Глубина уплотнения грунта катком. Уплотнитель грунта - качественное уплотнение, как залог долговечного дорожного покрытия

Поверхностное уплотнение грунтов применяется для устройства грунтовых и песчаных подушек; устранения просадочных свойств макропористых грунтов; улучшения прочностных свойств и уменьшения сжимаемости грунтов, в том числе и насыпных.

Уплотнение грунтов ведется при их оптимальной влажности (w opt), для чего добавляется следующее количество воды, т/м 3 , уплотняемого грунта:

Эти картографические решения воспринимают интеллектуальное уплотнение на совершенно новый уровень и не сложно интегрировать, так как многие рабочие места уже имеют систему, созданную для технологии управления машиной, используемой для бульдозеров, грейдеров и т.д.

Преимущества технологии интеллектуального уплотнения. Сегодняшние машины для уплотнения не только обеспечивают повышенную производительность и способность быстрее выполнять работу благодаря оптимальным параметрам исполнения, но также предлагают более низкие затраты, устраняя повторную работу.

Оптимальную влажность в проекте принимают на основе стандартного уплотнения грунта. Для песков w opt = 0,07 - 0,11; супесей- 0,09 0,14; суглинков - 0,13 - 0,19; глин - 0, 18 - 0,24. В тех случаях, когда w >w opt , грунт перед уплотнением подсушивают.

Уплотнение грунтов тяжелыми трамбовками.

Этот способ применяют для уплотнения грунтов, имеющих степень влажности (коэффициент водонасыщенности) S r < 0,6...0,7. Крупнообломочные грунты уплотняются при любой влажности. Для уплотнения грунтов используют трамбовки массой от 20 до 100 кН и более, подъем и сбрасывание которых производят краном или другим механизмом с высоты 4...8 м и более (рис. 11.3). Трамбованием создается уплотненный слой толщиной от 1, 5 до 6 м и более.

При таком быстром увеличении качества уплотнения во время начальных проходов требуется меньшее количество проходов для достижения целевых спецификаций, что приводит к экономии времени, расходам топлива и обслуживанию машины, а также избегает ловушек, связанных с недостаточным или избыточным уплотнением.

Другим важным преимуществом является упрощенная подготовка. Подрядчики могут поставить более нового оператора на машину для уплотнения, а некоторые из более совершенных функций автоматизации могут помочь им понять, как эффективно запускать машину. Хотя эти системы становятся все более интеллектуальными, человеческий фактор по-прежнему остается критическим, и упрощенное обучение помогает привести новых операторов в скорость.


Мощность достаточно уплотненного слоя грунта, м, определяют по формуле


Грунты уплотняются до плотности сложения, при которой они обладают деформативностью не более заданной в проекте. Трамбование ведут до “отказа”, когда поверхность понижается на одно и то же значение. Размер отказа устанавливают при опытном уплотнении грунта. Отказ обычно достигают после 8... 12 ударов по одному следу. При уплотнении этим способом ориентировочное значение оптимальной влажности принимают

Благодаря большому списку преимуществ интеллектуальное уплотнение - это будущее производительной и эффективной технологии уплотнения. Набережная - это любая заливка, верхняя часть которой выше смежной поверхности. Это может быть строительная площадка или шоссе. В любой работе набережная находится выше первоначальной земли.

Он также используется в большей степени в строительстве плотины, аэропорта, строительства и гавани. Камень выстрела часто содержит так много штрафов, что значительное осаждение произойдет, если заполнение не будет уплотнено. Каменная начинка обычно разбрасывается в 18 до 48 лифтах. Как материал распространяется до уплотнения. Трактор, распространяющийся по слоям, создает равномерную заливку, потому что дозатор выполняет реверсирование куполов горных пород, а следы выполняют некоторое уплотнение. Поэтому для компактора подготовлена ​​относительно плотная и ровная поверхность.


При необходимости доувлажнения грунта вода подается в котлован. Массу необходимой для этого воды Q, т, определяют по формуле

Уплотняют грунт через 12 24 ч после проникновения всей воды в грунт. Уплотнение трамбованием целесообразно вести, если понижение поверхности при опытном трамбовании слоя превышает 7...8 см для связных и 5 см - для песчаных грунтов. Откопку котлована производят с недобором до проектной отметки на размер ожидаемой осадки грунта при его уплотнении и с учетом срезки 10... 15 см разрыхленного трамбовкой верхнего слоя грунта. Значение понижения поверхности при уплотнении

Тяжелые силы уплотнения необходимы после распространения, чтобы переместить огромные камни для плотности и стабильности. Для этой работы выбраны самые большие вибрационные компакторы с гладким барабаном. Тем не менее, компакторы подвергаются большим нагрузкам на заполнение горных пород. Барабан должен быть изготовлен из толстой, высококачественной стали. Если на поверхностный материал оказывает дробящее действие, может потребоваться уменьшить количество проходов. Или, если машина оборудована более чем одной амплитудой, для уменьшения искажений поверхностного материала можно использовать более низкую амплитуду.



