Грунт уплотненный – Технология послойного, глубинного уплотнения грунта: способы

18. Способы уплотнения грунта, их характеристика и условия применения

Процесс укладки грунта в профильные насыпи тре­бует выполнения ряда строительных операций: подготовка основания под насыпь и под каждый укладываемый слой; насыпка-навал грунта; послойное разравнивание насыпанного грунта; доувлажнение и выдерживание грунта до равномерного распределения влаги; собственно уплотнение; срезка неуплотненных слоев грунта с откосов и перемещение его в тело основной насыпи (срезка бахромы).

Способы уплотнения грунтов: укатывание; трамбова­ние; вибрация.

Способ укатки применяется для уплотнения связных и малосвязных грунтов (суглинков, супесей).

Трамбованием и вибрацией рекомендуется уплотнять несвязные грунты (песчаные, гравелистые, галечные). Уплотнение грунта трамбованием эффективно на любых грунтах, но оптимальных результатов дости­гает на грунтах с пониженной влажностью.

Для уплотнения грунтов используют различные машины: катки статического действия с гладкими, кулачковыми и вибровальцами, с пневматическими шинами; трамбующие машины с вальцами, с падающим грузом, с трамбующими плитами, с виброплитами.

На выбор уплотняющих механизмов оказывает влия­ние степень требуемого уплотнения, свойства грунта, объемы выполняемых работ, сроки и темпы производ­ства работ, погодные условия.

Наибольшее распространение получило уплотнение грунта катками статического действия: гладкими, кулачковыми, катками на пневмошинах, решетчатыми катками. Это обусловлено простотой и надежностью оборудования, высокой производительностью и сравни­тельно низкой стоимостью. В построечных условиях используют также и машины динамического действия – катки с вибрационными механизмами.

Катки не могут быть использованы в стесненных условиях, труднодоступных местах, при большой крутизне уплотняемой поверхности (круче 1:5) и при необходимости уплотнять грунт на глубину более 0,4…0,5 м.

Основные показатели, характеризующие работу уплотняющих машин, следующие: толщина уплотняе­мого слоя; равномерность уплотнения по глубине слоя; необходимое число проходов по одному месту.

Катки с гладкими вальцами на пневматическом ходу применяют для уплотнения несвязных грунтов, толщина слоя уплотнения Н0 = 0,15 м.

Кулачковые катки используют для уплотнения связных грунтов, Н0 = 0,25…0,4 м, n = 4…14.

Применение кулачковых катков на несвязных грунтах неэффективно из-за плохой уплотняемости и податли­вости разрушению при вдавливании кулачка.

Нагрузка на один кулачок должна быть разрушающей для данного грунта, но не такой, чтобы кулачок вдавливался в грунт на всю высоту; по мере увеличе­ния числа проходов и уплотнения грунта погружение кулачка должно уменьшаться.

Пневмошинные катки уплотняют любые грунты, Н0 = 0,15…0,5 м, n = 4…8 для несвязных грунтов; n = 6…12 на связных грунтах.

При взаимодействии с грунтом пневмошинных катков деформируется не только грунт, но и сама шина, что приводит к относительно равномерному распределению напряжений в грунте.

В. П. Ковальчук предложил для определения давления на грунт пользоваться формулой

σmax = p/(1-ξ)

где р — давление в шине, МПа; ξ — статический коэффициент жесткости покрышки.

Оптимальная толщина слоя уплотняемого грунта зависит от вида катков, их параметров, влажности грунта и может быть вычислена по следующим формулам:

для гладких катков

для пневмошинных катков

для кулачковых катков

H0 = 0,65 · (L + 0,25 · b – h1).

где w — влажность уплотняемого грунта, %; w0 — оптимальная влажность грунта, %; Q1 — сила тяже­сти, приходящаяся на одно колесо пневмошинного катка, кН; L — длина кулачка, см; b — толщина кулачка, см; h1 — толщина верхнего разрыхленного слоя после прохода кулачкового катка, см; А — коэффициент, полученный на основании эксперимен­тальных исследований: для гладких катков на сыпучих грунтах 0,4; для гладких катков на связных грунтах 0,3; для пневмошинных катков на любых грунтах – 0,2.

Решетчатые катки используют для уплотнения связных комковатых грунтов, со смерзшимися комьями и гравелистых грунтов.

Схемы движения катков должны быть увязаны с размерами поперечного сечения возводимых насыпей. При небольшой ширине насыпей разворот катков на них невозможен и осуществляется за пределами насыпей. От края насыпи катки проходят не ближе 0,5 м, что приводит к образованию неуплотненной зоны по откосу («бахромы»). Неуплотненный грунт с откосов обычно срезают, направляя его в насыпи.

studfiles.net

Уплотнение и трамбовка грунта в строительстве


Уплотнение и трамбовка грунта в строительстве
В современном строительстве домов для улучшения работы и качества основы проводят уплотнение грунта естественного залегания и устройство грунтовой подушки. Проходит этот процесс в несколько этапов.

