Глубинное уплотнение грунтов реферат

Обновлено: 08.07.2024

Глубинное уплотнение производят на всю глубину слабого слоя или на всю глубину сжимаемой толщи, влияющей на осадку. Этот способ чаще всего применяется при уплотнении рыхлых мелких и пылеватых песков, в том числе с прослойками и линзами связных пылевато-глинистых грунтов и илов.

Глубинное динамическое уплотнение.Уплотнение рыхлых грунтов производят вибробулавами, взрывами, с помощью электроискровых импульсов и другими способами.

Вибробулавами уплотняют водонасыщенный песчаный грунт на глубину до 10 м. Если влажность недостаточна, в грунт по перфорированной трубе, погружаемой рядом с вибратором, подается вода (рисунок 3.4).

Глубинные водонасыщенные рыхлые песчаные грунты можно уплотнять при помощи камуфлетных взрывов зарядов аммонита весом 20–50 Н. Взрывы производят с 2–3-кратной повторностью. Другие методы еще не нашли широкого применения.

Устройство песчаных свай.Слабые глинистые грунты, рыхлые и слабые мелкие и пылеватые пески, в том числе с прослойками и линзами глинистых грунтов и илов, можно уплотнить песчаными сваями до глубины, на которой давление от сооружения становится допустимым для нижележащих слоев в их естественном состоянии.

Рисунок 3.4 – Гидровиброуплотнитель для песчаных грунтов

Песчаные сваи не являются прочными несущими стержнями, а являются лишь средством уплотнения и улучшения грунтов основания. Сваи в плане размещают в шахматном порядке (рисунок 3.5). На уплотненном основании фундамент возводят как на естественном. Порядок проектирования следующий:

1) определяют характеристики грунта по данным изысканий;

2) производят пробное уплотнение грунта и определяют коэффициент пористости е, модуль деформации Е и расчетное сопротивление R, испытывают основание штампом площадью не менее 4 м 2 . Среднее значение коэффициента пористости после уплотнения принимают: для песков мелких – 0,55–0,70, песков пылеватых – 0,60–0,75, суглинков и глин – 0,65–0,85;

3) определяют значение площади уплотненного основания

где l и b – соответственно длина и ширина фундамента, м.

Число рядов свай принимают не менее 3, при этом центры крайних рядов свай должны выступать за грани фундамента не менее чем на 1,5d (d – диаметр инвентарной трубы);

4) устанавливают расстояние L между сваями из условия, чтобы грунт приобрел проектную плотность во всем уплотняемом массиве:

где е и е_с –коэффициенты пористости грунта соответственно до и после уплотнения;

5) определяют число свай:

где А_с и А – соответственно площадь уплотняемого основания и сечение сваи, м 2 .

Изготавливают песчаные сваи в инвентарных обсадных трубах (рисунок 3.6) диаметром 400–500 мм с закрывающимся башмаком в нижней части. Погружают инвентарные трубы в грунт свайными молотами или вибропогружателями. После погружения обсадной трубы ее заполняют песком на 1 м выше уплотняемой поверхности и заливают водой до уровня верха песка. Затем включают вибратор и постепенно поднимают обсадную трубу. При этом башмак раскрывается, и водонасыщенный песок под действием вибрации вытекает в скважину с одновременным уплотнением.

Рисунок 3.6 – Оборудование для устройства песчаных свай: 1 – инвентарная труба; 2 – отверстие для засыпки песка; 3 – вибропогружатель; 4 – стальная труба; 5 – створки; 6 – кольцо

Рисунок 3.5 – Схема основания, уплотненного песчаными сваями

Уплотнение грунтов грунтовыми сваями.Грунтовые сваи применяются для уплотнения просадочных грунтов. Изготовление скважины осуществляется за счет вытеснения грунта в стороны при забивке инвентарной сваи. Такая свая состоит обычно из металлической трубы d = 273 мм и инвентарного башмака диаметром 300 мм. Заполнение скважины всегда производится местным грунтом оптимальной влажности с послойным уплотнением трамбовками массой до 3 т.

Обычно грунт становится непросадочным при плотности сухого грунта r_d > 1,6 т/м 3 . Из-за сложности контроля за процессом уплотнения, в проектах предусматривают плотность сухого грунта до r_d = 1,65–1,75 т/м 3 .