Вытрамбовывание котлованов.

Метод устройства столбчатых фундаментов в вытрамбованных котлованах обычно применяют при строительстве относительно легких каркасных зданий на просадочных, насыпных и других, преимущественно связных, грунтах при степени их влажности S r <0, 7 и нагрузках на фундаменты примерно до 3000 кН. Прямоугольные или круглые в плане котлованы вытрамбовывают под отдельные фундаменты заданной глубины посредством сбрасывания трамбовки массой от 1,5 до 10 т с высоты 6... 10 м. Трамбовка чаще всего имеет форму усеченной пирамиды или более сложной конфигурации с уклоном боковых поверхностей 1:10.

Песок и гравий: Вибрационное уплотнение с гладкими драм-машинами особенно удобно и экономично на песке и гравии. Высокие плотности могут быть достигнуты за несколько проходов с толщиной лифта, определяемой размером уплотнителя. Свободно дренирующий песок и гравий, содержащий менее 10% мелкодисперсных частиц, легко уплотняются, особенно при насыщении водой. Когда требуется высокая плотность, а лифты толстые, следует добавить воду. Эта вода будет стекать из лифта во время процесса уплотнения.

Если песок и гравий содержат более 10% мелочи, почва больше не будет свободным сливом и может стать эластичной, когда содержание воды будет высоким. Для этого типа почвы будет оптимальное содержание влаги, при котором достигается максимальная плотность. Для достижения оптимального содержания влаги может потребоваться сушка влажной почвы.

Последовательность работ: снимают почвенно-растительный слой и производят вытрамбовывание котлована; размеры трамбовки определяют" заданными габаритами котлована; в котлован укладывают бетонную смесь с устройством стакана для колонны. В основании образуется уплотненная зона с плотностью грунта ρ d = 16... 19,5 кН/м3.

При слабых грунтах в котлован втрамбовывается щебень, в результате чего образуется уширение, что приводит к увеличению несущей способности основания.

На плохо отсортированном песке и гравии трудно достичь высокой плотности вблизи поверхности заливки. Низкая прочность на сдвиг в плохо градуированных почвах и верхний слой имеют тенденцию подниматься за барабан. Это не проблема, когда несколько лифтов уплотняются. Предыдущий верхний слой будет уплотнен при сканировании следующего слоя. Однако при уплотнении поверхности следует учитывать сложность уплотнения поверхности.

Ил: Силки - это непластичные мелкие частицы, которые обычно уплотняются с помощью гладких барабанных вибрационных роликов. Их можно развернуть и прокатать в толстых лифтах. Как и все мелкозернистые почвы, их компактность зависит от влажности. Для получения наилучших результатов уплотнения содержание воды не должно сильно отличаться от оптимального содержания влаги. Если присутствует слишком много воды, илы быстро приближаются к состоянию жидкости, и уплотнение невозможно. Это означает, что подъемники, возможно, необходимо аэрировать с помощью дисков, смешанных с более сухой почвой, или забойная яма должна быть лучше осушена.

Устройство таких фундаментов приводит к снижению стоимости, но надо опасаться морозного пучения.

Поверхностное уплотнение грунтов вибрированием .

Этот способ применяют при послойной укладке несвязных грунтов. Виброуплотнение производят посредством виброкатков, самоходных вибротрамбовок, виброплит. Масса виброуплотнителей колеблется от 2,5 до 200 кН. При виброуплотнении можно достигнуть средней плотности песка.

Глубокие почвы, которые также содержат глину, могут иметь значительное сцепление. На этих почвах наилучшим результатом будут нанесенный набитый барабан, трамбовка или пневматические ролики. Глина: глины имеют пластические свойства, которые означают, что характеристики уплотнения сильно зависят от содержания влаги. Когда содержание воды низкое, глина становится твердой и твердой. Над оптимальным содержанием влаги глина становится все более пластичной и трудно уплотняется.

