Основания и фундаменты транспортных сооружений: Электронный учебник, страница 67

          Конструктивную систему из армогрунта часто рассматривают как армированный бетонный монолит. Для более точного определения напряжённого состояния конструкций из армогрунта их рассчитывают методом конечных элементов.

9. 2  Механические методы уплотнения грунтов

          Механические методы улучшения оснований основаны на уплотнении грунтов с доведением их свойств до значений, гарантирующих устойчивость и допустимую осадку возводимых сооружений. Для уплотнения слабых глинистых, рыхлых песчаных, насыпных и просадочных грунтов применяются следующие методы:

     поверхностное уплотнение - в пределах деформируемой зоны основания или её части, уплотняющее воздействие прикладывается с поверхности грунта;

     глубинное уплотнение – в пределах всей толщи рыхлых, грунтов основания, уплотняющее воздействие прикладывается по всей глубине массива или по её части.

9. 2. 1  Поверхностное уплотнение грунтов

          Поверхностное уплотнение применяется в целях:

- увеличения плотности грунта;

- обеспечения равномерной осадки зданий;

- уменьшения водопроницаемости глинистых грунтов в основании сооружений.

          Поверхностное уплотнение свежеотсыпанных дисперсных грунтов или  в естественном их залегании, может быть достигнуто различными способами                       (рис. 9.4).

 

Рис. 9.4 Способы поверхностного уплотнения грунтов и типы используемого оборудования

      Взаимосвязь между способом уплотнения (уплотняющим оборудованием) и глубиной уплотнения грунта представлена в таблице 9.2.

 Толщина уплотняемого слоя грунта                        Таблица 9.2                                        

Используемое оборудование	Толщина уплотняемого слоя, м
Пневматические трамбовки	0,1-0,2
Катки  гладкие	0,1-0,25
Катки кулачковые	0,2-0,35
Пневмокатки	0,5-0,7
Виброплиты	0,3-0,8
Виброкатки	0,7-1,0
Катки с падающим грузом (8-17 кН)	1,2-1,4
Тяжелые трамбовки (20-30 кН)	1,5-2,0
Тяжелые трамбовки (45-50 кН)	2,5-3,0
Тяжелые трамбовки (100 кН)	5,5-6,0

      Уплотнение грунтов укаткой может применяться для всех видов несвязных и связных грунтов при большом фронте работ, обеспечивающем достаточную маневренность механизмов. Эффективность уплотнения грунтов укаткой зависит, в основном, от их вида, влажности и типа применяемых механизмов. В зависимости от требуемой мощности уплотняемого слоя укатку можно производить тяжелыми гладкими, кулачковыми или пневматическими катками. В зависимости от числа проходок и веса катка грунт уплотняется на глубину до 50-70 см. Лучше всего уплотняются крупнообломочные грунты, а также песчаные и  пылевато-глинистые грунты при их оптимальной влажности.

      Вибрационное уплотнение особенно эффективнодля несвязных разнозернистых грунтов. При уплотнении вибрацией и виброударами на грунт передаются колебательные и ударные воздействия, в результате чего происходит более плотная укладка грунта. Для уплотнения небольших объёмов песчаного или рыхлого насыпного глинистого грунта слоями толщиной 10-15 см применяют легкие механические трамбовки и площадные вибраторы. Виброкатки и передвижные виброплиты обеспечивают глубину уплотнения до 1 м. Связные грунты к вибрации  слабочувствительны.

      Уплотнение тяжелыми трамбовками. Способ поверхностного уплотнения тяжёлыми (массой 2,5-10 т) падающими трамбовками, сбрасываемыми кранами-экскаваторами с высоты 3,5-10 м может применяться  для уплотнения всех видов дисперсных неводонасыщенных грунтов в их природном залегании, а также вновь отсыпаемых грунтов. Однако наиболее часто он применяется для ликвидации просадочных свойств лёссовых грунтов.  Мощность уплотняемого слоя зависит от диаметра, веса и высоты сбрасывания трамбовки, о также плотности, влажности и структурной прочности уплотняемых грунтов и может составлять от 2 до 8 м. В пределах большей части уплотненного слоя просадочные свойства полностью ликвидируются, а в остальной его части  значительно уменьшаются.

      Режим и эффективность трамбования грунтов устанавливается экспериментально, путём опытного их уплотнения при различной влажности. По результатам опытного уплотнения строятся графики зависимости понижения уплотняемой поверхности от числа ударов. По графикам назначается количество ударов трамбовкой по одному месту, необходимых для достижения расчётного  “отказа”. Отказ соответствует такому количеству ударов, после которого осадка уплотняемой поверхности от каждого последующего удара происходит на одну и ту же величину. Уплотнение обычно признается целесообразным, если понижение трамбуемой поверхности превышает 5 см для песчаных и 8 см для глинистых грунтов. В зависимости от коэффициента пористости грунта в природном состоянии и глубины уплотнения величина понижения трамбуемой поверхности может достигать 40-60 см.

      Грунты при уплотнении должны иметь оптимальную влажность (близкую к пределу раскатывания). При меньшей влажности грунтов котлован перед трамбованием замачивают. Уплотнение начинают не ранее чем через 12 часов после полного поглощения воды грунтом. По окончании работ верхний разрыхленный слой грунта доуплотняется легкими ударами трамбовки при сбрасывании ее с высоты 0,5-1 м. Уплотняемый слой должен выходить за наружные грани фундамента не менее чем на 0,3 м.

      Фундаменты на грунтах, уплотненных тяжёлыми трамбовками, рассчитывают как на двухслойном основании. Прочностные и деформационные характеристики уплотнённого слоя определяются по результатам испытаний.

      Достоинствами поверхностного уплотнения грунтов природного сложения с помощью тяжёлых трамбовок являются возможность уплотнять любые (связные или несвязные) грунты, а также фактически нулевая материалоемкость. К недостаткам традиционно относятся низкая производительность труда, высокая степень изнашивания тросов и лебёдок, значительные динамические воздействия на существующие здания и сооружения.