Уплотнение грунтов. Выбор уплотняющих машин. Планировка и крепление откосов

 

 

Министерство сельского хозяйства Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Саратовский государственный аграрный университет имени Н.И. Вавилова»

Пугачевский филиал

 

 

 

 

 

 

 

 

 

РЕФЕРАТ

По дисциплине: «ПМ 01 Организация и производство работ по строительству объектов природообустройства»

На тему: « Уплотнение грунтов. Выбор уплотняющих машин. Планировка и крепление откосов.»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Подготовила:

Студентка группы

ПОТ-19401

Дроздецкая Яна

 

Проверила:

Преподаватель

Горбатенко Н. А.

 

 

 

 

 

Пугачев, 2014 г.

 

 

 

 

 

СОДЕРЖАНИЕ:

 

 

1. Уплотнение грунтов

 

 

2. Способы уплотнения

 

 

3. Машины для уплотнения  грунтов

 

 

4. Список литературы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Уплотнение грунтов

Уплотнение грунтов — искусственное преобразование свойств грунтов в строительных целях без коренного изменения их физико-химического состояния; представляет собой процесс взаимного перемещения частиц грунта, в результате которого увеличивается число контактов между ними в единице объёма вследствие их перераспределения под действием прилагаемых к грунту механических усилий. Один их методов технической мелиорации грунтов.

Механизм уплотнения

Уплотнение грунтов обычно протекает как процесс вытеснения из них газообразной (воздуха) и жидкой фазы (воды), вследствие чего происходит сближение твердых частиц и грунт, состоящий из трех фаз (твердая, жидкая — поровый раствор, газ) переходит в состояние, близкое к двух фазной системе — грунтовой массе; при максимальном уплотнении грунт содержит не более 3-5 % воздуха. Наибольшее уплотнение достигается при оптимальной для каждого грунта влажности.

Область применения

Уплотнение грунтов производится для обеспечения их заданной плотности и уменьшения величины и неравномерности последующей осадки оснований и земляных сооружений. При уплотнении грунтов увеличивается их прочность, уменьшается сжимаемость и фильтрационная способность. Степень уплотнения грунтов оценивается по объемной масса его скелета: уплотненным называется (условно) грунт объемная масса скелета которого 1,6 т/м3. Уплотнение грунтов получило распространение в гидротехническом, автодорожном, железно-дорожном строительстве, при выполнении земляных работ, связанных с вертикальной планировкой застраиваемых территорий, при засыпке котлованов и траншей после устройства фундаментов, прокладке подземных коммуникаций и т. д. Весьма эффективно уплотнение грунтов при подготовке оснований на неоднородных (по сжимаемости) насыпных, просадочных и водонасыщенных глинистых грунтах.

 

 

Методы

Для уплотнения грунтов применяют: укатку, трамбование, вибрирование, гидравлический способ (намыв), уплотнение лессовых грунтов замачиванием, сейсмоуплотнение (уплотнение взрывами), а также сочетание двух способов: например, вибрирование с трамбованием (виброудар), вибрирование с нагнетанием воды (гидровиброуплотнение) и т. п. Весьма эффективно для уплотнения слабых грунтов применение т. н. грунтовых свай и т. н. гранулометрических добавок. При поверхностном уплотнении грунтов применяют катки дорожные, трамбовочные машины, вибраторы, виброплиты и т. п. Глубинное уплотнение грунтов производят при оптимальной влажности; если естественная влажность грунта меньше оптимальной, его предварительно увлажняют. Контроль качества уплотнения грунтов осуществляют статическим и динамическим зондированием, а также отбором образцов из уплотненного слоя с целью исследования его прочности, деформационных и фильтрационных свойств.

Уплотнение грунтов производится главным образом для обеспечения их заданной плотности и, следовательно, уменьшения величины и неравномерности последующей осадки оснований и земляных сооружений. При У. г. повышается их прочность, уменьшаются сжимаемость и фильтрационная способность. При уплотнении водонасыщенных грунтов происходит отжатие воды из пор грунта. Степень уплотнения грунтов оценивается плотностью грунта, т. е. объёмной массой его скелета (высушенного грунта). Уплотнённым называется (условно) грунт, объёмная масса скелета которого равна не менее 1,6 т/м3.

