Технология уплотнения уложенного грунта

Значение. Производится при устройстве насыпей, планировке площадок, выполнении обратных засыпок, устройстве оснований под полы. Сжимаемый грунт уплотняют для исключения просадок в будущем, что может привести к деформированию и разрушению опертых на грунт конструкций (отмосток, полов, дорожных покрытий и т.п.).

Вид продукции. Грунт, уплотненный до заданной плотности (объемной массы).

Материалы. Разрыхленные грунты I–III групп, немерзлые.

Техника: катки кулачковые; катки вибрационные; катки пневматические; механические, гидравлические и электрические трамбовки (на базе крана); ручные электро- и пневмотрамбовки (при малых объемах, стесненных условиях).

Технологии: естественное уплотнение временем, укатка катками, уплотнение трамбовками, гидровибрационное уплотнение.

Разработанный (разрыхленный) грунт, отсыпанный без уплотнения в выемку или в отвал, под действием собственного веса, атмосферных воздействий и иных факторов с течением времени самоуплотняется (консолидируется), возвращаясь в первоначальное естественное состояние. В зависимости от рода грунта и внешних факторов время консолидации может составить от 3 до 20 и более лет. Практически эта технология уплотнения используется лишь при возведении насыпей гидравлическим способом. В основном, в строительстве используются различные силовые (динамические) способы уплотнения, которые позволяют получить фактическую плотность грунта до 80–95% от естественной плотности.

Уплотняющая техника обеспечивает небольшую глубину эффективного уплотнения до 300–500 мм (в отдельных случаях до 1000 мм), поэтому процесс ведется послойно, попеременно с отсыпкой (рис. 2.54). При этом техника может проходить по одному следу 2–4 раза. Для повышения производительности отсыпанный грунт увлажняют. При отсыпке грунта самосвалами и разравнивании бульдозером возможна организация движения груженых машин последовательными полосами по отсыпанному грунту, что обеспечивает нормальное уплотнение слоя до 200 мм без применения иной техники.

Уплотнение катками выполняется при больших объемах работ на свободном пространстве: планировка площадок, возведение насыпей. В зависимости от рода грунта и условий производства работ используются кулачковые, пневмоколесные и вибрационные катки. Катки также могут быть прицепными (рис. 2.54, а-г) и самоходными (рис. 2.54, д).

Кулачковые прицепные катки применяются для уплотнения связных (глинистых) грунтов. Используются катки массой до 5,0–20,0 т, обеспечивающие ширину уплотняемого слоя 2,0–3,0 м толщиной 0,2–0,3 м при 8–10 проходках по одному следу. При этом оптимальная влажность отсыпанного грунта составляет 20–25 %. Для несвязных грунтов кулачковые катки не применяются, т.к. кулачки сильно разрыхляют поверхностный слой.

Рис. 2.54. Катки для уплотнения грунтов: а – кулачковые прицепные; б, в – на пневмошинах прицепные; г – вибрационный прицепной; д – самоходный на пневмошинах

Пневматические прицепные (полуприцепные) и самоходные катки имеют по 3–5 резиновых колес на 1–2 осях. Они применяются для уплотнения песчаных и глинистых грунтов. Эффективность уплотнения таких катков выше у кулачковых за счет более длительного воздействия колес на участок грунта. Используются катки массой 8,0–30,0 т, которые обеспечивают толщину уплотняемого слоя 0,25–0,40 м при ширине полосы 2,0–2,5 м после 5–6 проходок по одному следу.

Вибрационные прицепные и самоходные катки применяются для уплотнения глинистых и песчаных грунтов. Рабочим органом виброкатка являются один или два гладких вальца, на раме которых установлен мощный вибратор с приводом от двигателя катка или от дополнительного двигателя. Эти катки при массе 2–5 т уплотняют слой грунта толщиной 0,2–0,5 м при ширине полосы 1,0–1,5 м после 3–4 проходок по одному следу. Приведенные параметры характеризуют высокую эффективность виброкатков по сравнению с кулачковыми и пневматическими катками. Для повышения производительности отсыпанный грунт увлажняют (рис. 2.55).

Рис. 2.55. Увлажнение грунта на рабочей карте: 1 – бульдозер; 2 – автосамосвал; 3 – гибкий шланг; 4 – насадка с вентилем; 5 – временный водопровод; 6 – тройник с вентилем; 7 – конус отсыпки

Трамбующие плиты на гибком подвесе экскаватора или крана массой 1,0–7,0 т размером 1,0х1,0 м обеспечивают уплотнение отсыпанного грунта на глубину до 1,5 м при одном ударе (рис. 2.56, б). Недостатком данной технологии является быстрый износ техники при сбросах плиты (отрицательный удар). 

Трамбующие машины на базе гусеничных тракторов (рис. 2.56, в) имеют трамбующие плиты массой 1,0–2,0 т размером 1,0х 1,0 м, расположенные сзади трактора. Уплотнение на глубину 0,8–1,2 производится свободным или принудительным падением плиты за 3 удара по одному следу.

Рис. 2.56. Машины для уплотнения грунтов трамбованием: а – гидротрамбовка на колесном тракторе; б – электротрамбовка на стреле крана (экскаватора) для стесненных условий работы; в – механическая трамбующая плита на тракторе; г – ручные электротрамбовки

Уплотнение грунта выполняется при глинистых комковатых грунтах, при отсыпке слоя большой толщины (0,5–1,0 м); при выполнении обратных засыпок (траншей и пазух котлованов) в стесненных условиях; при небольших объемах работ.

Пневмо- и электротрамбовки как сменное оборудование экскаватора используются для уплотнения обратных засыпок в стесненных условиях при значительном объеме работ (рис. 2.56, б).

Ручные пневмо- и электротрамбовки (рис. 2.56, г) применяются при выполнении малых объемов работ и при работе в естественных условиях.

Гидровибрационные установки используются для уплотнения больших объемов песчаных грунтов в обратных засыпках. Способ основан на воздействии на грунт вибрации с одновременным увлажнением уложенного грунта (рис. 2.57, а). Рабочий орган погружается постепенно до заданной глубины и постепенно извлекается, обеспечивая уплотнение грунта сразу на всю расчетную толщину засыпки.

Особым процессом является уплотнение откосов больших земляных сооружений: плотин, дамб, набережных. Здесь используются кулачковые прицепные катки, перемещаемые по откосу лебедкой или ходом трактора (рис. 2.57, г), а также цепные экскаваторы поперечного копания, оборудованные электротрамбовками (рис. 2.57, в).

Рис. 2.57. Специальные методы уплотнения грунта: а – гидровибрационный; б – каток на подвесе крана; в – трамбовка на экскаваторе поперечного копания; г – каток на канате трактора

Сдача земляных сооружений. При сдаче всех сооружений предъявляется (проверяется) исполнительная схема, где должны быть указаны:

- привязки (местоположение сооружения относительно осей или опорных точек в плане);
- размеры (длина, ширина) и отметки (глубина, высота);
- коэффициент откоса т (для безопасного ведения последующих работ).

Кроме того, в зависимости от вида возводимого сооружения дополнительно проверяются следующие параметры земсооружения.

Для котлованов:

- проводится освидетельствование дна котлована геологом проектной организации на соответствие фактических характеристик грунта их проектным значениям;
- на момент сдачи дно котлована не должно быть «проморожено».

Для траншей:

- продольный уклон дна траншеи (для канализации, теплотрассы и т.п.).

Для насыпей и обратных засыпок:

- степень уплотнения грунта лабораторным (сравнение фактической плотности с проектной) или полевым (по усилию внедрения штыря плотномера в грунт) способом.

Техника безопасности процесса

Должны быть выполнены все организационные мероприятия.

Все выемки должны быть огорожены и снабжены сигнальными надписями, в темное время – сигнальными лампами.

Через траншеи в необходимых местах должны быть устроены переходные мостики или временные переезды.

Для спуска в котлованы и траншеи должны быть устроены лесенки.

Не допускается перегружать бровки траншей и котлованов грунтом, материалами, техникой, т.к. это может привести к обрушению грунтового откоса.

Запрещено нахождение людей в зоне действия строительной техники (экскаваторов, бульдозеров, катков и т.п.).

При расположении земляного сооружения вблизи подземных коммуникаций перед началом процесса вызывают представителей владельцев коммуникаций и работы на этом участке ведутся в их присутствии.

При выполнении работ специальными методами: разработка грунтов гидромеханизацией или взрывом; огневое, электрическое или химическое оттаивание мерзлых грунтов – мероприятия по безопасности процесса осуществляются по соответствующим инструкциям. 

Источник: Технология строительных процессов. Снарский В.И.