Главная проблема уплотнения глины - это очень часто необходимость корректировать содержание воды. Добавление воды с использованием водных грузовиков, дисков или стабилизаторов грунта занимает много времени. Вливание воды в заемную яму может быть лучшей альтернативой. Сушку влажной глины можно проводить только в теплых и сухих условиях, даже используя диски и стабилизаторы грунта. Пролонгированная прокатка с роликами для овечьей шерсти иногда делается для снижения содержания влаги.

Глубинное уплотнение грунтов.

Глубинное уплотнение производят на всю глубину слабого слоя или на всю глубину активной зоны, влияющей на осадку. Этим способом чаще всего производят уплотнение рыхлых песков, слабых водонасыщенных и просадочных грунтов.

Проектирование песчаных свай.

Этот способ используют для уплотнения рыхлых и слабых мелких и пылеватых песков, в том числе с прослойками и линза ми супесей, суглинков, глин и илов. При устройстве грунтовых свай в грунт внедряется инвентарная труба диаметром 325...500 мм, снабженная раскрывающимся наконечником. При погружении трубы грунт вокруг сваи уплотняется, затем в трубу засыпается крупный или средней крупности песок. При работающем вибраторе наконечник раскрывается, а груба постепенно извлекается из грунта. Песок высыпается в скважину, образуя песчаную сваю Песчаные сваи не являются прочными несущими стержнями, а служат лишь средством уплотнения и улучшения грунтов основания. Сваи в плане размещают в шахматном порядке (рис. 11.4). На уплотненном основании фундамент возводят как на естественном. Порядок проектирования:

Даже при оптимальном содержании влаги глина требует более сильного компромиссного усилия и более низкой толщины лифта по сравнению с не сплоченными почвами. Мягкие барабанные ролики лучше всего работают, поскольку, когда прокладки проникают в почву, они разрушают естественные связные связи между частицами. Пневматические уплотнители колес могут использоваться на глинах с низким и средним индексом пластичности.

В проектах, где требуется высокая производительность, а глина используется как наполнитель, хорошие результаты могут быть достигнуты с помощью штамповочных клещей в сочетании с вибрационными набивными барабанными компакторами. Уплотнители для набивки ножей, оснащенные бульдозерными лезвиями, эффективны при разбрызгивании и разломе больших, твердых глыб глины, часто встречающихся в материалах из глины. Эти машины выполняют первые проходы. Конечная плотность достигается с помощью вибрационных набивных барабанных компакторов.

    по данным изысканий определяют характеристики грунта

    производят пробное уплотнение грунта, определяют коэффициент пористости ес, модуль деформации и расчетное сопротивление R c , испытывают основание пробными нагрузками штампом не менее 4 м2. Среднее значение коэффициента пористости грунта после уплотнения ес принимают для песков мелких 0,55...0,70, песков пылеватых - 0,60...0,75; суглинков и глин -0,65...0,85; илов и заторфованных грунтов-0,85...1,1;

    Описываются как типы почв, где сплоченность между частицами почвы отсутствует или минимальна. Работать и уплотнять на гранулированных почвах, таких как пески и гравий, очень сложно. Благодаря своему составу вода может поступать или покидать пустоты с относительной легкостью. Если пустоты в песке полностью заполнены водой или полностью высохли, нет никаких сил, удерживающих частицы песка.

    Применение вибрации к этим частицам будет иметь тенденцию создавать плотную конфигурацию. Однако количество воды в пустотах гранулированных почв будет влиять на сцепление между частицами. Сброс песка или гравия с кровати грузовика или из скребка помещает гранулированный материал в относительно рыхлом состоянии, особенно если песок содержит лишь небольшое количество поверхностной влаги. Этот материал должен быть уплотнен, чтобы он мог обеспечить требуемую прочность. Если материал не уплотняется, то это может привести в будущем.


    определяют значение площади уплотненного основания


Число рядов песчаных свай принимается не менее трех, при этом центры крайних рядов свай должны выступать за грани фундамента не менее чем на 1,5d(d - диаметр инвентарной трубы),

Этот тип оборудования предназначен для уплотнения гранулированных почв с высокой плотностью, уплотнения очень эффективно до небольших глубин. Они бывают разных размеров и различной тонны. Этот тип оборудования будет работать отлично, когда почва будет помещена в ограниченное пространство.

Есть отличные вибраторы с плоскими пластинами, с бензиновым двигателем, установленным на блоке, который вызывает вибрацию плоской пластины скольжения. Они отлично справятся с песком и небольшим гравием, уплотняясь на глубину или поднимите толщину около 6 дюймов. Обычно используется для установки труб малого диаметра. Из-за их ограниченной силы и силы удара, это не рекомендуется, когда лифты толще, чем 6 дюймов.