         Уплотнение грунтов получило распространение в гидротехническом, автодорожном и ж.-д. строительстве, при выполнении земляных работ, связанных с вертикальной планировкой застраиваемых территорий, при засыпке котлованов и траншей после устройства фундаментов, прокладки подземных коммуникаций и т.п. Весьма эффективно уплотнение грунтов при подготовке оснований под здания и сооружения, возводимые на неоднородных (по сжимаемости) насыпных, просадочных и водонасыщенных грунтах.

         Различают  поверхностное и глубинное уплотнение грунтов При поверхностном Уплотнение грунтов. применяют катки дорожные, трамбующие машины, и т.п. Глубинное Уплотнение грунтов производится с помощью вертикальных песчаных дрен, свай, гидровиброуплотнением и др. способами. Поверхностное Уплотнение грунтов производят при оптимальной влажности грунта. Если природная влажность грунта меньше оптимальной, его предварительно увлажняют. Для контроля качества Уплотнение грунтов осуществляют статическое и динамическое зондирование грунтов, а также отбор образцов грунта из уплотнённого слоя с целью исследования его прочностных, деформационных и фильтрационных свойств.

Качество уплотнения грунта обусловливается прежде всего его гранулометрическим составом, исходной влажностью, видом и техническими характеристиками грунтоуплотняющих машин, правильной организацией их работы. Как уже отмечалось, наилучшие результаты уплотнения достигаются при оптимальной влажности грунта (зависит от его гранулометрического состава).

Для уменьшения сил сцепления и повышения эффекта уплотнения грунтов требуется либо высушить грунт до влажности 2 — 3 %, либо наоборот, увлажнить до значений оптимальной влажности. Второй путь наиболее рационален и широко применяется в практике. Уплотняемость грунтов различного гранулометрического состава в значительной степени зависит также от характера внешнего воздействия, оказываемого на него уплотняющим средством.

Способы уплотнения

Различают четыре способа уплотнения: трамбование, укатка, вибрирование и вибротрамбование.

1. Вибрирование используется для уплотнения песчаных грунтов, в которых отсутствуют или ничтожно малы силы сцепления.

Колебания минеральных частиц, вызванные виброустановками, обеспечивают наиболее плотную их укладку. На качество уплотнения оказывает существенное влияние не только гранулометрический состав грунта, но и характеристики виброуплотнителей, такие как частота и амплитуда колебания, площадь опорной части, масса.

Толщина слоя, уплотняемого современными вибрационными машинами, составляет 30 — 50 см. Технологическая схема виброуплотнения грунта такая же, как и при трамбовании, — челночная или спирально-кольцевая.

В настоящее время большое распространение в практике строительства получили уплотняющие машины комбинированного действия — вибротрамбующие, виброкатки и др. Их главное преимущество состоит в сочетании таких положительных качеств, как увеличение импульса силы и продолжительности ее воздействия на уплотняемый грунт. Так, например, вибротрамбовки двойного и тройного действия обеспечивают уплотнение грунта до значений 1,0 — 1,1 естественного состояния при толщине слоя до 100 — 120 см.

2. 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.

3. Трамбование производится трамбующими плитами массой 1-=2 т, сбрасываемыми с высоты 1 — 2 м с помощью крана. Данный способ применяется для уплотнения главным образом связных грунтов, обладающих явно выраженной пластической деформативностью, однако может быть получен эффект и при уплотнении песчаных грунтов. Машины типа Д-471 имеют две плиты, поочередно сбрасываемые с помощью шатунно-кривошипного механизма.

4. Укладка грунта в земляные сооружения по времени совмещена с его разработкой и осуществляется, как правило, этими же машинами (бульдозерами, скреперами, многоковшовыми экскаваторами). Исключение составляет разработка экскаваторами с автомобильной возкой, а также засыпка пазух и траншей. При автомобильной возке грунта и разгрузке его в тело насыпи необходимо производить разравнивание насыпаемых слоев с уплотнением.