Ширина зоны уплотненного грунта в плане должна выступать за контур фундамента во все стороны не менее 0,1b, где b – ширина фундамента, но не менее 0,5 м. Тогда площадь уплотняемого основания, м 2 ,

где l и b – длина и ширина фундамента; – ширина полосы уплотненного грунта вокруг фундамента.

Для грунтов, у которых просадки проявляются при незначительных давлениях, принимают = 0,2b, а при II типе просадочной толщи – не менее 0,5 величины этой толщи.

Уплотнение просадочных грунтов замачиванием.Для уплотнения лессовых и лессовидных грунтов на площадке бурят скважины, которые засыпают песком, а в песок подают воду до тех пор, пока не произойдет замачивание грунта на всю глубину. Под действием собственного веса грунт в нижней части просадочной толщи постепенно уплотняется, теряя свои просадочные свойства (деградация грунта). Грунт в верхней части остается недоуплотненным, и выполняется его поверхностное уплотнение трамбованием. Возможно предварительное замачивание совместно с глубинными взрывами.

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.

Рис. 9.6 Оборудование для устройства песчаных свай а - схема установки, б - самораскрывающийся наконечник инвентарной трубы. 1- инвентарная труба, 2 - отверстие для загрузки песка, 3 - вибропогружатель, 4 - стальная труба, 5 - шарнирные створки, 6 - теряемое кольцо.

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:

где е_ни 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.

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 замачиваниемосновывается 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 взрывамизаключается 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.

Рис. 9.10 Технологическая схема глубинного уплотнения грунтов глубинной вибрацией 1- трос, 2- граница уплотнения, 3- вибратор, 4- труба для подачи воды, 5- вибропогружатель, 6- трубчатая штанга, 7- ребра.

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 водцелесообразно 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 дренированиемвыполняют 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.

На тему: Поверхностное и глубинное уплотнение грунта

Выполнил: Бейшеналиев Азамат
гр.ЭУН-1-11
Проверила: Таалайбекова А.

Уплотнение грунтов – этоискусственное 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 и проникновения мелких частиц в промежутки между крупными под действием прилагаемых к грунту механическихусилий. Уплотнение грунтов производится главным образом для обеспечения их заданной плотности и, следовательно, уменьшения величины и неравномерности последующей осадки оснований и земляных сооружений. При уплотнении грунтов повышается их прочность, уменьшаются сжимаемость и фильтрационная способность. При уплотнении водонасыщенных грунтов происходит отжатие воды из пор грунта. Степень уплотнениягрунтов 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 железно-дорожном строительстве, при выполнении земляных работ, связанных с вертикальной планировкой застраиваемых территорий, призасыпке 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. Уплотнений снований выполняется с целью повышения их прочности и снижения осадок зданий и сооружений. Обычно уплотнениюподлежат недоуплотненные макропористые сжимаемые грунты, к которым относят: лессовые просадочные, рыхлые песчаные, слабые глинистые и некоторые другие виды грунтов.
Различают поверхностное и глубинное уплотнение грунтов. При поверхностном уплотнении грунтов применяют катки дорожные, трамбующие машины, виброплиты и т.п. Глубинное Уплотнение грунтов производится спомощью вертикальных песчаных дрен, свай, гидровиброуплотнением и другими способами. Поверхностное уплотнение грунтов производят при оптимальной влажности грунта. Если природная влажность грунта меньше оптимальной, его предварительно увлажняют. Для контроля качества уплотнения грунтов осуществляют статическое и динамическое зондирование грунтов, а также отбор образцов грунта из уплотнённого слояс целью исследования его прочностных, деформационных и фильтрационных свойств.

Подготовка оснований под фундаменты состоит из ряда процессов, цель которых — обеспечить на заданной отметке контакт основания с подошвой фундамента по всей его поверхности и довести несущую способность грунта основания до проектной.
Основными процессами при подготовке основания являются подчистка днакотлованов и траншей, уплотнение основания и (при необходимости) увлажнение или осушение грунта в ходе его уплотнения.
Подчистку дна котлованов выполняют по всей их площади бульдозером, который вслед за экскаватором срезает оставленный (недобранный) им грунт.
Оси стен и углы на их пересечениях фиксируют колышками, отметку верха которых определяют по нивелиру. Грунт, находящийся выше поверхностиколышка, при подчистке срезают вручную.
Ведя механизированную подчистку в котлованах, грунт срезают ниже проектной отметки и подсыпают до верха колышков песком.
Если основание сформировано из слабых естественных или насыпных грунтов, можно увеличить их несущую способность поверхностным (на глубину 1,5. . 2 м) или глубинным (более 2 м) уплотнением.
.