Прежде всего, устанавливают контрольную величину показателей качества, например понижение отметок уплотняемых поверхностей, а также в ходе опытного уплотнения определяют технологические параметры – влажность, толщину слоев отсыпки, количество подходов уплотняющих машин. Режим процесса организовывают экспериментально в зависимости от условий на строительных площадках.
Общие правила трамбовки грунтов
Поверхностные грунты уплотняют трамбовкой с соблюдением определенных правил:
• Если глубина заложения фундаментов отличается, уплотнение начинают с более высоких отметок.
• В зимнее время уплотнение допускается, если грунт немерзлый, а влажность естественная. Если влажность ниже оптимальной, необходимую глубину уплотнения можно достичь увеличением веса, высоты или диаметра трамбовки.
• Определение удовлетворительного уплотнения проходит следующим образом: трамбовка сбрасывается с принятой при производстве высоты (не меньше, чем 6 м), и определяется понижение поверхности, которая уплотняется. Если оно не превышает установленную при опытном уплотнении величину, такое понижение считается удовлетворительным.
• Если невозможно выполнить уплотнение на нужную глубину, используют метод послойной укладки с уплотнением каждого последующего слоя.
Устройство грунтовой подушки
Данный процесс выполняют при оптимальной влажности. Каждый последующий слой отсыпается только после того, как проведена проверка качества и плотности предыдущего слоя. Зимой допускается устройство грунтовой подушки в том случае, если при температуре воздуха не меньше -10 °С содержание мерзлых комков не превышает 15% от общего объема, а их величина не достигает 15 см в диаметре.
Если в процессе работы температура опускается ниже установленной отметки, работы должны быть временно приостановлены, а уплотненные участки – укрыты рыхлым сухим грунтом или теплоизоляционными материалами. Если толщина мерзлого слоя не превышает 0,4 м, допускается отсыпка грунта.
Предварительное замачивание перед уплотнением
Перед уплотнением в котловане проводится предварительное замачивание, которое позволяет впоследствии предотвращать усадку. Фактическая глубина замачивания устанавливается по результатам определения влажности грунтов через каждый метр на всю просадочную толщу.
Замачивание выполняют с поддержанием уровня воды в полметра, пока не будет достигнута условная стабилизация просадки (в неделю не более 1 см). В процессе ведется наблюдение за осадкой глубинных и поверхностных марок, за расходом воды. Если температура воздуха отрицательная, предварительное замачивание производят с сохранением дна немерзлого котлована и с подачей под лед воды. Для достижения оптимальной влажности грунт доувлажняют подачей дополнительной воды в котлован и приступают к уплотнению не раньше, чем через 12 часов.
Трамбовка котлованов под фундаменты
Этот процесс выполняют на всю глубину котлованов без изменения направляющей штанги трамбующих механизмов. В некоторых случаях проводят доувлажнение грунта до отметки дна котлованов на глубину их полуторной ширины. Для создания расширенного основания после трамбовки котлована может проводиться устройство в дно жесткого материала.
Если масса трамбовок превышает 3 т, котлованы должны вытрамбовываться на расстоянии минимум 15 м от инженерных коммуникаций, выполненных из керамических, пластмассовых, чугунных труб, от зданий с трещинами в стенах. Расстояние от эксплуатируемых строений без деформаций должно быть не менее чем 10 м. Если масса трамбовок меньше 3 т, расстояние может быть уменьшено в полтора раза.
После завершения процесса не должно пройти больше суток, прежде чем начнется бетонирование фундамента, а толщина так называемого дефектного слоя (размокшего или примороженного) не должна составлять более 3 см. В зимнее время трамбовка фундаментов допускается при толщине промерзлого слоя не более 20 см. При уплотнении песчаных грунтов подземные воды не должны быть ниже полуметра от дна котлована. Во время и после уплотнения происходит контроль состояния грунта, который осуществляется зондированием или же отбором образцов.
Существует 5 основных методов уплотнения:
1) поверхностное;
2) глубинное;
3) статическая нагрузка;
4) устройство свай;
5) искусственное водопонижение.
Поверхностное уплотнение используется для устройства песчаных и грунтовых подушек, для устранения просадки рыхлых песчаных и макропористых грунтов.
Отличия в уплотнении слабых и мощных грунтов
Если под фундаментом находится слабый грунт, предварительно в котлован подают щебень, утрамбовывают его, и несущая способность подошвы увеличивается приблизительно в 3 раза. Процесс утрамбовки сокращает трудозатраты, расход бетона и арматуры, объем опалубочных работ и модуль деформации. Снижение стоимости работ достигает 60%. Слабые грунты уплотняют также статической нагрузкой в виде насыпей, давление от которых на поверхностный слой превышает давление от веса будущего строения. Насыпь отсыпают послойно и равномерно.
Грунты значительной мощности уплотняют динамическими воздействиями тремя способами:
1. Вибраторами, закрепленными на специальных металлических рамах, которые поднимаются с помощью крана. Применяют для уплотнения грунта глубиной до 10 м.
2. Погружением стержня, прикрепленного к вибропогружателю. Применяют для глубин до 20 м.
3. Взрывами. Предварительно по периметру площадку ограждают контурной насыпью, устанавливают скважины, а в них – подают воду и устанавливают заряды. Взрывы производят один за другим, в результате чего грунт перестает давать усадку, становится очень плотным и может быть использован как основа под тяжелые сооружения. Верхний слой грунта при этом уплотняют тяжелыми трамбовками.
Колебательные движения передаются окружающему грунту и постепенно его уплотняют. При наличии в основании ненасыщенных водой песков к зоне вибрирования подают воду.
Техника для уплотнения грунта
Одной из самых современных машин для уплотнения грунта является секционный полуприцепной пневмокаток, вес которого может быть 10, 25, 42 т. Выглядит он как прицепная упряжная рама, соединенная с отдельными металлическими сварными секциями, заполненными балластом. В некоторых катках секции выполнены из железобетона. Балласт разгружается через донные люки с крышками. В процессе работы пневмокатка происходит постоянная передача давления каждым колесом на грунт. Буксировку загруженного тягача производит тягач.
Наряду с секционным используют и самоходный каток на пневмошинах, преимуществом которого является возможность перемещаться челночным способом по узким насыпям. Для разворотов и съездов секционного катка необходимо обустраивать пандусы.
Самое простое устройство уплотнения – железобетонная или чугунная плита, подвешенная к подъемному крану, оборудованному стрелой драглайна. Плита присоединяется цепями к канату. Применяться могут также пневматические трамбовки и виброплиты массой до 20 т. Такое навесное оборудование устанавливают на кранах и экскаваторах, и в результате его работы образуются прямоугольные или круглые котлованы под отдельные фундаменты.