В этом случае


Глубинное уплотнение песчаных грунтов динамическими воздействиями.

Уплотнение рыхлых песков производят вибробулавами, виброфлотаторами, виброуплотнителем ВНИИГСа, взрывами, с помощью электроискровых импульсов и другими способами.

Вертикальная вибрация в трещинах или «разжигает» почву и заставляет частицы почвы терять свой фрикционный захват на куче. Свай перемещается вниз под собственным весом плюс вес вибрационного молотка. Амплитуда, по меньшей мере, на один дюйм обычно требуется для того, чтобы вызвать достаточное количество возмущений почвы для достижения вождения свай. Вибрационное уплотнение хорошо работает как нарушение почвы из-за вибрации, заставляет частицы почвы двигаться в более плотную конфигурацию. Большая амплитуда приводит к высокому уровню деформации почвы, большему радиусу влияния и более высокой степени уплотнения.

Вибробулавами уплотняют водонасыщенный песок на глубину до 10 м. Если влажность песка недостаточна, то в грунт подается вода (гидровиброуплотнение).

П.Д. Лобасов предложил уплотнять водонасыщенные пески на глубину до 20 м с помощью вибропогружателя, который крепится к трубчатому стержню диаметром 100... 150 мм с приваренными к нему через 300 мм по его длине горизонтальными планками.

Это еще одно очень эффективное устройство для уплотнения чистых, свободно дренируемых песков и гравия. Он похож на стандартный внутренний бетонный вибратор, но намного больше и мощнее. Зонд представляет собой струи воды большой мощности, которые действуют вниз и вбок, затопляя почву и нарушая поверхностное натяжение. Это позволяет частицам песка более свободно оседать в компактную конфигурацию по мере того, как гранулированные частицы вибрируют.

Новые инструменты для уплотнения грунтов

Технология также улучшается в области уплотнения гранулированных почв. В некоторых инструментах уплотнения есть новое оборудование, которое использует систему мониторинга через датчики, которые будут измерять жесткость почвы и будут генерировать ценность, связанную с успехом уплотнения относительно того, насколько хорош или плох процесс.

При уплотнении песка глубинными взрывами последние производят с 2 - 3-кратной повторностью. Другие методы еще не нашли широкого применения.

Уплотнение просадочных грунтов грунтовыми сваями.

Изготовление скважины осуществляется за счет вытеснения грунта в стороны при забивке инвентарной сваи. Эта свая обычно состоит из металлической трубы диаметром 273 мм и инвентарного башмака диаметром 300 мм. Забивку ведут с поверхности земли, так как в верхней части грунт разрыхляется и перемещается вверх. Заполнение скважины во всех случаях производится местным грунтом оптимальной влажности с послойным его уплотнением трамбовками массой от 350 кг до 3 т.

Этот метод обеспечит значения в реальном времени, которые уменьшат время, затрачиваемое иногда, когда вы продолжаете уплотнять область. Этот инструмент может дать вам знать, как только будет достигнуто расчетное значение, чтобы не тратить топливо, время и усилия, используемые при чрезмерном уплотнении зернистой почвы.

Другие важные факторы, связанные с работой по уплотнению

Всякий раз, когда вы уплотняете почвы, вам также необходимо позаботиться о здоровье вашего сотрудника. Существует болезнь, называемая синдромом Рейно, которая очень распространена, чтобы влиять на работников, работающих или управляющих оборудованием для уплотнения. Длительная вибрация, передаваемая в руки и руки, приведет к тому, что эта болезнь повлияет на вашу рабочую силу, которая может привести к тому, что ваши сотрудники почувствуют какое-то онемение и покалывание пальцами, а если они ухудшатся, это может привести к потере ощущения в руке и пальцев мышц.

Уплотнение просадочных грунтов предварительным замачиванием.

Для уплотнения лессов на площадке бурят скважины, которые засыпают песком, а в песок подают воду до тех пор, пока не произойдет замачивания грунта на всю глубину. Под действием собственного веса грунт в нижней части просадочной толщи постепенно уплотняется, теряя свои просадочные свойства. В верхней части грунт остается недоуплотненным и производится его поверхностное уплотнение. Может применяться предварительное замачивание грунта совместно с глубинными взрывами. Для этого в скважины помещают заряды и после замачивания грунтов производят взрывы, следующие один за другим. Грунт при этом уплотняется, теряя свою просадочность. Не получает должного уплотнения лишь верхний слой толщиной 2...3 м, который доуплотняется тяжелыми трамбовками.