Наибольшее влияние на выбор методов производства работ, устойчивость земляных сооружений оказывает прочность и разрыхляемость грунтов, а также угол их естественного откоса. Прочность грунта характеризуется степенью сил сцепления между его частицами. Величина сцепления частиц в нескальных грунтах меняется в зависимости от степени влажности грунта. По ЕНиР все грунты делятся на группы в зависимости от трудоемкости их разработки, способов производства и применяемых машин и механизмов. Так, по трудоемкости разработки вручную и буровзрывным способом все грунты делят на 2 группы, разрабатываемые одноковшовыми экскаваторами — на 6 групп, бульдозерами — на 3 группы и т. д.

Содержание работы

Введение ……………………………………………………………………
3
1
Технологический процесс уплотнения грунтов ……………………
5
2
Машины и оборудование для уплотнения грунтов ………………..
15
3
Контроль качества уплотнения грунта …………………………….
17
Заключение …………………………………………………………..….
20
Список использованной литературы ………………………………….
21

Файлы: 1 файл

019.doc

Министерство образования и науки России

Учреждение высшего профессионального образования и Сибирская Государственная Автомобильно-Дорожная Академия (СИБАДИ)

на тему: Механизация уплотнения грунтов

группы АДБ – 12ZD1

проверила: Александрова Н.П.

Технологический процесс уплотнения грунтов ……………………

Машины и оборудование для уплотнения грунтов ………………..

Контроль качества уплотнения грунта …………………………….

Список использованной литературы ………………………………….

Из многих факторов, влияющих на технологию производства и стоимость земляных работ, основными являются физические и механические свойства грунтов. Грунтами в строительстве называют горные породы и почвы, представляющие собой сложное тело, состоящее из минеральных частиц и органических примесей. Грунтовый скелет состоит из песчаных, пылеватых и глинистых частиц, содержание которых, выраженное в процентах, характеризует состав и свойства грунта. Скальные грунты состоят из каменных горных пород различной крепости и пористости.

К основным физическим свойствам грунтов относятся: удельная и объемная масса, плотность (степень заполнения объема грунта твердым веществом), влажность, влагоемкость (водопоглощаемость), пористость, угол естественного откоса, водопроницаемость н угол внутреннего трения.

Основными механическими свойствами грунтов являются: прочность, твердость (сопротивление прониканию твердого тела), пластичность (способность грунта под действием внешних сил изменять свои размеры и форму без образования трещин), размываемость (способность оказывать сопротивление разрушающему действию воды) и разрыхляемость.

Нормы уплотнения грунтов для различных сооружен ий характеризуются коэффициентом стандартного уплотнения грунтов. Устойчивость грунтовых откосов характеризуется углом естественного откоса грунта и зависит от сцепления его частиц между собой. Угол естественного откоса грунта в значительной степени зависит от его влажности.

Устойчивость грунта, часто определяет безопасность работы землеройных машин в, отношении оползней.

1 Технологический процесс уплотнения грунтов

Важнейшим технологическим процессом при строительстве земляного полотна является уплотнение, которое обеспечивает требуемую прочность и устойчивость грунтов. От качества работ по уплотнению зависят фактические значения модуля упругости, угла внутреннего трения и сцепления, и, следовательно, способность конструкции дорожной одежды сохранять прочность в течение заданного срока службы.

В грунтах, обладающих низкой плотностью, при воздействии транспортных нагрузок накапливаются остаточные деформации. Недостаточно уплотненные грунты отличаются неоднородностью, меньшей плотностью, имеют просадки, что приводит к нарушению ровности проезжей части дорог. С увеличением плотности грунта снижается его водопроницаемость. Чем плотнее грунт, тем меньше диапазон изменения влажности грунта под воздействием атмосферных явлений и соответственно меньше вероятность морозного пучения.