myremdom.ru

Способы уплотнения грунта и оптимальные условия его проведения

Уплотнение грунта применяется при постройке различных объектов: железных и автомобильных дорог, земляных дамб и фундаментов строений, улиц и магистралей, каналов и резервуаров, спортивных и складских площадок, стоянок для машин и аэродромов, промышленных или жилых зданий и много другого. Эта процедура позволяет увеличить прочность и несущую способность не только почвы, но и укладываемых сверху каменных материалов, цементо- или асфальтобетона.

Уплотнение грунта виброплитой

Между степенью уплотнения грунта и прочностными характеристиками этих материалов существует определенная зависимость: увеличение первого параметра всего на 1 % приводит к повышению прочности на 10-15 %. Стоимость такой операции, как правило, составляет всего 3-5 % от общей сметы строительства. При этом следствием невыполненного или неправильно выполненного уплотнения грунта станут осадки или другие разрушения, повышающие стоимость содержания сооружения.

Оптимальные условия выполнения уплотнения грунта

Критерием правильно проведенного уплотнения грунта служит его плотность. При этом помимо типа почвы основным фактором, влияющим на результат работы, является ее влажность. От нее зависит подвижность частиц грунта. Оптимальный уровень влажности для песка – 8-14 %, для супеси – 9-15 %, для суглинка – 12-18 % и для глины – 16-26 %. При соблюдении этих параметров необходимая степень уплотнения грунта достигается наименьшими затратами.

Слишком сухую почву требуется увлажнять. Вода позволяет частицам грунта легче менять свое положение и уменьшает сопротивляемость. Если увлажнение провести невозможно, следует уменьшать толщину уплотняемых слоев почвы. Это позволяет добиться аналогичного результата. Возможна и обратная ситуация, когда грунт оказывается переувлажненным. В этом случае поры в нем заняты не воздухом, а водой, существенно мешающей уплотнению. Такую почву необходимо подсушивать.

Способы уплотнения грунта

Существует несколько способов уплотнения грунта:

  • Метод вибрирования изначально применялся только на песчаных грунтах или гравии, характеризующимися слабыми силами сцепления. Современная вибрационная техника обеспечивает качественное уплотнение даже глинистой почвы. При реализации этого способа виброустановки вызывают колебания частиц почвы и способствуют их плотной укладке. Такие машины в своей работе используют комбинацию статической и динамической нагрузки. Они передают частые удары на контактную поверхность, откуда вибрация передается непосредственно грунту. Современные машины обеспечивают качественный результат при толщине слоев 30-50 см.
  • Метод укатки подразумевает использование катков большой массы. Они многократно проезжают по поверхности грунта и уплотняют его под давлением. В этом случае единственным способом регулировать нагрузку является изменение массы оборудования или величины площади контакта. Катки с гладкой поверхностью подходят для любых грунтов. Кулачковые катки имеют на поверхности специальные уплотняющие кулачки разной формы и применяются на глинистых почвах. Машины весом 10-25 т обеспечивают требуемый результат при толщине слоев рыхлой почвы 20-30 см. Катки с массой 25-50 т качественно уплотняют слои грунта высотой 35-50 см. Тяжелые машины весом до 100 т одинаково успешно используются на связных и несвязных грунтах с толщиной слоя 40-50 см.

Первый дорожный каток был построен в 1902 году в Англии. Он весил 16 т и работал на керосине. В России использование самоходных катков с гладкими металлическими вальцами при строительстве асфальтобетонных дорог было начато в 1925 году.

Уплотнение грунта с помощью кулачкового катка

  • Метод трамбования предполагает использование плит весом 1-2 т. Они сбрасываются с высоты 1-2 м и таким образом уплотняют почву. Этот способ используется для работы со связными грунтами, обладающими хорошей пластической деформативностью.

В настоящее время наибольшее распространение получили уплотняющие машины комбинированного действия. В своей работе они сочетают несколько способов уплотнения грунта и являются более эффективными. К таким устройствам относятся, например, виброкатки или вибротрамбовки.

taxi-pesok.ru

II.2. Технология механического уплотнения грунтов ч.1

II.2.1. Общие сведения

Грунты уплотняют для увеличения их несущей способности. К механическим способам уплотнения грунтов относятся укатка, трамбование, вибрирование и комбинированный способ. При выборе метода уплотнения грунтов и типа грунтоуплотняющих машин следует учитывать свойства грунта (гранулометрический состав, влажность, степень однородности, требуемую плотность), а также объем работ, время года, особенности выполнения подготовительных и вспомогательных работ и другие факторы. Работы по уплотнению грунтов ведутся при их влажности, близкой к оптимальной, т.е. при которой достигается наибольший эффект уплотнения.

Величина оптимальной влажности принимается:

  • – для песка мелкого и средней крупности — 10—15%;
  • – для песка пылеватого — 14—23%;
  • – для супесей — 9—15%;
  • – для суглинков — на 1% и для глин — на 2% ниже влажности на границе раскатывания.

