Уплотнение грунтов. Выбор уплотняющих машин. Планировка и крепление откосов

При проведении опытного уплотнения в акте необходимо указать следующие данные:

• при поверхностном уплотнении трамбованием — размеры, вес и число проходов трамбующей машины по одному следу;
• при поверхностном уплотнении укаткой — величину отсыпаемых слоев и режим работы механизмов;
• при вытрамбовывании котлованов — размеры трамбовки и режим работы механизмов, а при вытрамбовывании котлованов с уширенным основанием дополнительно указывают размеры уширения;
• при глубинном уплотнении грунтовыми сваям — характеристику применяемого оборудования, общий объем и объем отдельных порций грунта, засыпаемого в скважины, толщину верхнего недоу плотненного слоя грунта и способ его ликвидации;
• при уплотнении грунтов замачиванием — расход воды на 1 м2 замачиваемой площади, время замачивания, диаметр и глубину скважин, толщину верхнего недоуплотненного слоя грунта и способ его уплотнения

При устройстве оснований способом поверхностного уплотнения грунтов тяжелыми трамбовками необходимо выполнять следующие требования:

• отрывку котлованов и траншей вести отдельными участками, размеры которых назначают в зависимости от производительности механизмов из расчета сохранения оптимальной влажности грунта в открытом котловане на период трамбования;
• в пределах отдельных участков грунт следует уплотнять циклами с последовательным переходом от следа к следу. При различной глубине заложения фундаментов уплотнение грунта следует начинать с более высоких отметок;
• по окончании поверхностного уплотнения верхний взрыхленный слой грунта должен дополнительно уплотняться ударами трамбовки с высоты 0,5-1 м;
• уплотнение грунта трамбованием в зимнее время допускается при талом состоянии грунта и естественной влажности.

При устройстве оснований способом отсыпки в котлованах грунтовых подушек (послойной отсыпки грунта с последующим уплотнением, укаткой или трамбованием) необходимо соблюдать следующие требования:

• толщина отсыпаемых слоев должна приниматься в зависимости от данных, полученных при опытном уплотнении;
• грунт для устройства грунтовой подушки должен иметь оптимальную влажность;
• отсыпка каждого последующего слоя разрешается только после проверки качества уплотнения и получения удовлетворительных результатов по предыдущему слою;
• устройство грунтовых подушек в зимнее время допускается из талых грунтов с содержанием мерзлых комьев размером до 15 см не более 15% от общего объема при среднесуточной температуре воздуха не ниже — 10°С\ При понижении температуры в процессе работы подготовленные, но не уплотненные участки котлована следует укрывать теплоизоляционными материалами или рыхлым сухим грунтом. Отсыпка грунта на промороженный слой не допускается.

Устройство оснований способом трамбования котлованов под отдельно стоящие фундаменты должно выполняться с соблюдением следующих требований:

• трамбование котлованов надо выполнять сразу на всю глубину без изменения положения направляющей штанги трамбующего механизма;
• доувлажнение грунта следует производить от отметки дна котлована на глубину не менее полуторной ширины котлована;
• в зимнее время оттаивание мерзлого грунта следует производить на всю глубину промерзания в пределах площадки, стороны которой равны полуторным размерам сторон котлована;
• в трамбовывание в дно котлована щебня, гравия, крупного песка для создания уширенного основания (если это предусмотрено проектом), производят сразу после вытрамбовывания котлована.

Устройство оснований способом глубинного уплотнения грунтов с использованием грунтовых свай должно выполняться с соблюдением следующих требований:

• проходка скважин должна осуществляться при естественной влажности грунта с использованием преимущественно ударных снарядов массой не менее З т при высоте сбрасывания 0,8-1,2 м. Устройство скважин в зимнее время следует выполнять после проходки бурением;
• устройство скважин взрывным способом допускается, если влажность грунта находится на пределе раскатывания; скважины надо устраивать через одну, а пропущенные — только после засыпки и послойного уплотнения ранее пройденных;
• перед засыпкой каждой скважины, полученной взрывом, следует замерять ее глубину; при обнаружении завала высотой до 1,5 м он должен быть уплотнен ударами трамбующего снаряда; если завал более 1,5 м, надо пройти новую скважину;
• для уплотнения грунта в скважинах следует применять станки, обеспечивающие возможность использования грунтов с отклонением от оптимальной влажности в пределах от +0,02 до -0,06.
• При отрицательной температуре воздуха скважины набивают талым грунтом.