Обследования и диагностика автомобильных дорог показывают, что одной из причин преждевременных повреждений является недостаточная плотность грунта земляного полотна. Это относится ко всем участкам дорог, расположенным на земляном полотне и в насыпях и в выемках. По этим причинам уплотнению подлежат как насыпные грунты, так и основания насыпей и поверхностные слои грунтовых оснований в выемках. Уплотнение земляного полотна является обязательным, и это требование зафиксировано действующими строительными нормами и правилами и технологическими регламентами по строительству земляного полотна автомобильных дорог [1, 2, 3].

Уплотнение грунтов окупается экономией, достигаемой за счет уменьшения толщины дорожной одежды, уменьшения затрат на ремонт автомобильной дороги и снижения транспортных расходов.

Принципиальный подход к определению требуемой плотности грунта состоит в том, чтобы в результате уплотнения плотность стала такой, при которой не будет происходить накопления остаточных деформаций земляного полотна от действующих повторных расчетных нагрузок и изменений влажности грунта. Увеличение плотности грунта до требуемых значений обеспечивает стабильность основных параметров прочности грунта, делает их мало изменяющимися под влиянием сезонных колебаний температуры и влажности.

На основе элементарного представления о грунте как о трехфазной системе, без учета его структурных особенностей, применяют следующее выражение для единичного объема грунта:

где δ - плотность скелета грунта, г/см3;

Y - плотность минеральных частиц, г/см3;

W - массовая доля влажности грунта, %;

V - объем воздуха, %;

1 - единичный объем грунта (1 см 3 ).

Отсюда плотность грунта:

Значение Y изменяется в узких пределах: для супесчаных грунтов Y = 2,65-2,55 г/см3, для глинистых и пылеватых супесчаных грунтов Y = 2,68; для тяжелых суглинистых и тяжелых глинистых Y = 2,7; для суглинистых Y = 2,6. Наибольшая плотность соответствует пористости грунта в диапазоне 4-6 % (6 % для песчаных и супесчаных грунтов, 5 % для пылеватых супесчаных, суглинистых и глинистых и 4 % - для тяжелых суглинистых и пылеватых глин).

Процесс уплотнения состоит в вытеснении воздуха из пор грунтов, отжатия воды и уменьшения толщины водных пленок, что достигается механическим воздействием уплотняющих машин. Отжатие воды из грунта происходит медленно и не играет заметной роли в уплотнении из-за малого времени воздействия нагрузок при уплотнении машинами. Поэтому в процессе уплотнения при фактической влажности происходит главным образом удаление воздуха.

Для получения наиболее плотной структуры необходимо, чтобы влажность грунта была такой, при которой объем защемленного воздуха находится в указанных выше пределах: 4-6 %. При этом образуются наиболее прочные гидратные оболочки, обеспечивающие минимальную фильтрацию и наименьшее разбухание грунта, а следовательно, и наивысший возможный модуль упругости. Если влажность грунта ниже, то есть объем пор, занятый воздухом, выше указанной величины, не создается устойчивой структуры и при увлажнении грунт легко разбухает и тем больше, чем выше влажность. При недостаточной плотности, наоборот, доуплотняется и дает осадку. Модуль упругости в обоих случаях падает. При повышении влажности грунта в процессе уплотнения часть пор заполняется водой, вытесняющей воздух. Структура грунта становится неустойчивой, особенно при ударном уплотнении, а модуль упругости уменьшается.

Принято считать, что для каждого грунта существуют оптимальные влажность и плотность, зависящие от его минералогического и гранулометрического состава. Оптимальная влажность соответствует определенной работе, затраченной на уплотнение грунта. Эта работа определяется массой катка и числом его проходов или массой уплотняющего груза, высоты его падения и числа ударов. Большей работе по уплотнению соответствует меньшая оптимальная влажность. На рис. 2.4 показано, как меняются плотность и оптимальная влажность для разных значений работы по уплотнению. С некоторым приближением можно считать, что оптимальная влажность близка к максимальной молекулярной влажности, то есть влажности, при которой вся вода в грунте находится в связанном состоянии.

Экспериментально оптимальную влажность определяют с помощью прибора стандартного уплотнения Союздорнии по ГОСТ 22733-2002, последовательно определяя стандартную плотность при переменных значениях влажности грунта. Влажность соответствующую максимальной плотности считают оптимальной.

В южных районах, где естественная влажность ниже, следует предварительно увлажнять грунт или увеличивать работу по уплотнению для достижения требуемой плотности.