Увлажнение грунта и доведение его влажности до оптимальной производится поливочной машиной или из шлангов. При этом перед укладкой первого слоя должно производиться разрыхление поверхности основания на глубину не менее 5 см, а отсыпка последующего слоя должна выполняться с перемешиванием и разравниванием грунта. Если величина оптимальной влажности превышает верхний предел более чем на 20%, то необходимо подсушить грунт рыхлением или боронованием, после чего производить уплотнение грунта. Если подсушка грунта не достигает цели, то следует усилить основание втрамбовкой в него щебня или гравия.

Несвязные и малосвязные грунты увлажняются в отсыпном слое незадолго до уплотнения.

Поверхность земляного сооружения следует разделять на участки, на каждом из которых последовательно укладывают, разравнивают, увлажняют и уплотняют грунт. Все участки с одинаковыми условиями работы должны быть равновеликими по площади.

II.2.2. Технология уплотнения грунтов укаткой

Уплотняют грунты укаткой катками на пневмоколесном ходу и кулачковыми, а также транспортными и землеройно-транспортными машинами. Катками с гладкими вальцами укатывают грунты, главным образом на завершающей стадии уплотнения верхнего слоя насыпи, который может служить основанием дорожной одежды. Катками на пневмоколесном ходу могут быть уплотнены все виды грунтов. Кулачковые катки рекомендуется применять для уплотнения глины, суглинков и глинистых грунтов с примесью щебня и гравия, а также комковатых грунтов. Использовать кулачковые катки для уплотнения песков, сланцевых глин и сильно увлажненных глинистых грунтов не следует. Нельзя применять кулачковые катки для доуплотнения уже сравнительно плотных грунтов и особенно при недостаточной их влажности.

На больших площадках при выполнении работ по вертикальной планировке территории застройки лучше применять схему движения катком по замкнутому кругу. На насыпях, где исключается возможность разворота катка и устройства въездов, следует использовать челночную схему движения. На рис. II-1, а, б приведены схемы производства работ с разворотом катка на участке (рис. II-1, а) и со съездом (рис. II-1, б).

Количество ходов катка на пневмоколесном ходу по одной полосе может быть ориентировочно принято 2—3 для песчаных грунтов, 3—4 для супесчаных грунтов и 5—6 для суглинистых и тяжелосуглинистых грунтов.

Уплотнять грунт самоходным катком обратной засыпки в стесненных условиях рекомендуется по схеме, указанной на рис. II-2. При этом уплотняемый грунт разравнивают малогабаритным бульдозером, а в особо стесненных условиях — вручную. Грунт вначале уплотняют трамбовками по обеим сторонам фундамента на ширину 0,8 м от его обреза, а затем ходами катка — челночным способом — полосами, перекрывающими одна другую на 0,1 м.

Рис. II-1. Схема производства работ по уплотнению грунтов катками

а — при развороте катка на участке; б — при развороте катка со съездом с участка; 1 — оси, номера и направления проходов катка; 2 — общее направление работ на укатке; 3 — перекрытие полос при укатке; 4 — ось насыпи; 5 — ширина насыпи; 6 — разворот катка; 1 : m — крутизна откосов насыпи

Рис. II-2. Схема работ по уплотнению грунтов обратной засыпки самоходным катком

1 — зона уплотнения грунта трамбующей машиной; 2 — зона уплотнения грунта малогабаритным катком; 3 — направление движения катка

На рис. II-3 приведена схема производства работ по уплотнению основания под фундаменты зданий и сооружений самоходным катком.

Рис. II-3. Схема производства работ по уплотнению основания фундаментов под здания и сооружения самоходным катком

1 — уплотненный грунт; 2 — уплотняемая песчаная подушка; 3 — малогабаритный самоходный каток; 4 — ось движения катка; 5 — перекрытие катком смежного уплотняемого слоя грунта

Уплотнять грунт можно и транспортными средствами. Послойная отсыпка грунта, его разравнивание и уплотнение, а также движение транспортных средств по спланированному слою возможны при кольцевой езде машин или с разворотом их на насыпи. С этой целью необходимо разделить насыпь на две равные прлосы. Автосамосвалы, двигаясь равномерно по всей ширине одной полосы, разгружают грунт на другую полосу. После того как грунт будет завезен на первую полосу почти полностью (кроме последних 5—10 м), бульдозер разравнивает и планирует его. Затем автосамосвалы переезжают на другую полосу и т.д.

Схема отсыпки и уплотнения насыпи автосамосвалами приведена на рис. II-4.

Рис. II-4. Схема отсыпки и уплотнения грунта автосамосвалом

I — зона отсыпки грунта; II — зона движения самосвалов; 1 — направление движения груженых самосвалов; 2 — подача автосамосвалов под разгрузку; 3 — отсыпка грунта; 4 — выравнивание грунта бульдозером

xn--h1aleim.xn--p1ai

5.8. Уплотнение и вытрамбовывание грунта

5.8.1. Уплотнение грунта

Для создания устойчивых, надежных и прочных земляных сооружений укладываемый грунт необходимо уплотнять. Укладку и уплотнение грунтов выполняют при планировочных работах, возведении различных насыпей, обратных засыпках траншей и пазух котлованов. Уплотняют грунт обычно послойно, по мере его поступления.

