擠密砂樁船套管加壓排砂裝置壓力釋放系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用課件

1、2022/7/21擠密砂樁船套管加壓排砂裝置壓力釋放系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用擠密砂樁工藝簡介 砂樁工藝19世紀(jì)30年代起源于歐洲，日本與歐美國家很早便對擠密砂樁開展了研究，我國在擠密砂樁領(lǐng)域起步較晚。 擠密砂樁施工工藝是采用KS-REACT循環(huán)打回方式制樁，通過氣壓和振動將砂擠入土中，將地基擠實排水固結(jié)，從而提高地基的整體抗剪強度與承載力，減少地基的沉降量和不均勻沉降。擠密砂樁船擠密砂樁施工工藝流程圖目錄1 設(shè)計目的2 設(shè)計流程3 效果評價4 效益評估5 成果應(yīng)用一、設(shè)計目的 J1J2閥控制系統(tǒng)組成： 該系統(tǒng)主要由3臺空壓機、主氣瓶、旋擰閥、開度閥、開關(guān)閥、傳感器、J1J2單向閥以及控制電器元件等組成

2、。原控制系統(tǒng)圖一、設(shè)計目的套管J1J2閥筒J1J2閥J1J2閥安裝后一、設(shè)計目的 施工中每制造1m高的擠密砂樁，套管提升的高度、管內(nèi)下砂長度分別是2.48m和4.56m，打設(shè)合格砂樁的重要的前提:順暢連續(xù)下砂。 造樁過程中，J1、J2閥堵塞情況無法避免，成為施工效率和造樁質(zhì)量降低的主要因素之一。造樁過程示意圖一、設(shè)計目的打樁操作軟件界面圖一、設(shè)計目的 J1J2閥關(guān)閉的條件是： 彈簧的彈力+(泥面以上海水壓力+泥面以下海水與土壓力之和)管內(nèi)氣體壓力 當(dāng)控制關(guān)閉，閥滿足以上公式時氣壓降低速度與壓力差成正比。未加裝前，閥開啟時間長，振動等因素導(dǎo)致砂量擠入閥內(nèi)到管子中。N個回打流程擠入管內(nèi)的砂量可用下

3、面公式計算： S：經(jīng)過n個循環(huán)過程的管內(nèi)砂量; N:造樁的回打次數(shù)； b：一次回打過程中擠入管內(nèi)砂量； a：一次引拔加氣吹出管內(nèi)砂量； 當(dāng)S積累到一定程度后，堵塞加劇直至完全堵死。J1、J2閥堵塞基本原理示意圖一、設(shè)計目的 因此，設(shè)計一套套管加壓排砂裝置壓力釋放系統(tǒng)解決J1、J2閥以及氣管堵塞的問題。壓力釋放系統(tǒng)原理圖目錄1 設(shè)計目的2 設(shè)計流程3 效果評價4 效益評估5 創(chuàng)新點6 成果應(yīng)用原理圖設(shè)計設(shè)備、材料選型系統(tǒng)安裝調(diào)試二、設(shè)計流程優(yōu)化設(shè)計設(shè)計流程二、設(shè)計流程原理圖設(shè)計 造樁階段，操縱室操縱按鈕控制常閉電磁閥的動作實現(xiàn)氣管內(nèi)氣體快速釋放。 系統(tǒng)組成：管路、管道濾器、常閉電磁閥、24V電源

4、、開關(guān)按鈕、數(shù)顯表等組成。原理圖設(shè)計二、設(shè)計流程原理圖設(shè)計 電磁閥控制系統(tǒng)電源電壓：AC220V,DC24V 電壓偏差：10% 電 磁 閥：常閉閥 控制系統(tǒng)采用遠程控制。主線路圖二、設(shè)計流程原理圖設(shè)計 壓力釋放系統(tǒng)控制回路的功能： 1、可以實現(xiàn)手動開啟及關(guān)閉遠程電磁閥； 2、可以實現(xiàn)自動調(diào)節(jié)功能，壓力傳感器信號連接數(shù)顯表，數(shù)顯表可以有上下限控制實現(xiàn)電磁閥的開關(guān)，可以設(shè)置上下限數(shù)值，實現(xiàn)電磁閥的自動開關(guān)。控制回路圖二、設(shè)計流程低壓力數(shù)值的選取 通過對未裝設(shè)加壓排砂釋放裝置的套管在造樁階段（20個回打回合）統(tǒng)計，通過統(tǒng)計每個造樁過程的引拔階段的壓力表穩(wěn)定數(shù)值，進行登記后取平均值得到的數(shù)值作為低壓力

5、的選用數(shù)值，目前設(shè)定為4kg/cm。 該數(shù)值的影響因素主要受造樁長度，樁頂標(biāo)高等多種因素影響，深度越深的位置壓力穩(wěn)定數(shù)值越大。1#樁壓力穩(wěn)定數(shù)值統(tǒng)計表管路名稱第1回合第2回合第3回合第4回合第5回合第6回合第7回合第8回合第9回合第10回合J1管5.75.555.1654.844.84.644.434.24.15J2管5.55.25.164.884.844.64.64.444.214.1管路名稱第11回合第12回合第13回合第14回合第15回合第16回合第17回合第18回合第19回合第20回合J1管43.93.73.563.4332.882.72.6J2管3.983.93.73.63.42.9

