0 引 言

隨著內(nèi)陸可用土地資源日益減少，我國部分重大基礎(chǔ)工程的建設(shè)已逐步從陸地轉(zhuǎn)移到沿海，尤其是近年來為保護領(lǐng)海主權(quán)和推進海洋發(fā)展戰(zhàn)略，我國加大了對沿海港口碼頭、防波堤、護岸和人工島圍海造地等海上工程的規(guī)劃與建設(shè)。此外，我國長江流域的港口碼頭和護岸等大量原有沿岸工程的水下基礎(chǔ)也需加固維護。這些海上工程及其配套的輔助工程都需進行水下軟質(zhì)地基加固，對水下基礎(chǔ)加固設(shè)備形成了持續(xù)性、規(guī)模性的市場需求。但是，目前我國的水下基礎(chǔ)加固施工工法及配套的施工裝備技術(shù)相對比較落后，主要還是采用傳統(tǒng)的成樁法、注漿法和開挖回填等施工方法，加固施工主要依靠船用挖機、樁機和搭建的設(shè)備臨時工作平臺等配合進行，存在單次加固面積小、施工效率低和施工成本高等不足。現(xiàn)有的施工設(shè)備和加固方法已成為制約我國海上資源開發(fā)和海上工程建設(shè)發(fā)展的重要因素。

1 深層攪拌工法

深層攪拌（Deep Cement Continuous Mixing, DCCM）工法的原理是以水泥為主固化劑，通過鉆攪機械就地對水泥固化劑和軟質(zhì)地基進行強制攪拌，使水泥和地基土等產(chǎn)生一系列物理反應(yīng)和化學(xué)反應(yīng)，形成具有整體性、水穩(wěn)定性和一定強度的水泥加固基礎(chǔ)[1-2]。對于水下需深層密實、加固處理區(qū)域大和承載能力小的基礎(chǔ)加固來說，DCCM 工法是世界上公認(rèn)的軟質(zhì)地基加固的最佳工法，已在很多國家得到廣泛應(yīng)用。DCCM工法作為一種無污染、無振動、高效經(jīng)濟的施工方法，在當(dāng)前環(huán)境保護要求日益嚴(yán)格的情況下，已成為各國施工技術(shù)發(fā)展的必然需求，其經(jīng)濟性和可靠性已得到國內(nèi)外大量實際工程的驗證[2-3]。水泥攪拌加固技術(shù)已在我國陸上工程的地基加固處理中得到廣泛應(yīng)用，但因海上的施工環(huán)境和條件不同于陸地，在機械設(shè)備上集成和實現(xiàn)該技術(shù)難度較大，目前還沒有在海上投入應(yīng)用。

2 研究介紹

研究一種以工程船為載體，采用 DCCM 工法，用于對海上軟質(zhì)地基進行加固處理的專用施工設(shè)備，已成為我國海上基礎(chǔ)施工裝備領(lǐng)域急需突破的技術(shù)瓶頸。該設(shè)備研制成功之后，能更好地服務(wù)于我國沿海及遠(yuǎn)海開發(fā)建設(shè)，維護我國的海洋權(quán)益，有著廣闊的市場前景。中鐵工程機械研究設(shè)計院根據(jù)多年來在樁工機械和船用樁機領(lǐng)域積累的設(shè)計經(jīng)驗，采用深層攪拌加固技術(shù)研發(fā)一種以工程船為載體，滿足船舶與海上設(shè)備設(shè)計規(guī)范[4]要求，專用于水下基礎(chǔ)加固處理的施工機械設(shè)備。

2.1 總體設(shè)計技術(shù)

該設(shè)備主要由樁架系統(tǒng)、鉆進攪拌系統(tǒng)、提升系統(tǒng)、施工管理系統(tǒng)和漿液制造及輸送系統(tǒng)組成。設(shè)備的加固處理深度大、一次攪拌成樁數(shù)量多，具有成樁離散度可調(diào)的功能，不僅能對水下基礎(chǔ)形成間距可調(diào)的離散攪拌樁加固，而且可形成水下連續(xù)水泥土墻以承受載荷或隔水。設(shè)備總體設(shè)計圖見圖 1，主要技術(shù)參數(shù)見表1。