Насыпи возводят горизонтальными слоями с последующим уплотнением. Нижние слои могут отсыпаться из плотных глин, а верхние только из дренирующих песчаных грунтов. При возведении всего основания насыпи из водонепроницаемых глинистых грунтов требуется устройство тонких дренирующих прослоек толщиной 10…15 см, но недопустимо производить укладку тех и других слоев вперемешку и наклонными слоями. Отсыпку следует вести от краев насыпи к середине для лучшего уплотнения грунта, ограниченного краевыми участками насыпи. Для отсыпки насыпи не рекомендуется применять супеси, жирные глины, торф, грунты с органическими включениями.

Коэффициент уплотнения грунта 0,95…0,98 является оптимальным и обеспечивает достаточную прочность всего сооружения, при этом возможная со временем осадка грунта будет незначительной. В этой связи оптимальная влажность укладываемого песчаного грунта должна быть в пределах 8… 12%, а глинистых грунтов — 19…23%; такая влажность обеспечивает хороший эффект при уплотнении грунтов. В сухую, жаркую погоду грунты перед уплотнением целесообразно пролить водой.

Различают следующие способы уплотнения грунтов: укатывание, трамбование, вибрация. Для уплотнения связных и малосвязных грунтов (суглинков, супесей) применяется способ укатки. Несвязные грунты (песчаные, гравелистые, галечные) рекомендуется уплотнять трамбованием и вибрацией. Машины для уплотнения грунтов подразделяет на следующие группы: катки статического действия с гладкими, кулачковыми и вибровальцами, с пневматическими шинами; трамбующие машины с вальцами, с падающим грузом, с трамбующими плита-ми, с виброплитами.

На выбор уплотняющих механизмов оказывает влияние степень требуемого уплотнения, свойства грунта, объемы выполняемых работ, сроки и темпы производства работ, погодные условия.

Наибольшее распространение получило уплотнение грунта катками статического действия: гладкими, кулачковыми, катками на пневмошинах. Это обусловлено простотой и надежностью механизмов, высокой производительностью и сравнительно низкой стоимостью. Однако в построечных условиях используют и машины динамического действия — катки с вибрационными механизмами.

На уплотняемость грунта влияют многие факторы: гранулометрический состав, связность, начальная плотность, влажность, толщина укладываемых и уплотняемых слоев, принятые способы уплотнения, характеристики применяемых машин, число проходок уплотняющим механизмом по одному месту.

Процессу уплотнения грунта в планировочной насыпи предшествуют его доставка и разравнивание, которое осуществляют бульдозерами и реже грейдерами. Разравнивание производят горизонтальными слоями при продольном перемещении бульдозера по площадке. Оптимальная толщина слоев укладываемого и разравниваемого грунта в рыхлом состоянии 0,2…0,4 м. Последовательность и число проходок бульдозера устанавливают в зависимости от свойств грунта и ширины насыпи. Разравнивание производят от краев насыпи с перекрытием предыдущей проходки на 0,3…0,4 м.

Уплотнение грунта на насыпи ведут в той же последовательности, что и его отсыпку. Грунт уплотняют путем последовательных круговых проходок катка по всей площади насыпи, причем каждая последующая проходка должна перекрывать предыдущую на 0,2…0,3 м. После завершения цикла укатки грунта на всей насыпи, в такой же последовательности выполняют укатку и в последующих циклах.

Катки гладкие и с ребристыми вальцами уплотняют грунт на глубину до 10 см. Кулачковые катки применяют для уплотнения суглинистых и глинистых грунтов на глубину до 30 см, в песчаных грунтах уплотнение захватывает грунт на глубину 35…50 см. Масса таких катков различна — от 5 до 30 т.

На рис. 5.29 показана схема катка статического действия с пневматическими шинами и рабочим органом с гладкими (рис. 5.29, а) и кулачковыми (рис. 5.29, б) вальцами.

Рис. 5.29. Катки для уплотнения грунта:

а) гладкий каток; б) кулачный каток; в) тандемный шарнирно-сочлененный каток

 

 

Главный параметр грунтоуплотняющих машин — масса вместе с балластом. Основные технологические параметры: ширина полосы уплотнения, толщина уплотняемого слоя. Катки на пневматических шинах выпускают массой вместе с балластом от 10 до 100 т. Самоходные вибрационные катки имеют массу до 8 т. Катками с гладкими вальцами на пневмоколесном ходу можно уплотнять грунты слоями по 0,4 м. Число проходов катков по одному месту при уплотнении связных грунтов колеблется от 8 до 12.

Грунтоуплотняющие машины способны выполнять лишь одну операцию в составе комплексного процесса — послойное уплотнение укладываемого грунта. Для уплотнения грунта в стесненных условиях используют различного рода трамбовки, а также подвешенное к стреле экскаватора оборудование для уплотнения (рис. 5.30).

Окончательное уплотнение насыпей выполняют при 6…8 проходках по одному месту самоходными и прицепными катками с гладкой поверхностью, ребристыми, кулачковыми, в пазухах котлованов и траншей — вибраторами ручными, вибро- и пневмоплощадками на глубину до 40 см.

В последнее время находят применение тандемные шарнирно-сочлененные катки, оснащенные вибрационными вальцами (рис.5.29,в). Особенностью таких механизмов является хорошо сбалансированное распределение массы машины между передним и задним катками, благодаря чему практически исключено появление следов сопряжения на Уплотненном покрытии. Наличие шарнирно-поворотной системы Управления позволяет смещать задний валец до 50 см по отношению к переднему. Низкая амплитуда вибраций в сочетании с оптимальной Массой и значением частоты вибраций в пределах 52…70 Гц делает эти Машины приспособленными к уплотнению тонких слоев смесей с большим содержанием заполнителя. Опасность чрезмерного уплотнения и раздробления заполнителя сводится к минимуму, исключается Риск появления раковин на уплотняемой поверхности. Ширина уплотняемой полосы может достигать 1,7 м, скорость передвижения — 12 км/ч, машины способны преодолевать уклон при работе без вибрации до 50%, при работе с вибрацией — до 30%.

