Физические способы поверхностного уплотнения грунтов.

В насыпях уплотняют грунт с помощью различных типов катков, работающих в сцепе с трактором. Применяют также вибротрамбовочные машины, передающие уплотняемому грунту частые колебательные движения, и трамбующие машины с рабочим органом в виде плиты, периодически падающей на грунт с различной высоты.

Основные параметры, характеризующие процесс уплотнения в зависимости от применяемого оборудования и от рода уплотняемого грунта, приведены в табл. V.5.

Чаще всего используют прицепные катки, из которых самыми эффективными являются катки на пневмоходу. Уплотнение грунта ведут в той же последовательности, что и его отсыпку. Грунт уплотняют путем последовательных круговых проходок катка по всей площади насыпи, причем каждая проходка должна перекрывать предыдущую на 0,2...0,3 м. Закончив укатку всей площади за один раз, приступают ко второй проходке

 

Чтобы грунт не обрушился вблизи откоса насыпи, первые две проходки вдоль откоса ведут на расстоянии не менее 1,5 м от бровки. Последующие проходки смещают на 0,5 м в сторону бровки и таким образом прикатывают края насыпи. Поскольку укатку ведут за несколько проходок по одному следу, первую половину проходок выполняют на малой скорости, а вторую — на более высокой, так как по мере увеличения плотности насыпи сопротивление движению катка значительно снижается.

Часовая производительность, м2/ч, уплотняющих машин:

где V — средняя скорость движения, м/ч; b — ширина уплотняемого за один проход слоя, м; а—ширина полосы перекрытия предыдущего прохода, м; Кв — коэффициент использования по времени (0,8 — для катков и 0,7 — для остальных грунтоуплотняющих машин); п — число проходок по одному следу.

Наиболее трудным является уплотнение грунта при обратной засыпке пазух фундаментов или траншей, так как работы ведут в стесненных условиях. В этих случаях грунт на ширину 0,8 м от фундамента уплотняют Слоями 15...20 см пневматическими и электрическими трамбовками, а верхние слои — более производительными малогабаритными катками, самопередвигающимися виброплитами и др. (рис. V. 31).

В процессе уплотнения необходимо контролировать достигаемую плотность грунта. Для этих целей в полевых условиях определяют плотность грунта, полученного с помощью цилиндра (кольца) объемом 50...100 см3 из шурфов, закладываемых в насыпи.

Однако этот способ контроля весьма трудоемкий. Применяют также плотномер конструкции Союздорнии. Этот прибор состоит из стержня, по которому скользит груз, наносящий при падении удар (энергией 1 Дж) по наконечнику площадью 1 см2 (для слабых грунтов — 2 см2). Число ударов, необходимых для погружения наконечника на 10 см, характеризует плотность грунта. Применяют также установку для просвечивания грунта гамма-лучами. В этом случае в грунт погружают на определенном расстоянии две трубы, в одну из которых закладывают какой-либо радиоактивный изотоп, а в другую — счетчик квантового излучения, измеряющий интенсивность радиации, которая зависит от плотности грунта, разделяющего обе трубы.

 

 

 

 

Уплотнение грунтов катками

Укатка выполняется самоходными и прицепными катками на пневматическом ходу. Усилие уплотнения достигается за счет высоких контактных напряжений, создаваемых силой тяжести катка и балластного пригруза на плоскости (линии) качения (до 8 МПа).

Пневмоколесные катки могут быть одноосные (массой 10 — 25 т), двухосные прицепные (массой до 50 т) и полуприцепные (одно-или двухосные массой до 100 т). Легкими катками требуемое уплотнение рыхлых грунтов слоем 20 — 30 см достигается при ширине захвата до 2,5 м. Тяжелые прицепные пневмокатки массой 25 — 50 т обеспечивают уплотнение грунта слоем 35 — 50 см при ширине захвата 2,5 — 3,3 м. Применение полуприцепных пневмокатков наиболее эффективно, они обеспечивают качественное уплотнение связных и несвязных грунтов слоем 40 — 50 см при ширине захвата 2,7 — 2,8 м. Все приведенные выше показатели получают за 4 — 12 проходов катка по одному следу (в зависимости от массы катка). Барабанные катки прицепные и самоходные являются менее эффективными по сравнению с кулачковыми в связи с большой площадью распределения давления.

Для повышения контактного давления на уплотняемый грунт и достижения высоких показателей используются кулачковые или решетчатые катки. Кулачки представляют собой стальные профильные штыри длиной 200 — 300 мм, приваренные по окружности к обечайке барабана. Такие катки применяются для уплотнения только связных грунтов. При уплотнении грунтов из крупнообломочных пород вместо кулачков на поверхность барабанов приваривают стальные решетки из уголка или другого стального профиля. Кулачковые и решетчатые катки обеспечивают уплотнение грунтов слоем 25 — 50 см при ширине захвата 2,7 — 3,3 м за 4 — 10 проходов по следу.