Глубинное уплотнение грунтов при надлежащем качестве работ позволяет эффективно обеспечить высокую плотность и малую деформативность мощных толщ слабых грунтов. Его производят на всю глубину слабого слоя или на всю глубину активной зоны, влияющей на осадку сооружений. Методы глубинного уплотнения для сыпучих и связных грунтов имеют свои отличия, обусловленные различной способностью реагировать на динамические воздействия.

Глубинное уплотнение грунтовыми сваями . Сущность этого способа заключается в устройстве на определенном расстоянии друг от друга скважин, которые затем заполняют грунтом с уплотнением. Для образования скважин применяют способы, при которых грунт не извлекается на поверхность, а вытесняется в окружающий массив, в результате чего происходит его уплотнение. Сами скважины, заполненные трамбованным грунтом, еще более повышают несущую способность основания.

В просадочных грунтах, способных держать вертикальные стенки, скважины пробивают инвентарной сваей или специальным снарядом, состоящим из штанги и наконечника. Заполнение образовавшейся скважины осуществляется местным грунтом оптимальной влажности, который уплотняют (трамбуют) тем же снарядом. Обычно грунт теряет свои просадочные свойства при плотности сухого грунта ρ d = 1,6 т/м 3 . Скважины пробивают через одну. Пропущенные скважины пробивают после полного заполнения предыдущих скважин.

Скважины для глубинного уплотнения грунтов устраивают также энергией взрыва, для чего в пробитую на всю глубину скважину-шпур диаметром 60–80 мм опускают цепной заряд из патронов взрывчатых веществ. После взрыва образуется скважина диаметром до 40 см. Затем её заполняют местным грунтом с оптимальной влажностью и уплотняют трамбовкой, в результате чего происходит дополнительное уплотнение грунта вокруг сваи.

При правильном подборе веса и расположения отдельных зарядов получается скважина равномерного диаметра по всей глубине, без каких либо горловин и трещин в уплотняемом массиве. При использовании энергии взрыва зона уплотнения распространяется на большее расстояние от оси скважины, чем при пробивке её снарядом. Кроме того, уплотнение массива грунта получается более равномерным.

Рыхлые мелкие и пылеватые пески, в том числе с прослойками и линзами супесей, суглинков, глин и илов уплотняют с помощью песчаных свай. В таких грунтах вертикальные стенки скважин не держатся, поэтому извлекать снаряд и забивать сваи песком надо одновременно. Для изготовления песчаных свай применяют инвентарные обсадные трубы диаметром 400–500 мм с самораскрывающимся башмаком (рис. 9.6) , которые погружают вибропогружателем. При погружении трубы грунт вокруг сваи уплотняется. Затем трубу засыпают песком и одновременно заливают водой, после чего снова включают вибратор. Одновременно с подъёмом трубы наконечник под весом засыпанного грунта раскрывается, и песок заполняет скважину.

Особенностью работы песчаных свай в водонасыщенных грунтах является то, что они работают как вертикальные дрены, ускоряя процесс уплотнения основания. Для увеличения радиуса и степени уплотнения грунта иногда применяют повторные погружения трубы в то же самое место и заполнение скважины песком.

Расчёты оснований, уплотнённых грунтовыми сваями, сводятся к установлению количества свай в основании сооружения и расстояний между ними. Грунтовые сваи, как правило, размещают в шахматном порядке в вершинах равносторонних треугольников (рис. 9.7), чем достигается наибольший эффект уплотнения. Расстояние t между осями свай назначают таким, чтобы получить нужную плотность грунта в межсвайном пространстве:

(9.2)

где е н и е у - коэффициенты пористости природного и уплотнённого грунта.

Рис 9.7 Схема расстановки грунтовых свай

До начала основного производства работ по устройству грунтовых свай производится опытное уплотнение в отдельных скважинах с закладкой контрольных шурфов для отбора проб на плотность и влажность. Расчётное сопротивление оснований, уплотнённых грунтовыми сваями следует принимать по результатам штамповых испытаний.

После устройства грунтовых свай верхний недоуплотненный грунтовыми сваями слой грунта (буферный слой) либо срезают, либо доуплотняют поверхностным трамбованием. Фундаменты на уплотнённом основании возводят как на естественном.