Рис. 5 30. Уплотнение грунта тяжелыми трамбовками:

1 — рабочий механизм; 2 — трамбовка; 3 — отметка дна котлована до вытрамбовывания; 4 — проектная отметка; 5 — уплотненный грунт; б — направление движения механизма; 7 — стоянки крана,’ 8 — полоса грунта, уплотненная с одной стоянки

5.8.2. Вытрамбовывание грунта

Метод применяют при просадочных грунтах, грунтах с малой плотностью и прочностными характеристиками. К таким грунтам относят глинистые и песчаные, в том числе водонасыщенные. Вытрамбовывание осуществляется путем передачи на грунт ударной нагрузки, путем сбрасывания на него с высоты 3…8 м трамбовки массой 2… 10 т. В результате вытрамбовывания в зоне котлована и Вокруг него образуется уплотненная зона грунта, в пределах которой ликвидируются про-садочные свойства грунта, повышаются его плотность и прочностны характеристики (рис. 5.31).

Трамбование грунта в пределах заданной зоны приводит к образованию котлована необходимой глубины, на уплотненный грунт появляется возможность передачи значительных вертикальных и горизонтальных нагрузок. Несущую способность уплотняемого грунта можно повысить путем втрамбовывания в него на заключительной стадии работ жесткого материала — щебня, песчано-гравийной смеси, крупного песка и т. д.

Рис. S.31. Вытрамбовывание грунта:

а — виды пространственной формы котлованов при применении прямоугольного, призматического и конусного штампа; б — технологическая последовательность (/, П, Ш) устройства котлована с уширенным основанием; 1 — котлован; 2 — уплотненная зона; 3 — уширенное основание; 4 — трамбовка; 5 — каретка; 6 — направляющая штанга; 7 — малоуплотняемый материал; 8 — клин-молот

В зависимости от формы трамбовки или штампа можно получать вытрамбованные выемки различной конфигурации. В плане трамбовки могут иметь форму квадрата, прямоугольника, шестиугольника или круга — ширина понизу 0,4…1,4 м, поверху 0,7…2,0 м. Высота трамбовки обычно 1 …3,5 м с конусностью боковых стенок от 1: 20 до 1: 5, масса 2… 10 т.

Основной эффект при вытрамбовывании оказывают масса трамбовки, высота ее сбрасывания и в итоге энергия удара трамбовки по поверхности грунта. Применение этого метода наиболее эффективно в просадочных грунтах. В последние годы область применения метода расширяется на глинистые и песчаные грунты, в том числе водонасы-Щенные. Для вытрамбовывания используют краны-экскаваторы, автокраны, тракторы с навесным оборудованием.

При определенных условиях метод вытрамбовывания по сравнению с традиционными методами разработки грунта позволяет в 3…5 раз сократить объем работ, снизить стоимость работ в 1,5…3 раза и трудоемкость в 1,8…2,5 раза.

 

 

 

 

 

 

 

www.prompm.ru

13.1.2. Исходные данные для проектирования

Исходными данными для проектирования уплотнения грунтов, а также для проектирования оснований и фундаментов на уплотненных грунтах являются: необходимая степень уплотнения грунтов, деформационные и прочностные характеристики уплотненных грунтов, расчетные их сопротивления.

Необходимая степень уплотнения грунтов устанавливается в зависимости: от назначения уплотненных грунтов и нагрузок, передаваемых на них от фундаментов и других конструкций; от возможностей изменения температурно-влажностного режима уплотненного грунта; от диапазона изменения природной влажности грунтов, используемых для возведения обратных засыпок; от принятых и возможных технологических схем производства работ по отсыпке уплотняемого грунта и применяемого грунтоуплотняющего оборудования; от климатических условий производства работ; от производственных возможностей строительных организаций и пр. [7].

Для определения необходимой степени уплотнения грунтов с учетом приведенных выше факторов выполняется комплекс лабораторных исследований, включающий изучение уплотняемости грунтов (стандартное уплотнение), а также прочностных и деформационных характеристик уплотненных до различной степени плотности грунтов. По результатам стандартного уплотнения (см. рис. 13.2) определяются максимальная плотность ρd.max, оптимальная влажность ω0, а также плотность сухого грунта при уплотнении его до различного коэффициента уплотнения и соответствующие диапазоны допускаемого изменения влажности.

По данным сдвиговых и компрессионных испытаний уплотненных до различной степени плотности грунтов строятся графики зависимости сцепления, угла внутреннего трения и модуля деформации от плотности грунта или от коэффициента уплотнения грунтов (рис. 13.3). На основе этих графиков в соответствии с необходимыми значениями сцепления, угла внутреннего трения и модуля деформации уплотненных грунтов назначается требуемая степень уплотнения грунтов.

Рис. 13.3. Зависимости с, φ (а) и E (б) от коэффициента уплотнения и плотности сухого уплотненного грунта

При отсутствии данных описанных выше исследований необходимые значения степени уплотнения грунтов принимаются по табл. 13.2.