Разравнивание производится сначала бульдозерами, а более тщательно — специальными планировочными машинами (автогрейдерами). Благодаря способности рабочего органа машины (отвала) изменять свое положение в любой из трех плоскостей пространства, при разравнивании слоя достигается выдерживание не только его толщины, но и поперечного профиля. Ввиду большого радиуса поворота основной схемой движения автогрейдера является возвратно-поступательная. Наличие угла резания позволяет смещать излишний грунт к середине насыпи.

Отсыпка земляных сооружений может производиться из однородного или разнородного грунта чередующимися слоями. В целях обеспечения естественного отвода от насыпи атмосферных осадков нижележащим слоям из связных грунтов придается уклон до 0,004 в сторону бровки. Дренирующие же грунты отсыпаются горизонтальными слоями от бровки к оси насыпи, для того чтобы обеспечивалась лучшая уплотняемость грунта за счет возникающего «пригруза» на крайних участках. Смешивание в пределах одного слоя грунтов различной фильтрующей способности (например, песок и суглинок) не допускается, так как это приводит к переувлажнению связных грунтов и снижению их несущей способности.

В тех случаях, когда насыпь возводится до высоты 3 м на водо-насыщенных грунтах основания, отсыпка производится от середины насыпи к бровке. Такой порядок определяется более благоприятными условиями для отжатия грунтовой воды из основания. Свыше 3-метровой отметки насыпь отсыпается от краев к середине.

При засыпке пазух фундаментов и траншей с инженерными сетями во избежание нежелательных односторонних боковых нагрузок на конструкции укладка и уплотнение грунта производятся равномерно с обеих сторон от конструктивных элементов.

Надежность функционирования земляных сооружений, в частности насыпей, дамб, перемычек, в решающей степени зависит от тщательности уплотнения грунта. Для большинства насыпей и засыпок пазух коэффициент уплотнения грунтов должен быть 0,90 — 0,98. Уплотнение насыпей за счет движения землеройно-транспортных машин и автосамосвалов позволяет повысить коэффициент уплотнения грунта с 0,76 до 0,85 (в отдельных случаях до 0,90), что явно недостаточно для достижения безусадочной его работы.

Качество уплотнения грунта обусловливается, прежде всего, его гранулометрическим составом, исходной влажностью, видом и техническими характеристиками грунтоуплотняющих машин, правильной организацией их работы. Как уже отмечалось, наилучшие результаты уплотнения достигаются при оптимальной влажности грунта (зависит от его гранулометрического состава).

Для уменьшения сил сцепления и повышения эффекта уплотнения грунтов требуется либо высушить грунт до влажности 2 — 3 %, либо наоборот, увлажнить до значений оптимальной влажности. Второй путь наиболее рационален и широко применяется в практике. Уплотняемость грунтов различного гранулометрического состава в значительной степени зависит также от характера внешнего воздействия, оказываемого на него уплотняющим средством.

Уплотнение просаленных грунтов.

Способы уплотнения просадочных грунтов для устройства оснований зданий и сооружений, включая поверхностное уплотнение тяжелыми механизмами, уплотнение с устройством грунтовых подушек, трамбование котлованов, уплотнение грунтовыми сваями и уплотнение предварительным замачиванием, определяются проектом.

Опытное уплотнение производят для всех разновидностей применяемых грунтов не менее чем при трех значениях их влажности, в том числе влажности на границе раскатывания, а также увеличенной и уменьшенной на 20%. После уплотнения грунта на опытном участке определяют плотность и влажность уплотненного грунта на двух горизонтах, соответствующих верхней и нижней частям уплотненного слоя.

При опытном трамбовании после каждых двух ударов трамбовки замеряют понижение дна котлована. Нивелирование выполняют по верху трамбовки в двух диаметрально противоположных точках. В центре опытного котлована для контрольного определения размеров уплотненной зоны отрывают шурф на глубину, равную двум диаметрам или двойной ширине основания трамбовки, с отбором проб грунта по глубине и в сторону от центра через 0,25 м.