К эффективным и нетрадиционным методам глубинного уплотнения грунтов следует отнести технологии, в которых используются пневмопробойники и раскатчики скважин. Эти машины просты, надежны, очень эффективны, обладают малой энергоемкостью, мобильностью, что позволяет вести работы в стеснённых условиях. Возможность проходки скважин разного диаметра и длины с различным их пространственным расположением обеспечивает эффективность технологии глубинного уплотнения грунта и позволяет оптимизировать этот процесс в зависимости от поставленной задачи, инженерно-геологических условий и условий производства работ.

Уплотнение грунтов пневмопробойниками. Пневмопробойник представляет собой снаряд с внутренним ударником, приводимым в действие подачей в него сжатого воздуха. Его отличительной особенностью является использование корпуса в качестве рабочего органа, образующего скважину путем радиального уплотнения грунта. Внедрение пневмопробойника в грунт происходит под действием ударов, наносимых ударником, движущимся внутри корпуса, по его переднему внутреннему торцу. Силы трения между наружной поверхностью корпуса и стенками скважины удерживают пневмопробойник от перемещения в обратном направлении под действием реактивных сил. Наличие осевой симметрии и значительная длина гарантируют сохранение заданного направления во время движения в грунте. Реверсивное устройство позволяет изменять направление ударов, а, следовательно, и направление движения пневмопробойника, то есть обеспечивает его возврат по скважине. Благодаря этому появляется возможность проходки «глухих» скважин любой пространственной ориентации. Использование разъёмного секционного расширителя позволяет примерно в 2 раза увеличить производительность работ по отношению к серийно выпускаемым пневмопробойникам за счёт ускорения извлечения его из грунта и одновременно повысить его долговечность за счёт уменьшения продолжительности работы в ударном режиме при обратном ходе. Для поддержания пневмопробойника при возвращении его из вертикальной или наклонной скважины используется тренога с ручной лебёдкой грузоподъемностью 500 кГ×с.

Технология глубинного уплотнения грунтов пневмопробойниками заключается в следующем. Пневмопробойник со стартового устройства запускается в работу и погружается в грунт (рис. 9.8), образуя скважину диаметром, равным диаметру снаряда, на нужную глубину (до 20 м). При этом вокруг скважины происходит радиальное уплотнение грунта.


Рис. 9.8 Технологическая схема глубинного уплотнения грунтов с применением пневмопробойника

а - первичная пробивка скважины, б и в - повторные проходки скважины,

г - стадия завершенных работ.

1 - пневмопробойник с расширителем, 2 - воздушный шланг, 3 - тренога с лебедкой; 4 и 5 - заполнитель первой и повторной засыпки,

6 - тощий литой бетон.

Реверсивным ходом пневмопробойник возвращается назад к устью скважины и извлекается из неё. Образовавшаяся скважина заполняется инертным материалом (местный грунт, песок, щебень, цементно-песчаная смесь, тощий бетон и т.д.) и проходка пневмопробойника повторяется. При этом заполнитель втрамбовывается в стенки скважины, вызывая дополнительное радиальное уплотнение грунта. Обычно делают не более 3-4 проходок. Большее количество проходок малоэффективно. После конечной проходки полость скважины заполняют местным грунтом или тощим бетоном с трамбованием. Радиус уплотненной зоны грунта с плотностью на её внешней границе r d = 1,6…1,65 т/м 3 составляет при этом 3-4 диаметра пневмопробойника. За пределами этой зоны плотность грунта постепенно снижается и на расстоянии 6–7 диаметров снаряда остается природной. Точность проходки скважин очень велика, отклонение от оси из-за неоднородности грунта при глубине скважины 5-7 м не превышает нескольких сантиметров.

Особенно эффективно применение пневмопробойников в стеснённых условиях городской застройки, а также в тех местах, куда доступ обычным машинам и механизмам затруднён: тоннели метрополитенов, откосы земляного полотна автомобильных и железных дорог, подвалы зданий, котлованы и т.д. Производительность процесса определяется скоростью проходки скважин, количеством проходок, продолжительностью операций по заполнению скважин материалами и извлечению пневмопробойника из скважины.

Препятствием к применению пневмопробойника являются сухие слабоуплотняемые песчаные и переувлажненные глинистые грунты. В таких грунтах силы сцепления корпуса пневмопробойника с ними недостаточно для реализации эффекта его самодвижения в грунте. Валуны, остатки строительного мусора или другие преграды, находящиеся в грунте и сопоставимые по размерам с диаметром пневмопробойника, могут явиться причиной его отклонения от заданного направления, замедления движения или полной его остановки. Еще одним препятствием к широкому использованию пневмопробойников на застроенных территориях являются довольно значительные динамические воздействия.