ТАБЛИЦА 13.2. НЕОБХОДИМАЯ СТЕПЕНЬ УПЛОТНЕНИЯ ГРУНТОВ
Назначение уплотненного грунта Коэффициент уплотнения kcom
Для оснований фундаментов зданий, сооружений и тяжелого технологического оборудования, а также полов с равномерной нагрузкой более 0,15 МПа 0,98—0,95
То же, среднего оборудования, внутренних конструкций, полов с нагрузкой 0,05—0,15 МПа 0,95—0,92
То же, легкого оборудования, полов с нагрузкой менее 0,05 МПа, отмостки у зданий 0,92—0,9
Незастраиваемые участки 0,9—0,88

При возможном изменении температурно-влажностного режима уплотненных грунтов за счет их периодического промерзания и оттаивания приведенные в табл. 13.2 значения kcom целесообразно повышать на 0,01—0,02.

Модули деформации грунтов, уплотненных до различной степени плотности, должны приниматься, как правило, по результатам испытания их штампами. При отсутствии данных непосредственных испытаний значения модулей деформации допускается принимать по табл. 13.3.

Коэффициент изменчивости сжимаемости уплотненных грунтов αcom, обусловливаемый различной степенью уплотнения, переменной влажностью, неоднородностью состава грунта и представляющий собой отношение максимального значения модуля деформации к его возможному минимальному значению, допускается принимать: αcom = 1,2 при kcom = 0,92, αcom = 1,35 при kcom = 0,95 и αcom = 1,5 при kcom = 0,98.

ТАБЛИЦА 13.3. НОРМАТИВНЫЕ ЗНАЧЕНИЯ МОДУЛЕЙ ДЕФОРМАЦИИ НЕКОТОРЫХ ВИДОВ УПЛОТНЕННЫХ ГРУНТОВ
Грунты Е, МПа
при влажности уплотнения равной в водонасыщенном состоянии
kcom = 0,92 kcom = 0,95 kcom = 0,92 kcom = 0,95
Лессовидные супеси 20 25 15 20
Лессовидные суглинки и глина 25 30 20 25
Крупные пески 30 40
Средние пески 25 30
Мелкие пески 15 20

Прочностные характеристики уплотненных до различной степени плотности грунтов определяются путем испытания их на срез в условиях завершенной консолидации с получением зависимости сцепления с и угла внутреннего трения φ от коэффициента уплотнения. Для предварительных расчетов нормативные значения прочностных характеристик уплотненных лессовых грунтов рекомендуется принимать по табл. 10.4.

Расчетные сопротивления уплотненных грунтов определяются с учетом прочностных характеристик грунтов и размеров фундаментов. При отсутствии прочностных характеристик, а также для предварительного назначения размеров фундаментов допускается пользоваться условными значениями расчетных сопротивлений R0 уплотненных насыпных грунтов (табл. 13.4).

ТАБЛИЦА 13.4. РАСЧЕТНЫЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ ОСНОВАНИЯ ИЗ УПЛОТНЕННЫХ ГРУНТОВ
Грунты R0, МПа, при коэффициенте уплотнения kcom
0,92 0,95 0,97
Супеси
Суглинки
Глина
Крупные пески
Средние пески
Мелкие пески
0,2
0,25
0,3
0,3
0,25
0,2
0,25
0,3
0,35
0,4
0,3
0,25
0,28
0,32
0,4
0,5
0,4
0,3

Руководство по устройству обратных засыпок котлованов с подготовкой оснований под технологическое оборудование и полы на просадочных грунтах

xn--h1aleim.xn--p1ai

Поверхностное уплотнение грунтов

Поверхностное уплотнение применяется в целях:

— увеличения плотности грунта;

— обеспечения равномерной осадки зданий;

— уменьшения водопроницаемости глинистых грунтов в основании сооружений.

Поверхностное уплотнение свежеотсыпанных дисперсных грунтов или в естественном их залегании, может быть достигнуто различными способами (рис. 9.4).

 
 

 

 

Рис. 9.4 Способы поверхностного уплотнения грунтов и типы используемого оборудования

 

Взаимосвязь между способом уплотнения (уплотняющим оборудованием) и глубиной уплотнения грунта представлена в таблице 9.2.

 

 

Толщина уплотняемого слоя грунта Таблица 9.2

Используемое оборудование Толщина уплотняемого слоя, м
Пневматические трамбовки 0,1-0,2
Катки гладкие 0,1-0,25
Катки кулачковые 0,2-0,35
Пневмокатки 0,5-0,7
Виброплиты 0,3-0,8
Виброкатки 0,7-1,0
Катки с падающим грузом (8-17 кН) 1,2-1,4
Тяжелые трамбовки (20-30 кН) 1,5-2,0
Тяжелые трамбовки (45-50 кН) 2,5-3,0
Тяжелые трамбовки (100 кН) 5,5-6,0

Уплотнение грунтов укаткойможет применяться для всех видов несвязных и связных грунтов при большом фронте работ, обеспечивающем достаточную маневренность механизмов. Эффективность уплотнения грунтов укаткой зависит, в основном, от их вида, влажности и типа применяемых механизмов. В зависимости от требуемой мощности уплотняемого слоя укатку можно производить тяжелыми гладкими, кулачковыми или пневматическими катками. В зависимости от числа проходок и веса катка грунт уплотняется на глубину до 50-70 см. Лучше всего уплотняются крупнообломочные грунты, а также песчаные и пылевато-глинистые грунты при их оптимальной влажности.

Вибрационное уплотнениеособенно эффективнодля несвязных разнозернистых грунтов. При уплотнении вибрацией и виброударами на грунт передаются колебательные и ударные воздействия, в результате чего происходит более плотная укладка грунта. Для уплотнения небольших объёмов песчаного или рыхлого насыпного глинистого грунта слоями толщиной 10-15 см применяют легкие механические трамбовки и площадные вибраторы. Виброкатки и передвижные виброплиты обеспечивают глубину уплотнения до 1 м. Связные грунты к вибрации слабочувствительны.