Устройство оснований способом уплотнения грунтов предварительным замачиванием, в том числе с применением энергии глубинных взрывов, должно выполняться с соблюдением следующих требований:

• планировку дна котлованов надо выполнять срезкой грунта;
• уровень воды в котловане должен поддерживаться в пределах 0,3-0,8 м;
• нивелирование марок для наблюдения за осадкой должно производиться не реже 1 раза в 5-7 дней..За условную стабилизацию осадки принимается осадка менее 1 см в неделю;
• глубину замачивания устанавливают по результатам определения влажности грунта через 1 м по глубине на всю просадочную толщину;
• при отрицательных температурах воздуха предварительное замачивание должно производиться с сохранением дна затапливаемого котлована в талом состоянии и подачей воды под лед;
• взрывные работы выполняют непосредственно после завершения замачивания массива грунта, не оставляя невзорванных зарядов.

            Ниже приводятся ориентировочные значения оптимальной влажности, %, для различных грунтов:

• пески мелкие и пылеватые ………. 8...14средства для уплотнения грунтов
• супеси:
• легкие и тяжелые .............................. 9...15
• пылеватые.......................................... 16...20
• суглинки:
• легкие    ..... ........................................ 12...18
• пылеватые   .... ..........................….....15...22
• тяжелые и тяжелые пылеватые... 14...20
• глины:
• пылеватые..................................... ....16...26
• жирные...............................................20...30
• черноземы суглинистые  .............20...25

Оптимальную влажность практически можно получить увлажнением сухих или подсушиванием излишне влажных грунтов. При уплотнении грунтов, влажность которых отличается от оптимальных, необходимо уменьшить толщину уплотняемого слоя и увеличить время работы средств уплотнения.

Машины для уплотнения  грунтов

Свежеуложенный грунт в земляном сооружении должен быть уплотнен во избежание самопроизвольного изменения геометрической формы и просадок. Для понижения водопроницаемости земляного сооружения применяют искусственное уплотнение грунтов.

Способ уплотнения грунтов и число приложений нагрузки зависят от свойств грунта: связности, влажности, гранулометрического состава, требуемой степени уплотнения.

Для уплотнения связных и малосвязных грунтов применяются укатка и трамбование, для несвязных грунтов — укатка и вибрация.

По принципу действия машины, применяемые в строительстве для уплотнения грунта, разделяются на машины статического, ударного действия и вибрационные.

По способу передвижения грунтоуплотняющие машины делятся на прицепные и самоходные.

К машинам статического действия относятся прицепные и самоходные катки.

Прицепные катки могут быть гладкими и кулачковыми (225). Более интенсивное уплотнение производят последние. Такие катки могут создавать давление до 75 кГ/см2.

Тяжелые прицепные кулачковые катки изготовляют с двумя дышлами для работы на насыпях челночным способом с перецепкой. В этом случае необходимость в устройстве съездов с насыпи для разворота катка отпадает.

Секционный полуприцепной пневмокаток (226) является более совершенной машиной для уплотнения грунта. Каток представляет собой прицепную упряжную раму, с которой шарнирно соединены отдельные металлические сварные секции, заполняемые балластом. Каждая секция опирается на колесо с пневматической шиной. Секция имеет два донных люка с крышками для разгрузки балласта. В вертикальном направлении секции могут перемещаться независимо друг от друга. Это обеспечивает постоянную передачу давления каждым колесом на грунт. Вертикальное перемещение секций относительно друг друга может достигать 300 мм. Буксировку загруженного балластом катка выполняют одноосным тягачом. Выпускаются пневмоколесные катки и прицепными, буксируемыми трактором. Имеется конструкция прицепного катка, секции которого выполнены из железобетона. Выпускаются катки весом 10, 25 и 42 т.

К недостаткам прицепных секционных катков следует отнести то, что они не могут производить работу челночным способом; при работе на насыпях для их разворота необходимо устраивать съезды и пандусы. Самоходный каток на пневмошинах (227) имеет преимущество перед прицепным катком в том, что он может перемещаться по узким s насыпям челночным способом.

Рабочим органом самоходного катка являются передние управляемые 7 и задние ведущие 13 пневмоколеса. Их размещают так, чтобы следы колес одной оси перекрывали промежутки между следами колес другой оси. Таким образом получается сплошная полоса укатываемого грунта. 

Управляемые передние колеса 7 смонтированы на общей оси, концы которой заделаны в поперечины прямоугольной рамы 6, балансирно сочлененной с бугелем 5. Вертикальный шкворень 4 бугеля сидит в гнезде основной рамы / катка.