Рис. 9.9 Раскатчики скважин

а) раскатчик РС-250 (диаметром 250 мм), б) то же с обратным конусом.

От перечисленных недостатков свободны раскатчики скважин. Термин раскатчик скважин используется для названия рабочего органа, который деформирует грунт катящимися по боковой поверхности скважины телами. Раскатчик скважин (рис. 9.9) представляет собой ряд установленных на эксцентриковом валу конических катков, оси которых смещены и развернуты так, что при вращении вала катки по винтовой траектории внедряются в грунт, обеспечивая самопродвижение раскатчика. В этом случае скважина образуется за счёт последовательного вытеснения грунта от её оси к переферии. Приводом для раскатчика скважин может служить любой буровой станок с гидравлической осевой подачей. Поскольку каждым катком в определённый момент времени создаётся значительное радиальное усилие на стенку скважины, то раскатчик может осуществлять проходку в грунтах, содержащих галечник, щебень и другие твёрдые включения размером до 1/3 диаметра раскатываемой скважины. Кроме того, дополнительное осевое усилие, передаваемое раскатчику от привода, способствует увеличению скорости проходки, позволяет его реверсировать, а также осуществлять раскатку в торфах, обводненных и пластичных грунтах, где использование пневмопробойников не возможно по условиям работы.

Использование раскатчиков скважин даёт ряд преимуществ по сравнению с пневмопробойниками, основными из которых являются:

Отсутствие шума и вибрационных воздействий на близкорасположенные здания и сооружения;

Высокие скорости проходки, достигающие в некоторых грунтах 1 м/мин.;

Низкая энергоёмкость процесса;

Высокая точность направления проходки.

Диаметр уплотнённой зоны вокруг скважины, полученной при раскатке скважин и степень уплотнения грунта в её пределах заметно выше, чем при использовании пневмопробойника.

Известковые сваи. Для глубинного уплотнения сильнозаторфованных и глинистых грунтов иногда применяют известковые сваи. Пробитые в таких грунтах скважины заполняются негашеной комовой известью послойно с трамбованием, как и при устройстве грунтовых свай. Дополнительное уплотнение грунтов при этом способе происходит так же за счёт того, что известь в процессе взаимодействия с водой увеличивается в объёме на 60-80%. Кроме того, при гашении извести происходит выделение большого количества тепла (температура достигает 120-160 о С), что ведёт к снижению влажности уплотняемого грунта. Под воздействием выделяемой теплоты и возникающих физико-химических процессов между известью и грунтом, грунт вокруг сваи дополнительно упрочняется.

Сами известковые сваи после взаимодействия с водой быстро упрочняются. Прочность на одноосное сжатие составляет 1,0-2,5 МПа.

Недостатком известковых свай по сравнению с песчаными является то, что после гашения они становятся практически водонепроницаемыми и не способствуют дренированию основания.

Уплотнение просадочных грунтов предварительным замачиванием основывается на их способности самоуплотняться при водонасыщении под действием собственного веса. Уплотнение происходит только на той глубине, где напряжения от собственного веса грунта превышают величину начального просадочного давления. В верхней части просадочной толщи грунт остается недоуплотненным, поэтому дополнительно производится его поверхностное уплотнение. Одновременно с повышением плотности грунтов повышаются их прочностные характеристики, и уменьшается сжимаемость. В целом уплотненный массив грунта становится более прочным и устойчивым.

Просадочные лёссовые грунты обычно замачиваются с поверхности котлована. Для удобства производства работ котлованы для замачивания разбиваются на отдельные карты. На дне котлована отсыпается дренирующий слой из песка или мелкого гравия толщиной 10 см. Для сокращения сроков уплотнения грунтов на площадке бурят скважины, засыпают их песком, а потом подают в котлован воду.

При уплотнении грунта замачиванием просадки проявляются и за пределами уплотняемой площадки, поэтому данный метод целесообразно применять только на вновь застраиваемых территориях. При необходимости выполнить уплотнение грунтов на застроенных территориях необходимо предусматривать мероприятия, исключающие замачивание грунтов в основании существующих зданий.

Для полного устранения просадочных свойств грунтов метод предварительного замачивания часто применяют в комплексе с другими методами, например с устройством грунтовых подушек, применением тяжелых трамбовок, использованием взрывчатых веществ и пр.

