挤密砂桩船套管加压排砂装置压力释放系统的设计与应用课件.pptx

1、2022-7-27挤密砂桩船套管加压排砂装置压力释放系统挤密砂桩船套管加压排砂装置压力释放系统的设计与应用的设计与应用挤密砂桩工艺简介挤密砂桩工艺简介 砂桩工艺19世纪30年代起源于欧洲，日本与欧美国家很早便对挤密砂桩开展了研究，我国在挤密砂桩领域起步较晚。挤密砂桩施工工艺是采用KS-REACT循环打回方式制桩，通过气压和振动将砂挤入土中，将地基挤实排水固结，从而提高地基的整体抗剪强度与承载力，减少地基的沉降量和不均匀沉降。挤密砂桩船挤密砂桩施工工艺流程图挤密砂桩施工工艺流程图目录目录1 1 设计目的设计目的2 2 设计流程设计流程3 3 效果评价效果评价4 4 效益评估效益评估5 5 成果应

2、用成果应用一一、设计目的、设计目的 J1J2阀控制系统组成：该系统主要由3台空压机、主气瓶、旋拧阀、开度阀、开关阀、传感器、J1J2单向阀以及控制电器元件等组成。原控制系统图一一、设计目的、设计目的套管J1J2阀筒J1J2阀J1J2阀安装后一一、设计目的、设计目的 施工中每制造1m高的挤密砂桩，套管提升的高度、管内下砂长度分别是2.48m和4.56m，打设合格砂桩的重要的前提:顺畅连续下砂。造桩过程中，J1、J2阀堵塞情况无法避免，成为施工效率和造桩质量降低的主要因素之一。造桩过程示意图一一、设计目的、设计目的打桩操作软件界面图一一、设计目的、设计目的 J1J2阀关闭的条件是：弹簧的弹力+(泥

3、面以上海水压力+泥面以下海水与土压力之和)管内气体压力 当控制关闭，阀满足以上公式时气压降低速度与压力差成正比。未加装前，阀开启时间长，振动等因素导致砂量挤入阀内到管子中。N个回打流程挤入管内的砂量可用下面公式计算：S：经过n个循环过程的管内砂量;N:造桩的回打次数；b：一次回打过程中挤入管内砂量；a：一次引拔加气吹出管内砂量；当S积累到一定程度后，堵塞加剧直至完全堵死。J1、J2阀堵塞基本原理示意图ia-bNS）（一一、设计目的、设计目的 因此，设计一套套管加压排砂装置压力释放系统解决J1、J2阀以及气管堵塞的问题。压力释放系统原理图目录目录1 1 设计目的设计目的2 2 设计流程设计流程3

4、 3 效果评价效果评价4 4 效益评估效益评估5 5 创新点创新点6 6 成果应用成果应用 原理图设计原理图设计 设备、材料选型设备、材料选型 系统安装调试系统安装调试二、设计流程二、设计流程 优化设计优化设计设计流程设计流程二、设计流程二、设计流程 原理图设计原理图设计 造桩阶段，操纵室操纵按钮控制常闭电磁阀的动作实现气管内气体快速释放。系统组成：管路、管道滤器、常闭电磁阀、24V电源、开关按钮、数显表等组成。原理图设计二、设计流程二、设计流程 原理图设计原理图设计 电磁阀控制系统电源电压：AC220V,DC24V 电压偏差：10%电 磁 阀：常闭阀 控制系统采用远程控制。主线路图二、设计流

5、程二、设计流程 原理图设计原理图设计 压力释放系统控制回路的功能：1、可以实现手动开启及关闭远程电磁阀；2、可以实现自动调节功能，压力传感器信号连接数显表，数显表可以有上下限控制实现电磁阀的开关，可以设置上下限数值，实现电磁阀的自动开关。控制回路图二、设计流程二、设计流程 低压力数值的选取低压力数值的选取 通过对未装设加压排砂释放装置的套管在造桩阶段（20个回打回合）统计，通过统计每个造桩过程的引拔阶段的压力表稳定数值，进行登记后取平均值得到的数值作为低压力的选用数值，目前设定为4kg/cm。该数值的影响因素主要受造桩长度，桩顶标高等多种因素影响，深度越深的位置压力稳定数值越大。1#1#桩压力

6、稳定数值统计表桩压力稳定数值统计表管路名称第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管路名称第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3.983.93.73.63.42.982.932.852.672.6经过以上数据取平均，J1管路平均稳定压力为4.06kg/cm；J2管路平均稳定压力为

