Поверхностное уплотнение грунтов

Поверхностное уплотнение грунтов применяется для устройства грунтовых подушек, устранения просадочных свойств макропористых грунтов, улучшения прочностных свойств и уменьшения сжимаемости грунтов.

Уплотнение грунтов ведется при оптимальной влажности w_opt, для чего добавляется количество воды, т, на 1 м³ грунта:

где w_opt – оптимальная влажность в долях единицы; w – естественная влажность грунта перед увлажнением; r_d – плотность грунта в сухом состоянии.

Оптимальная влажность принимается равной: для песка – 0,07–0,11; для супеси – 0,09–0,14; для суглинка – 0,13–0,19; для глины – 0,18–0,24. В тех случаях, когда w > w_opt, грунт перед уплотнением подсушивают.

Уплотнение грунтов тяжелыми трамбовками.Такой способ уплотнения применяется для грунтов со степенью влажности S_r £ 0,6. Крупнообломочные грунты могут уплотняться при любой влажности. Для уплотнения грунтов используют металлические или железобетонные трамбовки массой от 2 до 10 т и более, подъем и сбрасывание которых производят с высоты 4–8 м и более. При этом создается слой уплотненного грунта 1,5–6 м (таблица 3.2).

Таблица 3.2 – Толщина уплотняемого слоя грунта

Уплотняющие машины и снаряды	Мощность уплотняемого слоя, м
Пневматические трамбовки Катки: гладкие кулачковые Виброкатки Катки с падающим грузом массой 0,8–1,7 т Виброплиты Тяжелые трамбовки массой, т: 2–3 4,5–5	0,1–0,2 0,1–0,25 0,2–0,35 0,4–1,2 1,0–1,5 0,2–0,6 1,5–2,0 2,5–3,0 5,5–6,0

Мощность достаточно уплотненного слоя, м, можно приближенно определить по формуле

где d₀ – диаметр рабочей поверхности трамбовки, м; k – коэффициент уплотняемости, принимаемый: для: песка – 1,55, супеси – 1,45, просадочных грунтов – 1,2–1,3, насыпного глинистого грунта – 1,2, глины природного сложения – 1.

При этом необходимо добиться, чтобы плотность сухого грунта на нижней границе уплотненного слоя была не меньше значений, приведенных в таблице 3.3.

Таблица 3.3 – Минимальные значения плотности сухого грунта на нижней границе уплотненного слоя

Грунты	r_d, т/м³
Пески Супеси Суглинки и глины в зависимости от I_L Лессовые просадочные	1,6 1,65 1,55–1,75 1,6

Вытрамбовывание котлованов.Данный метод устройства фундаментов применяется обычно при строительстве легких каркасных зданий на просадочных, насыпных и других, преимущественно связных, грунтах при степени влажности S_r < 0,7 и нагрузках на фундаменты примерно до 3 МН.

Котлованы под фундаменты заданной глубины вытрамбовываются сбрасыванием трамбовок массой 1,5–10 т с высоты 5–10 м. Чаще всего трамбовки имеют форму усеченной пирамиды или более сложной конфигурации. Так, например, при строительстве цехов ПО «Коралл» в г. Гомеле были использованы фундаменты в вытрамбованных котлованах с вытрамбованными в нижней части коническими сваями. Вытрамбовывание производилось специальными штампами (рисунок 3.3) с применением сваебойного копра.

Последовательность работ следующая: снимается почвенно-растительный слой, производится вытрамбовывание котлована заданного размера, в котлован укладывается бетонная смесь с устройством стакана для колонны. В основании образуется зона уплотненного грунта с плотностью в сухом состоянии r_d = 1,6–1,9 т/м³.

При слабых грунтах в котлован может втрамбовываться щебень, в результате чего образуется уширение, что ведет к увеличению несущей способности основания.

Укатка грунтовЭтот способ применяют при послойной укладке грунтов. Толщина уплотняемого слоя указана в таблице 3.2. По каждому слою каток делает до 8–10 проходов. Для уменьшения объемов работ за счет повышения эффективности укатки грунт уплотняют при оптимальной влажности. Определить оптимальную влажность можно экспериментально, уплотняя образцы при различной влажности ручным трамбованием, или по формуле

где w_P – влажность на границе пластичности (раскатывания); Dw – изменение влажности, принимаемое в пределах 0,01–0,03.

В ходе уплотнения контролируют влажность и плотность сухого грунта и уточняют количество проходок катка.

Рисунок 3.3 – Вид штампа для вытрамбовывания котлована

Поверхностное уплотнение грунтов вибрированием.Этот способ применяется при послойном уплотнении песчаного или рыхлого насыпного связного грунта. Масса средств для виброуплотнения может колебаться от 0,25 до 20 т. Толщина уплотняемого слоя в зависимости от вида оборудования указана в таблице 3.2. Уплотнение ведется до почти полного прекращения остаточного оседания поверхности грунта (до «отказа»).