Уплотнение тяжелыми трамбовками.Способ поверхностного уплотнения тяжёлыми (массой 2,5-10 т) падающими трамбовками, сбрасываемыми кранами-экскаваторами с высоты 3,5-10 м может применяться для уплотнения всех видов дисперсных неводонасыщенных грунтов в их природном залегании, а также вновь отсыпаемых грунтов. Однако наиболее часто он применяется для ликвидации просадочных свойств лёссовых грунтов. Мощность уплотняемого слоя зависит от диаметра, веса и высоты сбрасывания трамбовки, о также плотности, влажности и структурной прочности уплотняемых грунтов и может составлять от 2 до 8 м. В пределах большей части уплотненного слоя просадочные свойства полностью ликвидируются, а в остальной его части значительно уменьшаются.

Режим и эффективность трамбования грунтов устанавливается экспериментально, путём опытного их уплотнения при различной влажности. По результатам опытного уплотнения строятся графики зависимости понижения уплотняемой поверхности от числа ударов. По графикам назначается количество ударов трамбовкой по одному месту, необходимых для достижения расчётного “отказа”. Отказ соответствует такому количеству ударов, после которого осадка уплотняемой поверхности от каждого последующего удара происходит на одну и ту же величину. Уплотнение обычно признается целесообразным, если понижение трамбуемой поверхности превышает 5 см для песчаных и 8 см для глинистых грунтов. В зависимости от коэффициента пористости грунта в природном состоянии и глубины уплотнения величина понижения трамбуемой поверхности может достигать 40-60 см.

Грунты при уплотнении должны иметь оптимальную влажность (близкую к пределу раскатывания). При меньшей влажности грунтов котлован перед трамбованием замачивают. Уплотнение начинают не ранее чем через 12 часов после полного поглощения воды грунтом. По окончании работ верхний разрыхленный слой грунта доуплотняется легкими ударами трамбовки при сбрасывании ее с высоты 0,5-1 м. Уплотняемый слой должен выходить за наружные грани фундамента не менее чем на 0,3 м.

Фундаменты на грунтах, уплотненных тяжёлыми трамбовками, рассчитывают как на двухслойном основании. Прочностные и деформационные характеристики уплотнённого слоя определяются по результатам испытаний.

Достоинствами поверхностного уплотнения грунтов природного сложения с помощью тяжёлых трамбовок являются возможность уплотнять любые (связные или несвязные) грунты, а также фактически нулевая материалоемкость. К недостаткам традиционно относятся низкая производительность труда, высокая степень изнашивания тросов и лебёдок, значительные динамические воздействия на существующие здания и сооружения.

Вытрамбовывание котловановпод фундаменты производится уплотнением грунта путём сбрасывания с высоты 4-8 м трамбовки весом 15-100 кН, имеющей форму будущего фундамента. Для обеспечения многократного сбрасывания в одно и то же место используемые краны или экскаваторы снабжаются направляющими стойками. В результате в основании котлована образуется уплотненная зона с плотностью грунта ρd = 16÷19,5 кН/м3. После вытрамбовывания в котлован заливается враспор монолитный бетон (без опалубки) или устанавливается сборный бетонный блок, имеющий те же форму и размеры, что и трамбовка, с последующей его добивкой до проектного положения.

Вытрамбовывание котлованов под фундаменты может применяться почти во всех грунтах независимо от их коэффициента водонасыщения. Обычно используются трамбовки с плоской или заострённой подошвой, имеющие в плане форму квадрата, прямоугольника или шестиугольника. Котлованы вытрамбовываются под отдельно стоящие ленточные прерывистые (устраиваемые в близко расположенных один от другого котлованах) и ленточные сплошные (выполненные с перекрытием следов трамбовки) фундаменты.

Часто применяются фундаменты с уширенным основанием, получаемым путём втрамбовывания отдельными порциями в дно подготовленного котлована жёсткого материала (щебня, гравия, песчано-гравийной смеси и т.д.). Втрамбовывание жёсткого материала продолжается до тех пор, пока не будет погружен проектный объём материала. Технология изготовления таких фундаментов приведена на рис. 9.5.

 

Рис. 9.5 Технологическая схема устройства фундаментов с уширенным

основанием

а — вытрамбовывание котлована, б – засыпка в котлован жёсткого материала,

в- втрамбовка жёсткого материала, г – бетонирование фундамента.

1 — трамбовка, 2 — каретка, 3 — направляющая штанга, 4 — котлован, 5 — бункер с жестким материалом, 6 — жесткий материал, 7 — втрамбованный в грунт жесткий материал, 8 — бетон фундамента.

 

При расчётах фундаментов в вытрамбовыванных котлованах по деформациям используется меньшее из двух расчётных сопротивлений — уплотненного грунта и грунта естественного сложения, подстилающего уплотненную зону.

Эффективность вытрамбовывания котлованов определяется в основном теми же факторами, что и эффективность уплотнения грунтов тяжёлыми трамбовками. Следует иметь в виду, что глинистые водонасыщенные грунты плохо поддаются уплотнению, кроме того, фундаменты, устроенные в таких грунтах, могут быть подвержены морозному пучению. Как и при уплотнении грунтов тяжёлыми трамбовками при вытрамбовывании котлованов могут возникать значительные динамические воздействия на прилегающие здания, что надо учитывать при выборе метода подготовки основания.

 




infopedia.su

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *