한국어
中文Краткое содержание
Принимая во внимание проблемы, существующие в традиционной технологии свай из цементно-грунтового смесителя, такие как неравномерное распределение прочности тела сваи, большие нарушения конструкции и большое влияние человеческого фактора на качество сваи, новая технология цифровых микровозмущений DMP четырех- Была разработана осевая смесительная свая. В этой технологии четыре буровых долота могут одновременно распылять суспензию и газ и работать с несколькими слоями режущих лезвий с переменным углом, чтобы разрезать почву во время процесса формирования сваи. Дополненный процессом конверсионного распыления вверх-вниз, он решает проблему неравномерного распределения прочности тела сваи и может эффективно снизить расход цемента. С помощью зазора, образованного между бурильной трубой специальной формы и грунтом, суспензия сбрасывается автономно, что позволяет добиться незначительного нарушения грунта вокруг сваи в процессе строительства. Цифровая система управления реализует автоматизированное формирование свай и может отслеживать, записывать и обеспечивать раннее предупреждение о процессе формирования свай в режиме реального времени.
Введение
Сваи цементно-грунтового смешивания широко используются в сфере инженерного строительства: например, для армирования грунта и гидроизоляционных завес в проектах котлованов; армирование отверстий в щитовых тоннелях и трубоподъёмных колодцах; фундаментная обработка слабых слоев грунта; противофильтрационные стены в проектах водного хозяйства, а также барьеры на свалках и многое другое. В настоящее время, по мере того, как масштаб проектов становится все больше и больше, требования к эффективности строительства и охране окружающей среды цементно-грунтосмесительных свай становятся все выше и выше. Кроме того, для удовлетворения все более сложных требований по охране окружающей среды при строительстве объекта необходимо контролировать качество строительства свай цементно-грунтового смешивания. А снижение воздействия строительства на окружающую среду стало насущной необходимостью.
При строительстве свай-смесителей в основном используется бур-смеситель для смешивания цемента и грунта на месте с образованием сваи с определенной прочностью и устойчивостью к просачиванию. Обычно используемые сваи для смешивания цемента и грунта включают одноосные, двухосные, трехосные и пятиосные сваи для смешивания цемента и грунта. Эти типы смесительных куч также имеют разные процессы распыления и смешивания.
Одноосная смесительная свая имеет только одну бурильную трубу, дно набрызгивается, перемешивание осуществляется посредством небольшого количества лопастей. Это ограничено количеством бурильных труб и смесительных лопастей, а эффективность работы относительно низкая;
Двухосная смесительная свая состоит из двух бурильных труб с отдельной пульпопроводной трубой посередине для цементации. Две бурильные трубы не имеют функции цементации, поскольку буровые долота с обеих сторон необходимо неоднократно перемешивать, чтобы суспензия, распыляемая из средней шламовой трубы, находилась в пределах плоскости. Распределение является равномерным, поэтому при строительстве двойного вала требуется процесс «два распыления и три перемешивания», что ограничивает эффективность строительства двойного вала, а однородность формирования сваи также является относительно плохой. Максимальная глубина строительства составляет около 18 метров [1];
Трехосная смесительная свая содержит три бурильные трубы, в которых раствор распыляется с обеих сторон, а сжатый воздух распыляется посередине. Такое расположение приведет к тому, что прочность средней сваи будет меньше, чем прочность двух сторон, а тело сваи будет иметь слабые звенья на плоскости; Кроме того, трехосная смешивающая свая. Используемый водный цемент относительно велик, что в определенной степени снижает прочность тела сваи;
Пятиосная смесительная свая основана на двухосной и трехосной, добавляя количество перемешивающих буровых штанг для повышения эффективности работы и улучшая качество тела сваи за счет увеличения количества смесительных лопастей [2-3] . Процесс распыления и смешивания отличается от первых двух. Нет никакой разницы.
Нарушение окружающего грунта при строительстве цементно-грунтосмесительных свай в основном вызвано сдавливанием и растрескиванием грунта, вызванным перемешиванием лопастей смесителя, а также проникновением и раскалыванием цементного раствора [4-5]. Из-за больших нарушений, вызванных строительством обычных свай-смесителей, при строительстве в чувствительных средах, таких как прилегающие муниципальные объекты и охраняемые здания, обычно необходимо использовать более дорогостоящую струйную цементацию под высоким давлением по всему периметру (метод MJS) или одиночную сваи смешивания по оси (метод IMS) и другие микроструктуры. Отвратительные методы строительства.
Кроме того, при строительстве традиционных свай смешивания ключевые параметры конструкции, такие как скорость опускания и подъема бурильной трубы и количество торкрет-бетона, тесно связаны с опытом операторов. Это также затрудняет отслеживание процесса строительства свай смешивания и приводит к различиям в качестве свай.
Чтобы решить проблемы обычных свай для смешивания цемента и грунта, такие как неравномерное распределение прочности свай, большие нарушения конструкции и многие факторы человеческого вмешательства, инженерное сообщество Шанхая разработало новую технологию четырехосных свай с цифровыми микровозмущениями. В этой статье будут подробно представлены характеристики и инженерные эффекты применения технологии четырехосных смесительных свай в технологии смешивания торкрет-бетона, борьбе с нарушениями в строительстве и автоматизированном строительстве.
1. Цифровое четырехосное смесительное оборудование DMP с микровозмущениями.
Цифровое четырехосное оборудование для забивки свай с микровозмущением DMP-I в основном состоит из системы смешивания, системы свайной рамы, системы подачи газа, автоматической системы варки и подачи пульпы, а также цифровой системы управления для реализации автоматизированного строительства свай. .
2. Процесс смешивания и распыления.
Четыре бурильные трубы оснащены внутри торкрет-трубами и струйными трубами. Как показано на рисунке 2, буровая головка может одновременно распылять раствор и сжатый воздух во время процесса формирования сваи, избегая проблем, вызванных распылением некоторых бурильных труб и распылением некоторых бурильных труб. Проблема неравномерного распределения прочности сваи по плоскости; Поскольку каждая бурильная труба оснащена сжатым воздухом, сопротивление смешиванию может быть полностью уменьшено, что полезно при строительстве в более твердых слоях почвы и песчаной почве, а также позволяет смешивать цемент и почву. Кроме того, сжатый воздух может ускорить процесс карбонизации цемента и грунта и улучшить раннюю прочность цемента и грунта в смесительной куче.
Смесительные буры четырехосного смесительного копра с цифровым микровозмущением DMP-I оснащены 7 слоями смесительных лопастей с переменным углом наклона. Количество одноточечных перемешиваний почвы может достигать 50 раз, что значительно превышает рекомендованные спецификацией 20 раз; Буровое долото-смеситель Оно оснащено дифференциальными лопастями, которые не вращаются вместе с бурильной трубой во время процесса формирования сваи, что может эффективно предотвращать образование комков глиняного грязи. Это может не только увеличить количество раз перемешивания почвы, но и предотвратить образование больших комков почвы во время процесса смешивания, обеспечивая тем самым однородность навозной жижи в почве.
Четырехосная смесительная свая DMP-I с цифровым микровозмущением использует технологию торкретирования с преобразованием вверх-вниз, как показано на рисунке 3. На смесительной буровой головке имеется два слоя отверстий для торкретирования. Когда он тонет, открывается нижний порт для торкретирования. Распыляемая жижа полностью смешивается с почвой под действием верхней мешалки. При подъеме нижний порт для торкретирования закрывается и в то же время открывается верхний порт для торкретирования, чтобы суспензия, выбрасываемая из верхнего порта для торкретирования, могла полностью перемешаться с почвой под действием нижних ножей. Таким образом, раствор и грунт можно полностью перемешивать в течение всего процесса погружения и перемешивания, что еще больше повышает однородность цемента и грунта в диапазоне глубин тела сваи и эффективно решает проблему двухосного и трехосного движения. Технология свай смешивания по оси в процессе подъема бурильных труб. Проблема заключается в том, что суспензия, распыляемая из нижнего инжекционного порта, не может быть полностью перемешана лопастями мешалки.
3、Контроль строительства микропомех
Поперечное сечение бурильной трубы четырехосного сваемешивателя с цифровым микровозмущением DMP-I имеет овальную форму специальной формы. Когда бурильная труба вращается, тонет или поднимается, вокруг бурильной трубы образуется канал для отвода пульпы и выхлопа. При перемешивании, когда внутреннее давление грунта превышает напряжение на месте, суспензия будет естественным образом выбрасываться по каналу для выпуска пульпы вокруг бурильной трубы, тем самым избегая сдавливания почвы, вызванного накоплением давления шламового газа вблизи бурильной трубы. сверло для смешивания.
Четырехосный сваепогружатель DMP-I с цифровым микровозмущением оснащен системой контроля подземного давления на буровом долоте, которая отслеживает изменения подземного давления в режиме реального времени в течение всего процесса формирования сваи и обеспечивает поддержание подземного давления на должном уровне. контролируется в разумных пределах путем регулирования давления шламового газа. В то же время сконфигурированные дифференциальные лопасти могут эффективно предотвращать прилипание глины к бурильной трубе и образование комков грязи, а также эффективно снижать сопротивление перемешиванию и нарушение целостности почвы.
4. Интеллектуальный контроль строительства.
Цифровое четырехосное оборудование для забивки свай с микровозмущением DMP-I оснащено цифровой системой управления, которая может осуществлять автоматизированное строительство свай, записывать параметры процесса строительства в режиме реального времени, а также контролировать и обеспечивать раннее предупреждение в процессе формирования свай.
Цифровая система управления может автоматически завершить строительство свай-смесителей на основе параметров строительства, определенных пробными сваями. Он может автоматически управлять опусканием и подъемом системы смешивания, согласованием потока навозной жижи и скоростью формирования свай по секциям в соответствии с распределением вертикального слоя грунта, регулировать давление струи в соответствии с заданным значением давления на грунт, а также управлять процессами строительства. например, преобразование вверх и вниз при набрызговой цементации. Это значительно снижает влияние человеческого фактора на качество строительства сваи в процессе строительства, а также повышает надежность и стабильность качества сваи.