6、82.932.852.672.6經(jīng)過以上數(shù)據(jù)取平均，J1管路平均穩(wěn)定壓力為4.06kg/cm；J2管路平均穩(wěn)定壓力為4.0kg/cm二、設(shè)計流程設(shè)備、材料選型 閥的選型： 在電控與氣控兩種選擇電控，響應(yīng)速度快，結(jié)構(gòu)簡單。 在電動閥與電磁閥之間選擇；選擇電磁閥，因管系為DN50小管系，且電磁閥響應(yīng)速度快，通過24V直流電源控制。 電磁閥對介質(zhì)的要求極其嚴格，因此前面加裝一個管道濾器，濾網(wǎng)80目。電磁閥電動閥Y型過濾器二、設(shè)計流程系統(tǒng)安裝與調(diào)試主要設(shè)備的安裝與調(diào)試：1.J1、J2加壓管系開口焊接壓力釋放管系。2.吹掃干凈管路。3.安裝壓力傳感器。4.安裝Y型過濾器。5.安裝電磁閥。6.安裝泄壓口。

7、7.檢查管系密封性。8.進行管系防腐蝕處理。安裝后效果圖安裝過程二、設(shè)計流程設(shè)計優(yōu)化 第一次優(yōu)化： 開始使用壓力變送器，缺陷在于無法控制管內(nèi)壓力大小，結(jié)果導(dǎo)致安裝后堵塞嚴重加劇，因此經(jīng)過設(shè)計優(yōu)化改裝為壓力開關(guān)形式，達到可以控制管內(nèi)氣體壓力目的。 優(yōu)點：可以調(diào)整壓力，避免氣浪費和避免堵塞加??； 缺點：檢修過程中需要人為的登上去將壓力釋放為0后，才能確保安全。傳感器壓力開關(guān)二、設(shè)計流程 第二次優(yōu)化： 加裝數(shù)顯表，實現(xiàn)遠程調(diào)整壓力數(shù)值?？梢员ＷC打樁過程中穩(wěn)定壓力的遠程調(diào)整，避免人為爬上爬下風(fēng)險。另外，可視化的數(shù)字顯示屏，可以更快更準(zhǔn)確調(diào)整穩(wěn)定壓力設(shè)定值。第二次優(yōu)化增設(shè)數(shù)顯表二、設(shè)計流程設(shè)計優(yōu)化 泄壓

8、口優(yōu)化：設(shè)計初期電磁閥后泄壓口為DN50鋼管，在調(diào)試過程中發(fā)現(xiàn)當(dāng)關(guān)閉J1、J2閥，打開S1、S2泄壓閥時閥芯能快速開閉，但壓力釋放過快，套管里的大量砂子會隨氣流進入氣管更快的造成氣管堵塞，為了解決此問題泄壓口改成變徑錐形管，末端管徑DN10，使用效果良好。優(yōu)化安裝效果圖安裝初期優(yōu)化改進后目錄1 設(shè)計目的2 設(shè)計流程3 效果評價4 效益評估5 創(chuàng)新點6 成果應(yīng)用三、效果評價為效果對比合理，加裝后設(shè)置對照組，2#樁加裝，3#樁未加裝，排除以下三種無關(guān)變量 2#、3#樁的單向閥同時全部更換； 同一組樁的位置進行打設(shè)； 排除其他可能干擾的例如設(shè)備故障等因素。 根據(jù)對比效果圖可見，引拔過程中明顯3#機引

9、拔順利，標(biāo)明下砂順暢，J1J2閥未堵塞輔助下砂效果較好。另，兩圖對比發(fā)現(xiàn)為打合格樁，3#打樁時間比2#打樁時間高出20min，標(biāo)明可以 提高打樁效率及提高成樁質(zhì)量。該裝置加裝后，堵塞概率大大降低，降低維修成本。三、效果評價3#機未加裝的打樁線圖11:1112:112#機加裝后的打樁線圖11:1811:58目錄1 設(shè)計目的2 設(shè)計流程3 效果評價4 效益評估5成果應(yīng)用一、概述四、經(jīng)濟效益評價 經(jīng)濟效益評估 加裝前平均每天打樁9組計算（每組1h估算），加裝后理想狀態(tài)下每天可以提高接近4組樁（其他設(shè)備因素不考慮情況下），每年可以多打樁 1460組（按照每組樁36m擠密方量，累計52560m擠密方量），提高產(chǎn)值21024000.00（按照400元/m計算），且能夠一年降低人工維修成本支出預(yù)計46萬左右。深中通道西人工島效果圖目錄1 設(shè)計目的2 設(shè)計流程3 效果評價4 效益評估5 成果應(yīng)用一、概述五、成果應(yīng)用 擠密砂樁船套管加壓排砂裝置壓力釋放系統(tǒng)的安裝及成功應(yīng)用，有效地解決“砂樁3”J