Укатка каждого слоя грунта осуществляется, как правило, по спирально-кольцевой схеме. Длина захватки принимается 250 — 300 м. При уплотнении грунтов на захватках малой ширины (затрудняются повороты катков) применяются главным образом самоходные барабанные катки, перемещающиеся по возвратно-поступательной схеме.

 

 

61. Трамбование и виброуплотнение грунтов.

Метод уплотнения грунта трамбованием основан на передаче уплотняемому грунту ударных нагрузок. В отличие от вибрационного и вибротрамбующего методов этот метод обладает значительно большей энергией удара за счет высокой скорости приложения нагрузки в момент соударения рабочего органа с грунтом, благодаря чему этот метод обеспечивает уплотнение

связных и несвязных грунтов слоями большой толщины (практически до 2 м). Метод уплотнения грунта трамбованием нашел наиболее широкое применение в промышленном строительстве при устройстве грунтовых подушек под основание фундаментов зданий и сооружений, технологическое оборудование и полы. Этот метод применяется также для вытрамбовывания котлованов в просадочных грунтах при устройстве столбчатых фундаментов.

Комбинированный метод уплотнения грунтов основан на использовании различного сочетания воздействия на грунт статических, вибрационных, вибротрамбующих и трамбующих нагрузок. Этот метод позволяет уплотнять все виды грунтов и применяется, главным образом, при широком фронте работ.

Метод уплотнения грунта вибрированием основан на передаче механических гармонических колебаний от рабочих органов (вальца, колеса, плиты, вибробулавы) на уплотняемый грунт. Метод вибрирования подразделяется на поверхностный и глубинный. Метод поверхностного виброуплотнения грунта характеризуется тем, что во время работы уплотняющий рабочий орган расположен на поверхности грунта и, совершая колебательные движения, воздействует на него. При глубинном методе уплотняющий рабочий орган во время работы находится внутри грунта.

Поверхностный вибрационный метод нашел применение при уплотнении несвязных и малосвязных грунтов обратных засыпок. Глубинный вибрационный метод можно эффективно использовать при уплотнении песчаных грунтов, особенно находящихся в водонасыщенном состоянии. В зависимости от основных параметров вибрации которыми являются частота и амплитуда колебаний, вибрационные машины для поверхностного уплотнения грунта могут работать также в виброударном режиме. Амплитуда их колебаний значительно больше, а частота колебаний меньше, чем у вибрационных машин, В этом случае вибрационные машины называются

вибротрамбующими, а метод уплотнения вибротрамбованием. Метод уплотнения грунтов вибротрамбованием нашел применение в строительстве при уплотнении обратных засыпок в стесненных местах.

 

 

62. Глубинное уплотнение грунтов.

Уплотнение грунтовыми сваими, вытеснение грунта при его радиальном уплотнение в процессе продавливания или пробивки скважин и в последствии их заполнение грунтом и послойном уплотнение

Способы глубинного уплотнения:

• физический

-замачивание

-взрывом

-дренированием (вертик. дренаж)

• механический

- виброуплотнение

-уплотнение грунта сваями

-уплотнение грунта пневмопробойниками

-уплотнение спералевидным рабочим органом

-уплотнение рабочим органом в виде винт-сваи

• комбинированное

-вода+ вибрация

(гидро-виброуплотнитель)

При уплотнении грунта необходимо обеспечить оптимальную влажность, при которой требуются наименьшие энергозатраты.

При последовательном уплотнение работы выполняются в шахматном порядке. Для формирования скважин применяется ударный метод. Продолжительность уплотнения 1 слоя- 30 сек. С нанесением 10-15 ударов. Для насыпных и просадочных грунтов на глубину 5-25 м. Поверхностный(буферный) слой стоит доуплотнять.

Глубинное виброуплотнение – для песчаных водонасыщенных оснований:пески насыпные и намывные.Реализация метода осуществляется путем последовательного погружения в грунт виброштанги при одновременной подачи через внутреннюю полость воды, после погружения виброштанги на требуемую глубинную подача воды прекращается и осуществляется в дополнение 4-5 подъема-опускания насуха. Глубинное уплотнение с предварительным замачиванием- для устройства просадочных свойств сниженных деформативностью и уплотнением грунтов: лессов, суглинков, пылеватых грунтов с высоким коэффициентом фильтрации не менее 0,2м/сут. Процесс уплотнения осуществляется под действием собственной массы грунта при замачивании, является достаточно длительным 2-3 месяца. Сокращение сроков уплотнения грунта до 3-7 суток достигается с применением дополнительного уплотнения за счет комуфлетных взрывов.