Уплотнение просадочных грунтов подводными взрывами заключается в одновременном взрывании в водной среде зарядов взрывчатого вещества (ВВ), расположенных по определенной сетке на некотором расстоянии от уплотняемого основания. Слой воды ниже зарядов обеспечивает равномерную передачу ударного воздействия на грунт. Вода, перекрывающая заряды, служит для гашения энергии взрыва, направленной вверх.

Характер уплотнения грунтов в значительной мере определяется их коэффициентом водонасыщения. При водонасыщенном состоянии грунтов большая часть энергии ударной волны воспринимается поровой водой. Степень уплотнения неводонасыщенных грунтов практически полностью определяется сжимаемостью скелета грунта.

Основными параметрами проекта уплотнения грунтов подводными взрывами являются: размеры котлована в плане и его глубина; количество воды, необходимое для замачивания котлована на заданную глубину; глубина воды в котловане перед взрывом; схема размещения и вес зарядов; методы контроля качества и техники безопасности.

На площадках I типа грунтовых условий уплотнение грунтов рекомендуется выполнять подводными взрывами. В этом случае заряды ВВ устанавливаются в воде по сетке через 0,6-1,2 м на расстоянии 0,3-0,4 м от дна котлована. После взрыва уплотняется верхняя часть сжимаемой толщи на глубину до 4-х м.

На площадках со II типом заряды ВВ размещают в скважинах на глубине от 4-х до 12-ти метров. В этом случае происходит уплотнение грунта в нижней части основания. Верхний слой мощностью 2-6 м доуплотняют другими способами.

Уплотнение песчаных грунтов глубинной вибрацией . Рыхлые пески хорошо уплотняются глубинными вибраторами, используемыми для уплотнения бетонной смеси, если в процессе работы вибратора в песок закачивать воду. Включенный вибратор погружается в грунт под действием собственного веса (рис. 9.10.а). Рядом с ним опускается перфорированная труба для подачи в песок воды под давлением 0,4-0,5 МПа. По достижении вибратором необходимой глубины производят его медленный (в течение 10-15 мин) подъём с помощью крана или треноги с лебёдкой. Радиус уплотнения глубинными вибраторами составляет 0,7-0,8 м. При использовании обычной вибробулавы толщина уплотняемого слоя может достигать 10 м. Для увеличения радиуса и глубины уплотнения используют вибропогружатели специальной конструкции (рис. 9.10.б). Для ускорения работ на стрелу иногда навешивают куст из нескольких вибропогружателей.

Размещают проходки вибратора по треугольной сетке, аналогично пробивке скважин под грунтовые сваи. Расстояние между точками уточняют по данным опытного уплотнения.

Уплотнение грунтов понижением уровня подземных вод целесообразно осуществлять в слабых грунтах, способных отдавать воду (илы, ленточные глины, заторфованные супеси и др.). Понижение поземных вод производят путём откачки воды через иглофильтры. При понижении уровня грунтовых вод за счёт снятия взвешивающего давления воды напряжения в скелете грунта существенно возрастают. В случае длительно действующих откачек это приводит к уплотнению слабых грунтов.

Уплотнение грунтов статической нагрузкой с вертикальным дренированием выполняют в слабых водонасыщенных глинистых грунтах, находящихся в текучем и текучепластичном состоянии, илах, торфах. Эти грунты обладают малой водопроницаемостью. Поэтому для уплотнения таких грунтов применяют комбинированный метод, заключающийся в устройстве в толще слабого грунта вертикальных дрен с одновременным нагружением его поверхности статической нагрузкой, роль которой играет грунтовая насыпь. В результате приложенной нагрузки в поровой воде возникает напор, а дрены сокращают пути фильтрации отжимаемой воды. Для обеспечения беспрепятственного отвода отжатой воды на поверхности грунта (под насыпью) устраивают пластовый дренаж (песчаную подсыпку) сообщающийся с дренами (рис. 9.11). Размеры насыпи назначают с таким расчетом, чтобы давление по её подошве превышало давление, передаваемое на слабый грунт проектируемым сооружением.



Рис. 9.11 Технологическая схема уплотнения грунтов статической нагрузкой с вертикальным дренированием

1 - слабый грунт, 2 - дрена, 3 - песчаный пластовый дренаж, 4 - насыпь, 5 - прочный грунт.

Песчаные дрены изготавливают аналогично песчаным сваям, но располагают значительно реже. В последние годы появилось много синтетических инвентарных дрен различной конструкции. Их погружают специальными машинами.

Недостатком глубинного уплотнения статическими нагрузками с вертикальным дренированием является потребность в больших объёмах грунта для отсыпки насыпей, которые после завершения уплотнения приходится частично убирать.