Самоходный пневмо-каток У-365 имеет вес (с балластом) 17,5 т, задт них колес 4 шт., передних— 3 шт. Ширина укатываемой полосы 2,6 м. Мощность двигателя 105 л. с. Скорость рабочего хода 3—4 км/ч _ и транспортного — до   24,7 км/ч.

Работа машин ударного действия основана на сбрасывании трамбующей плиты на грунт или нанесении удара падающим грунтом по плите, лежащей на грунте.

Простейшим, но малопроизводительным устройством для ударного уплотнения грунта трамбованием является чугунная или железобетонная плита, подвешиваемая к подъемному канату экскаватора, оборудованного стрелой драглайна. Опорная поверхность плиты имеет форму круга или квадрата площадью около 1 м2. Плита присоединяется к канату при помощи трех-четырех цепей. Необходимо иметь в виду вредное воздействие динамических нагрузок на механизмы и конструкцию экскаватора, возникающих при трамбовании плитой. Поэтому к указанному способу трамбования прибегают только в крайних случаях, при отсутствии других, более совершенных механизмов, или когда последние по каким-либо причинам не могут быть применены.

Трамбующая машина Д-471А (228) самоходная, смонтирована на базе гусеничного трактора /. Рабочий орган машины состоит из двух трамбующих плит 11, перемещающихся по направляющим штангам 9 с подвижными удлинителями 10. Плиты подвешены на канатах 7, свободные концы которых закреплены на барабанах полиспастного механизма 3. Входной вал редуктора 2 соединен с валом двигателя трактора. На выводном валу редуктора закреплен кривошипный механизм, который поднимает и сбрасывает трамбующие плиты. Направляющие блоки канатного полиспаста расположены на конструкции, состоящей из передних стоек 4, компенсатора 5, задних стоек 8 и стяжек 6.

Для уменьшения скорости перемещения машины предусмотрен ходоуменьшитель.

Дизель-трамбовочная машина ЦНИИС-РРМЗ (229) смонтирована на гусеничном тракторе Т-100ГП. Рабочим органом машины являются дизель-трамбовки 5, закрепленные в вертикальном положении на раме 10, и плиты 8, шарнирно связанные с рамой трактора 1. Для подъема и опускания рамы 10 служит полиспаст 4, тяговый канат которого закреплен на барабане лебедки 9. Неподвижные блоки полиспаста расположены на конструкции 2, 3.

Запуск трамбовок выполняется гидроподъёмником 6. Для обслуживания трамбовок предусмотрена рабочая площадка 7.

В передней части машины на толкающих брусьях 11 размещается бульдозерный отвал 13 с планировочной плитой 12, служащие для разравнивания свеженасыпанного грунта перед двигающейся дизель-трамбовочной машиной и уравновешивания машины.

Для уменьшения скорости хода трактора до 80—200 м/ч в механизме перемещения предусмотрен ходоуменьщитель. Производительность трамбующих машин 150—300 м3/ч, толщина уплотняемого слоя до 1 м. Вибрационные машины. Грунтоуплотняющие вибрационные машины выпускаются в виде прицепных виброкатков, самопередвижных, навесных и подвесных виброплит и вибротрамбовок.

Прицепной виброкаток (230) состоит из металлического пустотелого валка 3, внутри которого встроен вибратор, приводимый в действие при помощи клиноременной передачи 5 от двигателя внутреннего сгорания 4, смонтированного на раме 6.

Для предохранения рамы от воздействия вибрации между осями валка и подшипниками рамы размещены резиновые амортизаторы. Рама присоединяется к трактору при помощи дышла 2 и сцепного устройства /.

Главным параметром характеристики   виброкатка является общий вес в тоннах. Типажом машин предусмотрен выпуск прицепных вибро-катков с общим весом 3, 6 и 12 т. Глубина уплотнения на песчаных грунтах за два — четыре прохода до 0,5—0,6 м.

Виброплиты представляют собой металлический поддон с установленными на нем одним или двумя вибраторами направленного действия. При работе вибраторов происходит уплотнение грунта и одновременное самостоятельное перемещение виброплиты в заданном направлении. Перемещение плиты достигается соответствующей установкой дебалансов вибраторов. Суммарная возбуждающая сила является результирующей центробежных сил противоположно вращающихся пар дебалан-сов. При направлении силы строго вертикально машина вибрирует на месте, а при направлении силы под.углом к вертикали машины — перемещается по грунту под воздействием горизонтальной составляющей возбуждающей силы.

На 231 изображена вибрационная самопередвигающаяся машина, основными узлами которой являются: плита /, двигатель 3, вибратор 4, коробка передач 6, редуктор 7, амортизирующая   подвеска 5.