數(shù)據(jù)分析是統(tǒng)計的核心，是數(shù)學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的重要組成部分[12]．它能幫助人們從許多雜亂無章的數(shù)據(jù)中，通過信息的集中、萃取和提煉，找出研究對象的內(nèi)在規(guī)律[13]．然而，從國內(nèi)數(shù)學(xué)教學(xué)實踐來看，有關(guān)數(shù)據(jù)分析的教學(xué)還存在許多困難和問題，比如雖然學(xué)生對數(shù)據(jù)收集與表示、平均數(shù)、中位數(shù)與眾數(shù)的掌握不錯，但他們的應(yīng)用意識不強，數(shù)學(xué)分析觀念薄弱．這種教學(xué)現(xiàn)狀令人堪憂．造成這些情況的原因很多，但是教師對數(shù)據(jù)分析及其教學(xué)的認(rèn)識不足是其重要成因之一[2，13]．

通常在軟土路基施工中，為了提升路基的承載能力，降低路基出現(xiàn)不均勻沉降的概率，會考慮將土工織物作為鋪墊材料，將其鋪墊在軟土路基的表面。土工織物是一種具有連續(xù)性良好、耐腐蝕性而且抗拉強度高的材料，大部分的土工格柵和機織土工布都可以運用于軟土路基的施工鋪墊上，而且其具有分離、排水、反過濾等功能。

排除標(biāo)準(zhǔn)：①存在血液透析治療禁忌患者；②心、肝、腎功能障礙者；③精神障礙，不可自主溝通者；④凝血功能障礙者。

圖1 設(shè)備總體設(shè)計圖

表1 設(shè)備主要技術(shù)參數(shù)

參數(shù) 鉆桿軸數(shù)/軸 攪拌翼最大直徑/m m鉆桿扭矩/(k N·m)處理面積/(m2/次)處理深度/m貫入/上拔速度/(m/m i n)制供漿能力/(m3/h)數(shù)值 4×3 φ 1 3 0 0 6 0 4.8×3 4 5 0～1 1 2 0×3

2.2 關(guān)鍵技術(shù)

2.2.1 樁架系統(tǒng)

設(shè)備的樁架系統(tǒng)采用3幅樁架橫向并行布置的設(shè)計，每幅樁架上安裝1套可沿導(dǎo)軌上下滑移的鉆進攪拌裝置和泥漿輸送系統(tǒng)，中間樁架的位置固定，兩側(cè)樁架相對于中間樁架的橫向距離可調(diào)，調(diào)節(jié)距離為0～2400mm（見圖2）。該設(shè)計能實現(xiàn)成樁的離散度可調(diào)，不僅滿足對水下地基離散成樁加固的要求，而且能實現(xiàn)連續(xù)成墻加固。

圖2 樁架布置圖

2.2.2 鉆進攪拌系統(tǒng)

鉆攪設(shè)備采用4軸1噴設(shè)計，其中：4根攪鉆軸承采用正方形四角點布置方式，與鉆桿連接；加固劑噴口布置在中心，與輸漿管連接（見圖 3）。 鉆桿具有螺旋鉆進翼與攪拌翼相間設(shè)置的特點，可根據(jù)不同的地質(zhì)和成樁要求，選擇與之相適應(yīng)的強度、直徑和長度等鉆桿參數(shù)，鉆桿最大扭矩為 60kN·m，最大成孔直徑為φ1300mm，單次處理面積為4.8m2，最大鉆進深度為水下45m。

2.2.3 工作選擇模式

該設(shè)備設(shè)有3套鉆進攪拌處理系統(tǒng)，每幅鉆進攪拌處理系統(tǒng)都設(shè)有4根鉆攪軸，鉆桿攪拌翼和鉆進翼布置見圖4。該設(shè)備最多可實現(xiàn)3幅鉆進攪拌系統(tǒng)的12根鉆桿同時工作，也可實現(xiàn)單幅或其中2幅鉆進攪拌系統(tǒng)組合施工，且每幅鉆進攪拌系統(tǒng)的攪拌翼的直徑可根據(jù)成樁厚度進行增減。多樣化的工作選擇模式增強了該設(shè)備的適應(yīng)性和靈活性，提升了施工效率和經(jīng)濟性。

2.2.4 提升系統(tǒng)

每套鉆攪設(shè)備對應(yīng)2組提升系統(tǒng)（見圖5），即主提升系統(tǒng)和輔助提升系統(tǒng)，其中：主提升系統(tǒng)用于實現(xiàn)鉆攪裝置的貫入和上拔，鉆攪裝置可通過提升系統(tǒng)沿樁架導(dǎo)軌實現(xiàn)垂直升降；輔助提升系統(tǒng)用于更換或加長鉆桿。

