוטומטית את בניית כלונסאות ערבוב בהתבסס על פרמטרי הבנייה שנקבעו על ידי כלונסאות הניסיון. זה יכול לשלוט אוטומטית על השקיעה וההרמה של מערכת הערבוב, התאמת זרימת תפוחים ומהירות היווצרות ערימות בחתכים לפי התפלגות שכבת האדמה האנכית, להתאים את לחץ הסילון לפי הערך שנקבע של לחץ הקרקע ולשלוט בתהליכי הבנייה כגון המרה למעלה ולמטה של דיוס בהתזה. הדבר מפחית מאוד את ההשפעה של גורמים אנושיים על איכות הבנייה של ערימת הערבול בתהליך הבנייה, ומשפר את האמינות והעקביות של איכות הערבול.
בעזרת חיישני דיוק המותקנים על הציוד, מערכת הבקרה הדיגיטלית יכולה לפקח על פרמטרי בנייה מרכזיים כמו מהירות ערבוב, נפח ריסוס, לחץ וזרימה של תבלין ולחץ תת קרקעי, ויכולה לספק התרעה מוקדמת על תנאי בנייה חריגים, להגביר את הבטיחות של תהליך בניית ערימות ערבוב. שקיפות ועמידה בזמנים של פתרון בעיות. במקביל, מערכת הבקרה הדיגיטלית יכולה להקליט את הפרמטרים של כל תהליך הבנייה ולהעלות את פרמטרי הבנייה המוקלטים לפלטפורמת הענן בזמן אמת דרך מודול הרשת לצפייה ובדיקה קלה, תוך הבטחת האותנטיות והבטיחות של הנתונים שנוצרו במהלך תהליך הבנייה.
5、טכנולוגיית בנייה ופרמטרים
תהליך בניית כלונסאות ערבוב של ארבעה צירים דיגיטלי מיקרו-הפרעות DMP כולל בעיקר הכנת בנייה, בניית כלונסאות ניסיון ובניית כלונסאות רשמית. על פי פרמטרי הבנייה המתקבלים מבניית כלונסאות הניסיון, מערכת בקרת הבנייה הדיגיטלית מממשת את הבנייה האוטומטית של הכלונס. בשילוב עם ניסיון הנדסי בפועל, ניתן לבחור את פרמטרי הבנייה המוצגים בטבלה 1. בשונה מערימות ערבוב קונבנציונליות, יחס המים לצמנט המשמש לערימת הערבוב ארבעת הצירים שונה בעת שקיעה והרמה. יחס המים למלט המשמש לשקיעה הוא 1.0~1.5, בעוד שיחס המים לצמנט להרמה הוא 0.8~1.0. בעת שקיעה וערבוב, יש לתרחיץ המלט יחס מים-צמנט גדול יותר, ולרפש יש אפקט ריכוך מספק יותר על האדמה, מה שיכול להפחית ביעילות את התנגדות הערבול; בעת הרמה, מכיוון שהאדמה בתוך גוף הערימה הייתה מעורבת, יחס מים-צמנט קטן יותר יכול להגביר ביעילות את חוזק גוף הערימה.
באמצעות תהליך ערבוב בטון זריקה הנ"ל, ערימת הערבוב בעל ארבעת הצירים יכולה להשיג את אותו אפקט כמו התהליך הקונבנציונלי עם תכולת מלט של 13% עד 18%, ועומדת בדרישות ההנדסיות לחוזק ואטימות של ערימות ערבוב מלט-אדמה , ובמקביל להביא לשינויים עקב מלט היתרון בהפחתת המינון הוא שגם האדמה החלופית בתהליך הבנייה מצטמצמת בהתאם. מד השיפוע המותקן על צינור הקידוח פותר את בעיית השליטה הקשה באנכיות במהלך בניית ערימות ערבוב מלט-אדמה קונבנציונליות. האנכיות הנמדדת של גוף ערימת הערבוב בעל ארבעה צירים יכולה להגיע ל-1/300.
6、יישומים הנדסיים
על מנת להמשיך ולחקור את חוזק גוף הערימה של ערימת ערבוב מיקרו-הפרעות דיגיטליות DMP עם ארבעה צירים ואת ההשפעה של תהליך יצירת הערימות על הקרקע שמסביב, בוצעו ניסויי שדה בתנאים סטרטיגרפיים שונים. חוזקן של דגימות המלט וליבת הקרקע שנמדדו בימים ה-21 וה-28 של דגימות ליבת הערבול שנאספו הגיעה ל-0.8 MPa, העומד בדרישות לחוזק המלט והקרקע בהנדסה תת-קרקעית קונבנציונלית.
בהשוואה לכלונסאות המסורתיות של ערבוב מלט-אדמה, הדיוס הנפוץ בלחץ גבוה מסביב (שיטת MJS) וערימות ערבוב מיקרו-פרעות (שיטת IMS) יכולים להפחית באופן משמעותי את התזוזה האופקית של האדמה הסובבת והתיישבות פני השטח הנגרמת על ידי בניית כלונסאות . . בפרקטיקה ההנדסית, שתי השיטות הנ"ל מוכרות כטכניקות בנייה מיקרו-הפרעות ומשמשות לעתים קרובות בפרויקטים הנדסיים עם דרישות גבוהות להגנת הסביבה הסובבת.
טבלה 2 משווה את נתוני הניטור של הקרקע שמסביב ועיוות פני השטח שנגרמו על ידי ערימת מיקרו-הפרעות דיגיטליות DMP בארבעה צירים, שיטת הבנייה MJS ושיטת הבנייה של IMS במהלך תהליך הבנייה. במהלך תהליך הבנייה של ערימת מיקרו-הפרעות ארבע צירים, במרחק של 2 מטר מגוף הכלונס ניתן לשלוט על התזוזה האופקית וההרמה האנכית של הקרקע לכ-5 מ"מ, המקבילה לשיטת הבנייה MJS ושיטת הבנייה של IMS, ויכולה להשיג הפרעה מינימלית לקרקע סביב הכלונס בתהליך בניית הכלונס.
נכון לעכשיו, ערימות ערבוב מיקרו-הפרעות דיגיטליות DMP שימשו בהצלחה בסוגים שונים של פרויקטים כגון חיזוק יסודות והנדסת בורות יסוד בג'יאנגסו, ג'ה-ג'יאנג, שנגחאי ומקומות אחרים. בשילוב מחקר ופיתוח ויישום הנדסי של טכנולוגיית ערימת ערבוב ארבעה צירים, חובר "תקן טכני למיקרו-הפרעות ערימת ערבוב ארבעה צירים" (T/SSCE 0002-2022) (תקן קבוצת הנדסה אזרחית של שנגחאי), אשר כולל ציוד, עיצוב, בנייה ובדיקות וכו'. הועלו דרישות ספציפיות לסטנדרטיזציה של היישום של טכנולוגיית ערימת ערבוב דיגיטלית DMP עם ארבעה צירים.
זמן פרסום: 22 בספטמבר 2023