С помощью прецизионных датчиков, установленных на оборудовании, цифровая система управления может контролировать ключевые параметры строительства, такие как скорость смешивания, объем распыления, давление и расход жидкого раствора, а также подземное давление, а также может обеспечивать раннее предупреждение о нештатных условиях строительства, повышая безопасность. процесса строительства сваи смешивания. Прозрачность и своевременность решения проблем. В то же время цифровая система управления может записывать параметры всего строительного процесса и загружать записанные параметры строительства на облачную платформу в режиме реального времени через сетевой модуль для удобного просмотра и проверки, обеспечивая подлинность и безопасность генерируемых данных. в процессе строительства.
5. Технология строительства и параметры.
Процесс строительства свай четырехосного смешивания с цифровым микропомехом DMP в основном включает в себя подготовку строительства, пробное сооружение свай и формальное сооружение свай. В соответствии с параметрами строительства, полученными при возведении пробной сваи, цифровая система управления строительством осуществляет автоматизированное строительство сваи. В сочетании с реальным инженерным опытом можно выбрать параметры конструкции, показанные в Таблице 1. В отличие от обычных свай-смесителей, соотношение воды и цемента, используемое для четырехосной сваи-смесителя, различается при опускании и подъеме. Соотношение воды и цемента, используемое для опускания, составляет 1,0–1,5, а соотношение воды и цемента для подъема – 0,8–1,0. При погружении и перемешивании цементный раствор имеет большее водоцементное соотношение, а раствор оказывает более достаточное смягчающее воздействие на почву, что может эффективно снизить сопротивление перемешиванию; при подъеме, поскольку почва внутри тела сваи перемешана, меньшее соотношение воды и цемента может эффективно повысить прочность тела сваи.
Используя вышеупомянутый процесс смешивания торкрет-бетона, четырехосная смесительная свая может достичь того же эффекта, что и традиционный процесс с содержанием цемента от 13% до 18%, что соответствует техническим требованиям к прочности и непроницаемости свай для смешивания цемента и грунта. и в то же время вносит изменения за счет цемента. Преимущество уменьшения дозировки заключается в том, что соответственно сокращается и объем замещающего грунта в процессе строительства. Инклинометр, установленный на бурильной трубе, решает проблему сложного контроля вертикальности при строительстве обычных свай цементно-грунтового смешения. Измеренная вертикальность четырехосного корпуса смесительной сваи может достигать 1/300.
6. Инженерные приложения.
Для дальнейшего изучения прочности тела сваи четырехосной сваи-смесителя DMP с цифровым микровозмущением и влияния процесса формирования сваи на окружающий грунт были проведены полевые эксперименты в различных стратиграфических условиях. Прочность образцов керна цемента и грунта, измеренная на 21-е и 28-е сутки после отбора керна сваи смешения, достигла 0,8 МПа, что соответствует требованиям, предъявляемым к прочности цемента и грунта в обычных подземных сооружениях.
По сравнению с традиционными сваями из цементно-грунтового смеси, обычно используемые струйные цементации под высоким давлением по всему периметру (метод MJS) и сваи смешивания с микровозмущениями (метод IMS) могут значительно уменьшить горизонтальное смещение окружающего грунта и осадку поверхности, вызванную конструкцией свай. . . В инженерной практике два вышеуказанных метода признаны методами микронарушенного строительства и часто используются в инженерных проектах с высокими требованиями к охране окружающей среды.
В Таблице 2 сравниваются данные мониторинга окружающей почвы и деформации поверхности, вызванной четырехосной смесительной сваей с цифровыми микровозмущениями DMP, методом строительства MJS и методом строительства IMS в процессе строительства. В процессе строительства четырехосной смесительной сваи с микровозмущениями на расстоянии 2 метров от тела сваи горизонтальное смещение и вертикальное поднятие грунта можно контролировать примерно до 5 мм, что эквивалентно методу строительства MJS. и метод строительства IMS, и позволяет добиться минимального нарушения почвы вокруг сваи в процессе строительства сваи.
В настоящее время цифровые четырехосные смесительные сваи DMP с микровозмущением успешно используются в различных типах проектов, таких как армирование фундамента и проектирование котлованов в Цзянсу, Чжэцзяне, Шанхае и других местах. Объединив исследования, разработки и инженерное применение технологии четырехосных свай-смесителей, был составлен «Технический стандарт для четырехосных свай-смесителей с микронарушениями» (T/SSCE 0002-2022) (Стандарт группы Шанхайского общества гражданского строительства), который включает оборудование, проектирование, строительство, испытания и т. д. Были выдвинуты особые требования для стандартизации применения технологии четырехосного смесительного котла DMP с цифровыми микровозмущениями.
Время публикации: 22 сентября 2023 г.