這段話說明了一個道理，藝術(shù)家必須通過自己的工作創(chuàng)造出藝術(shù)，這個工作不僅僅是憑藉技藝的一種職業(yè)，更重要的是“現(xiàn)實中根本沒有藝術(shù)這種東西”，也就是說，藝術(shù)是藝術(shù)家創(chuàng)造出來的。藝術(shù)家個體何以能夠創(chuàng)造？對于綜合材料藝術(shù)而言，結(jié)論是重新認(rèn)識材料與技藝的關(guān)系，在物我互動過程中反省自我，通過陌生化的創(chuàng)作方法呈現(xiàn)物性，達(dá)到藝術(shù)創(chuàng)作的獨特性，以此開啟并拓展觀眾的視野范圍和視覺思維。這正是藝術(shù)家個體保持創(chuàng)造活力，介入社會現(xiàn)實的價值所在。

2.2.5 施工管理系統(tǒng)

施工管理系統(tǒng)是DCCM處理系統(tǒng)的指揮控制中心，以各類傳感器、工業(yè)電腦和可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller, PLC）為核心，通過軟件控制程序?qū)κ┕?shù)進行設(shè)定和控制，用顯示器實時顯示施工參數(shù)和制供漿系統(tǒng)的運行情況，具有對施工數(shù)據(jù)進行記錄、保存和打印等功能，供用戶對加固的過程和質(zhì)量進行分析。

圖3 鉆攪設(shè)備

圖4 鉆桿攪拌翼和鉆進翼布置

圖5 提升系統(tǒng)

3 成果應(yīng)用

上述研究成果已獲得國家發(fā)明專利[5]，并在“四航固基”號深層水泥攪拌船（圖6）上得到成功應(yīng)用。該船為國內(nèi)首臺基于DCCM工法、采用三樁架處理系統(tǒng)的攪拌船，交付之后完成了香港大嶼山機場海域和香港機場第三跑道擴建圍海造地的軟基處理工程施工建設(shè)，各項性能均達(dá)到了設(shè)計指標(biāo)的要求。

圖6 “四航基固”號深層水泥攪拌船

4 結(jié) 語

與傳統(tǒng)的海上軟質(zhì)地基加固方法相比，水泥深層攪拌加固技術(shù)不會顯著改變海底的動力特性，不會造成環(huán)境污染；所形成基礎(chǔ)的強度、整體性和抗震性非常好，特別適用于對差異沉降和工后殘余沉降、抗震性要求較高的工程項目。基于DCCM工法的海上加固處理設(shè)備不僅能滿足當(dāng)前對海上軟質(zhì)基礎(chǔ)加固的迫切需求，而且將是未來海上基礎(chǔ)加固處理的必然趨勢；同時，其設(shè)計原理可用于水下及陸地污染區(qū)域的土壤改良，技術(shù)成果能更好地服務(wù)于我國海上工程建設(shè)，并將帶來顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。

CRS病因復(fù)雜，至今尚未明確，可能與反復(fù)上呼吸道感染、 變態(tài)反應(yīng)、 腺樣體肥大、扁桃體炎、免疫力低下等因素有關(guān)[9]，其中二手香煙煙霧和主動吸煙是CRS的危險因素[10]。CRS的發(fā)病率為8%～15%，目前國內(nèi)CRS患者正以每年0.3%的速度增加，尤其是因變態(tài)反應(yīng)而引起的鼻竇炎患者[11]。

【參考文獻】

[1]周國鈞. 深層攪拌法加固黏土技術(shù)[J]. 巖土工程報，1981, 3 (4): 54-65.

[2]交通運輸部. 水運工程地基設(shè)計規(guī)范：JTS147-2017[S]. 北京：人民交通出版社，2017.

[3]建設(shè)部. 建筑地基處理技術(shù)規(guī)范：JGJ79-2012[S]. 北京：中國建設(shè)工業(yè)出版社，2012.

[4]中國船級社. 船舶與海上設(shè)施起重設(shè)備規(guī)范[S]：北京：人民交通出版社，2007.

[5]謝繼偉. 一種水泥深層攪拌船樁架系統(tǒng)及成樁方法：ZL201611022122.6[P]. 2006-06-12.