Ориентировочные значения влажности, %, для наиболее распространенных грунтов приведены ниже:

супеси легкие и тяжелые 9-15

суглинки легкие 12-18

тяжелые и тяжелые пылеватые суглинки 14-20

пылеватые и тяжелые пылеватые супеси, легкие пылеватые суглинки 15-22

глины пылеватые и песчанистые 16-26

глины жирные 20-30

Содержание воздуха при стандартной плотности для разновидностей грунтов в среднем составляет: супесь - 8. 10 %, тяжелый суглинок - 3. 4 %, суглинок - 4. 5 %, глина - 4. 6 %.

Требования к уплотнению грунта и назначение необходимой плотности устанавливают в соответствии с уровнем напряженного состояния конструкции земляного полотна. При этом учитывают, что верхняя часть насыпи, иногда называемая рабочим слоем, испытывает динамические напряжения от транспортных средств и в наибольшей мере подвержена воздействию атмосферных явлений. Эти напряжения затухают с глубиной. Другая часть напряжений в земляном полотне, вызываемая собственным весом насыпи наоборот увеличивается с глубиной. Таким образом, в средней части насыпи уровень напряжений и соответственно требования к плотности грунта ниже, чем в верхней и нижней.

Pиc. 1. Изменение оптимальной плотности и оптимальной влажности при разном уплотнении:

1 - стандартное уплотнение (СССР); 2-усиленное уплотнение (США); 3 - линия нулевых пор

Требуемую плотность грунта определяют обычно по следующей формуле:

где δ_тр - требуемая плотность, г/см 3 ;

δ_ст - максимальная плотность по прибору стандартного уплотнения, г/см 3 ;

К_укл - коэффициент уплотнения, устанавливаемый по СНиП 2.05.02-85.

Коэффициент уплотнения регламентируется строительными нормами в зависимости от категории дороги, типа дорожной одежды, дорожно-климатической зоны и конструкции земляного полотна.

Уплотнение грунта осуществляют одним из следующих способов: укаткой, трамбованием и вибрированием. В зависимости от способа уплотнения средства для уплотнения разделяют на катки, трамбующие машины или плиты и виброплиты или виброплощадки. Возможны комбинированные средства в виде виброкатков, оказывающих наряду со статическим воздействием также вибрационное действие на грунт.

Катки для уплотнения грунтов могут быть прицепными, полуприцепными и самоходными. Перемещение прицепных и полуприцепных катков осуществляют специальными тягачами или тракторами.

Наиболее распространенными уплотняющими машинами в дорожном строительстве являются прицепные и самоходные катки. Для уплотнения грунтов применяют чаще всего следующие разновидности катков: гладковальцовые, кулачковые и вибрационные. Катки с гладкими вальцами применяют для уплотнения связных и малосвязных грунтов, слоями не более 0,25 м.

При выполнении земляных работ в зимнее время и при необходимости уплотнения грунта, содержащего мерзлые комья, применяют решетчатые катки, которые измельчают такие комья и уплотняют грунт. Решетчатые катки применяют также для уплотнения сухих комковатых грунтов.

Трамбование является универсальным способом уплотнения, пригодным для большинства грунтов. Его применяют для уплотнения грунтовых оснований, существующих насыпей, а также при уплотнении насыпного грунта в стесненных условиях. Посредством трамбования можно уплотнять грунт слоями большой толщины. Трамбование позволяет достигать плотности грунта выше максимальной стандартной. Этот способ допускает уплотнение грунта с влажностью выше и ниже оптимальной. Трамбование можно использовать для уплотнения прочных комковатых грунтов, в том числе и крупнообломочных. При уплотнении слоев большой толщины (1-2 м), а также для достижения плотности грунта выше стандартной максимальной плотности используют свободно падающие с высоты 2-6 м трамбующие плиты массой 2-15 т.

Вибрационное уплотнение применяют для уплотнения крупнообломочных, песчаных и других малосвязных грунтов. Одномерные пески эффективно уплотняются только вибрированием. Прицепными и самоходными виброкатками массой 4-5 т рекомендуют уплотнять грунт слоями 0,40-0,50 м, катками с большей массой можно уплотнять песчаные грунты на глубину 0,6-0,8 м. В табл. 1 приведены сводные данные по условиям применения различных способов уплотнения.

Таблица 1 – Сводные данные по условиям применения различных способов уплотнения

Читайте также: