Уплотнение грунта. Методы.

Общее описание

Механические методы закрепления грунтов дают возможность уплотнять дисперсные грунты внешними нагрузками - давлением, ударами, вибрацией.

Устройство искусственных оснований посредством уплотнения подразделяется на поверхностное уплотнение и глубинное.

Поверхностное уплотнение выполняется - трамбованием, укаткой, подводными взрывами и пр..

При глубинном уплотнении устраивают песчаные, грунтовые сваи, выполняют глубинное виброуплотнение или уплотнение статической нагрузкой вместе с устройством вертикального дренажа. Бывает достаточно произвести водопонижение массива грунтов основания для эффективного уплотнения.

Уплотнение выполняют до определенного отказа, величина которого зависит от вида и физического состояния грунтов и от способа уплотнения. Один из важных факторов (характеристика) влияющих на величину уплотняемости грунта - оптимальная влажность, которая определяется в лабораторных условиях. Эта характеристика особенно важна для пылевато-глинистых грунтов.

Оптимальная влажность грунта является целевым значением влажности при выполнении строительно-монтажных работ, т.е. влажность грунтового массива стараются привести к близким значениям к оптимальной влажности, посредством подсушки (водопонижения) или увлажнения грунтового массива.

Требования к проектам

При разработке проектной документации на устройство уплотняемых оснований как правило оговаривают:

данные о нагрузках на основание;
геометрические параметры уплотняемого (искусственного) массива или слоя;
для однородных грунтов указывается степень уплотнения - требуемая плотность сухого грунта;
для разнородных слоев назначают коэффициент уплотнения грунта;
технологию работ, толщину уплотняемых слоев, тип уплотняющего оборудования;
требования к подготовительным работам;
рекомендации к опытному уплотнению - в полевых или лабораторных условиях;
требования к геотехническому мониторингу.

Уплотнение укаткой - выполняется катками и самоходными установками, скреперами, тракторами. Уплотнение грунтов укаткой ведется на небольшую глубину с послойным возведением в среднем, по 6 - 12 циклов укатки на один слой.

Уплотнение трамбующими машинами - этот метод применяется как правило, в стесненных условиях (возведение обратных засыпок, возведение вблизи подземных конструкций). Подразделяют трамбующие машины ударного действия, вибрационные и виброударные. Машины и механизмы ударного действия эффективны для всех типов и видов грунтов, другие механизмы - только для песчаных грунтов.

Уплотнение тяжелыми трамбовками - выполняется железобетонными трамбовками массой до 15т., посредством свободного сбрасывания трамбовки краном с высоты до 10м, по 2-4 раза на след.

В последние годы стали применять особо тяжелые трамбовки массой до 80-100т, использование которых позволяет уплотнять массив лессовых пород на глубину до 3.5м и более.

Метод эффективен для всех видов грунтов.

Уплотнение подводными взрывами - выполняется на площадках строительства в затопленных котлованах со слоем воды до 2-х метров. Суть заключается в использовании энергии взрыва, который производится зарядами весом 0.5-1.5 кг, размещенных с шагом до 1.5м. При этом уплотнение грунта происходит на глубину до 4м.

Вытрамбовывание котлованов - производится сбрасыванием в один и тот же участок земли трамбовки с формой будущего фундамента, например трапециевидной сваи. В сформированную таким образом полость устанавливают арматурный каркас и заполняют бетоном, в результате чего получается фундаментная конструкция. Котлованы вытрамбовываются под разный тип фундаментов - ленточные прерывистые, отдельно стоящие и пр.. Часто для дополнительного упрочнения основания в дно котлованов втрамбовывают жесткий материал - щебень или гравий.

Песчаные сваи - с помощью этого метода увеличивается плотность массива грунта и увеличивается дренирование грунтовых вод, что способствует ускорению процесса консолидации водонасыщенных глинистых оснований. Суть методики состоит в том, что в массив грунта погружается инвентарная труба с закрытым концом специальной заглушкой, после погружения происходит удаление заглушки и труба заполняется песчано-гравийной смесью или песком, затем происходит извлечение обсадной трубы с вибрированием, таким образом, что песок остается в толще грунта. После этого возможно повторение всего цикла, в результате чего толщина песчаных свай увеличивается до 80см, а плотность окружающего массива грунта значительно возрастает. Устройство песчаных свай производится по решениям предусмотренных в проектной документации.

Грунтовые сваи - выполняются в предварительно пробуренных скважинах или в вытрамбованных полостях, которые затем засыпаются грунтом с послойным трамбованием. Засыпку скважины производят как правило, местным грунтом или песком. В некоторых случаях, полость скважины предварительно расширяют и уплотняют энергией взрыва, что увеличивает плотность окружающего массива. Количество скважин для устройства грунтовых свай и расстояние между ними является расчетной величиной и определяется проектом. С помощью такой методики возможно устройство искусственного основания глубиной до 20м. Наибольший эффект достигается при использовании в лессовых грунтах.

Известковые сваи - используют в слабых пылевато-глинистых и заторфованных грунтах. Для устройства известковых свай выполняют бурение скважин диаметром до 500мм которые затем, заполняются негашеной известью. Таким образом, первоначально при погружении извести происходит увеличение скважины и уплотнение окружающего грунта, затем, после вступления в реакцию с водой известь дополнительно увеличивается в объеме до 80%, что приводит к еще большему уплотнению массива. К тому же, при гашении извести водой выделяется тепло и повышается температура тела сваи вплоть до 300 градусов С, что вызывает частичное испарение поровой воды. В случаях устройства скважин в неустойчивых грунтах, при которых происходит обрушение стенок скважин, применяются технологии используемые при устройстве песчаных свай.

Глубинное виброуплотнение - используют в массивах грунтов с рыхлыми песками природного залегания. Для этого в массив погружают вибраторы (вибробулавы) и подают импульс, после чего в результате вибрации, частицы песка приходят в движение и перераспределяются в более компактном виде. Часто, для повышения эффективности процесса, в зону вибрирования, подают воду (гидровиброуплотнение). Таким образом плотность массива может быть доведена до оптимальных значений, а общая высота уплотняемой толщи достигать 20 метров.

Предварительное уплотнение оснований статической нагрузкой - выполняется отсыпкой (пригрузкой) насыпи мощностью необходимой для создания напряжений под подошвой соизмеримого с напряжениями под фундаментами будущего здания. Таким образом, этот способ используется для строительства невысоких, малоэтажных зданий, или плоскостных сооружений - дорог, резервуаров и пр.. Недостаток этого метода заключается в том, что требуется длительное время для завершения процессов стабилизации осадок массива основания.

Уплотнение грунта водопонижением - этот метод эффективен для оснований сложенных мелкими и пылеватыми песками. Для этого используют иглофильтровальные установки или эжекторные иглофильтры (для пылевато-глинистых грунтов), которые позволяют понизить уровень грунтовых вод до глубины 25м. Для пылевато-глинистых грунтов с особо низким коэффициентом фильтрации (менее 0.1 м/с) применяется электроосмос - система иглофильтров катодов и анодов. При пропускании через массив грунта постоянного электрического тока происходит движение воды от анода к катоду, что обеспечивает увеличение коэффициента фильтрации в 10-100 раз. Снижение уровня грунтовых вод приводит к уплотнению грунтового массива.

Уплотнение грунта, как метод преобразования свойств грунтов, позволяет снижать пористость, увеличивать плотность грунта, формировать новые структурные связи, что увеличивает прочностные и деформационные характеристики грунта.

Наша организация предлагает комплексные работы по подготовки проектной и рабочей документации по разработке мероприятий по уплотнению грунтов оснований фундаментов.

РАЗРАБОТКА ДОКУМЕНТАЦИИ НА СТРОИТЕЛЬСТВО

Более полную информацию по разработке документации по усилению фундаментов вы можете получить позвонив нам по телефону + 7 (499) 350-23-58, или оставив заявку по форме или по электронной почте.