7、4.0kg/cm二、设计流程二、设计流程 设备、材料选型设备、材料选型 阀的选型：在电控与气控两种选择电控，响应速度快，结构简单。在电动阀与电磁阀之间选择；选择电磁阀，因管系为DN50小管系，且电磁阀响应速度快，通过24V直流电源控制。电磁阀对介质的要求极其严格，因此前面加装一个管道滤器，滤网80目。电磁阀电动阀Y型过滤器二、设计流程二、设计流程 系统安装与调试系统安装与调试主要设备的安装与调试：主要设备的安装与调试：1.J1、J2加压管系开口焊接压力释放管系。2.吹扫干净管路。3.安装压力传感器。4.安装Y型过滤器。5.安装电磁阀。6.安装泄压口。7.检查管系密封性。8.进行管系防腐蚀处理。

8、安装后效果图安装过程二、设计流程二、设计流程 设计优化设计优化 第一次优化：开始使用压力变送器，缺陷在于无法控制管内压力大小，结果导致安装后堵塞严重加剧，因此经过设计优化改装为压力开关形式，达到可以控制管内气体压力目的。优点：可以调整压力，避免气浪费和避免堵塞加剧；缺点：检修过程中需要人为的登上去将压力释放为0后，才能确保安全。传感器压力开关二、设计流程二、设计流程 第二次优化：加装数显表，实现远程调整压力数值。可以保证打桩过程中稳定压力的远程调整，避免人为爬上爬下风险。另外，可视化的数字显示屏，可以更快更准确调整稳定压力设定值。第二次优化增设数显表二、设计流程二、设计流程 设计优化设计优化

9、泄压口优化：设计初期电磁阀后泄压口为DN50钢管，在调试过程中发现当关闭J1、J2阀，打开S1、S2泄压阀时阀芯能快速开闭，但压力释放过快，套管里的大量砂子会随气流进入气管更快的造成气管堵塞，为了解决此问题泄压口改成变径锥形管，末端管径DN10，使用效果良好。优化安装效果图安装初期优化改进后目录目录1 1 设计目的设计目的2 2 设计流程设计流程3 3 效果评价效果评价4 4 效益评估效益评估5 5 创新点创新点6 6 成果应用成果应用三、效果评价三、效果评价为效果对比合理，加装后设置对照组，2#桩加装，3#桩未加装，排除以下三种无关变量 2#、3#桩的单向阀同时全部更换；同一组桩的位置进行打

10、设；排除其他可能干扰的例如设备故障等因素。根据对比效果图可见，引拔过程中明显3#机引拔顺利，标明下砂顺畅，J1J2阀未堵塞辅助下砂效果较好。另，两图对比发现为打合格桩，3#打桩时间比2#打桩时间高出20min，标明可以 提高打桩效率及提高成桩质量。该装置加装后，堵塞概率大大降低，降低维修成本。三、效果评价三、效果评价3#机未加装的打桩线图11:1112:112#机加装后的打桩线图11:1811:58目录目录1 1 设计目的设计目的2 2 设计流程设计流程3 3 效果评价效果评价4 4 效益评估效益评估5 5 成果应用成果应用一一、概述、概述四、经济效益评价四、经济效益评价 经济效益评估经济效益

11、评估 加装前平均每天打桩9组计算（每组1h估算），加装后理想状态下每天可以提高接近4组桩（其他设备因素不考虑情况下），每年可以多打桩 1460组（按照每组桩36m挤密方量，累计52560m挤密方量），提高产值21024000.00（按照400元/m计算），且能够一年降低人工维修成本支出预计46万左右。深中通道西人工岛效果图目录目录1 1 设计目的设计目的2 2 设计流程设计流程3 3 效果评价效果评价4 4 效益评估效益评估5 5 成果应用成果应用一一、概述、概述五、成果应用五、成果应用 挤密砂桩船套管加压排砂装置压力释放系统的安装及成功应用，有效地解决“砂桩3”J1J2阀、气管的堵塞问题，能够提高砂桩成桩质量，并提高施工效率，为深中施工的顺利开展提供良好的船机保障，从安装到施工结束，累计完成了15.8万m（挤密量）的砂桩打设任务，为同类型砂桩船提质增效及解决堵塞问题提供了借鉴，为深中通道S09标段的中标起到了推动作用。西人工岛效果图和砂桩3图