 

 

63. Контроль качества уплотнения грунтов.

Контролировать качество уплотнения грунтов можно следующими наиболее распространенными методами: стандартным, режущими кольцами, радиоизотопными, зондированием, вдавливанием штампа, парафинированием, методом лунок.Выбор того или другого метода зависит от оснащенности лаборатории оборудованием, характера сооружения, объема возводимой насыпи и их классности.Методом стандартного уплотнения определяют оптимальную влажность и максимальную стандартную плотность с помощью прибора СоюздорНИИ. Метод режущих колец при определении плотности скелета грунтов в насыпях основан на определении плотности влажного грунта в объеме металлического кольца вместимостью 300…400 см3 (d/h=l), вдавленного в уплотненный слой, и влажности этого грунта.В условиях полевых лабораторий метод режущих колец из-за простоты является наиболее приемлемым и распространенным.В настоящее время получили наибольшее распространение в строительной практике радиоизотопные методы, так как грунтовые полевые лаборатории на крупных земляных сооружениях были оснащены приборами, в которых используется поглощение и рассеяние гамма-излучения и нейтронов.Метод статического и динамического зондирования как один из видов контроля степени уплотнения грунтов в насыпях и обратных засыпках является наиболее оперативным и простым из всех существующих методов контроля.Метод вдавливания штампа применяют для определения прочности грунтовых оснований. В частности, этот метод широко используют для контроля качества уплотнения грунтов оснований под полы промышленных зданий и под фундаменты.Метод парафинирования применяют преимущественно при контроле за уплотнением грунта в зимних условиях.Метод лунок используют при укладке обратных засыпок из щебенистых крупнообломочных грунтов или из грунта с мерзлыми комьями.Качество уложенного в теле насыпи грунта можно считать допустимым, если число контрольных проб с плотностью грунта, отклоняющейся от заданной проектом, не превышает 10% общего числа контрольных проб, взятых на участке, и плотность скелета грунта в пробах должна быть не более чем на 0,5 г/см3 ниже плотности требуемой (минимальной).

 

64. Закрытая разработка грунтов способом прокола.

Прокол – это образование отверстий за счет радиального уплотнения грунта при вдавливании в него трубы с коническим наконечником. Вдавливание производят гидравлическим домкратом. В котловане укладывают звено трубы с наконечником и после выверки домкратом вдавливают в грунт на длину хода штока. После возвращения штока в начальное положение вводят на его место нажимной патрубок (шомпол), и процесс повторяется. По окончании вдавливания первого звена трубы на полную длину шомпол убирается, в котлован опускается следующее звено, которое приваривается встык к уже задавленному в грунт. Далее задавливают наваренное звено, и цикл повторяется достаточное количество раз до прокола на всю длину участка, который нельзя копать традиционным образом. За каждый цикл происходит продвижение трубы на 150мм. Этот метод практикуется в хорошо сжимаемых грунтах, отверстия «прокалывают» для труб диаметром от 100 до 400 мм на глубине более 3 м. В мало сжимаемых грунтах (песке, супеси) для обеспечения устойчивости стенок дополнительно к горизонтальному усилию необходимо применять поперечное и вибрационное воздействие. При этом выполняют отверстия диаметром до 300 мм.

 

65. Закрытая разработка грунта способом продавливания.

Метод применяется для прокладки стальных труб диаметром от500 ммдо1800 мм, либо коллекторов квадратного (прямоугольного) сечения на расстоянии до80 м. Технология следующая: в грунт последовательно вдавливают звенья труб, внутри которых грунт разрабатывается и удаляется посредством шнековой установки. В легко размываемых грунтах удаление производят гидромеханическим методом (струей воды размывают грунт внутри трубы и пульпу откачивают насосом). Часто трубы используют как футляры для размещения в них основных трубопроводов. Способ горизонтального бурения при закрытой разработке грунта.

Бурение применяют для прокладки в глинистых грунтах трубопроводов диаметром от 800 до1000 ммна длину до100 м. Конец трубы снабжается режущей коронкой увеличенного диаметра, труба приводится во вращения от мотора, установленного на бровке котлована. Поступательное движение трубе сообщает реечный домкрат с упором в заднюю стенку котлована. Грунт, заполняющий трубу изнутри, может удаляться через прокладываемую трубу с помощью шнековой установки гидромеханическим методом путем размыва грунта внутри трубы струей воды и последующей откачки пульпы насосом (в легкоразмываемых грунтах) или желонками с наращиванием их рукоятки.