Уплотнение и закрепление грунтовых оснований. Применение песчаных, грунтовых, песчано–гравийных подушек. Определение необходимости уплотнения, закрепления или замены грунта.

Методы уплотнения грунтов подразделяются на поверхностные, когда уплотняющие воздействия прикладываются на поверхности и приводят к уплотнению сравнительно небольшой толщи грунтов, и глубинные при передаче уплотняющих воздействий на значительные по глубине участки грунтового массива.

 

Поверхностное уплотнение производится укаткой, трамбованием, вибрационными механизмами, подводными взрывами, методом вытрамбования котлованов. К методам глубинного уплотнения относятся устройство песчаных, грунтовых и известковых свай, глубинное виброуплотнение, уплотнение статической пригрузкой в сочетании с устройством вертикального дренажа, водопонижение.

Уплотняемость грунтов, особенно глинистых в значительной степени зависит от их влажности и определяется максимальной плотностью скелета уплотненного грунта r_{d, max} и оптимальной влажностью W_O. Эти параметры находятся по методике стандартного уплотнения грунта при различной влажности 40-а ударами груза весом 215 Н, сбрасываемого с высоты 30 см. Оптимальную влажность глинистых грунтов, уплотняемых трамбованием, ориентировочно можно принимать равной W_O=W_р+(0, 01…0, 03), а укаткой W_O=W_р (где W_р - влажность на границе раскатывания). Поверхностное уплотнение глинистых грунтов может применяться при коэффициенте водонасыщенности S_r< 0, 7, песчаных и крупнообломочных при любой степени влажностьи.

За уплотненную зону h’_com принимают толщу грунта, в пределах которой плотность скелета грунта не ниже заданного в проекте или допустимого ее минимального значения.

Песчаные сваи применяются для уплотнения сильносжимаемых водонасыщенных глинистых грунтов, рыхлых песков, заторфованных грунтов на глубину 18…20 м.

В качестве материала свай используют крупные и средней крупности пески.

Песчаные сваи устраивают посредством погружения в слабый грунт пустотелых металлических труб диаметром 300…400 мм с инвентарным самораскрывающимся наконечником с помощью свайного молота или вибратора, поэтапным заполнением снизу-вверх образовавшейся полости песком с последующим уплотнением его методом «свая в сваю». Готовые сваи достигают в диаметре 600…700 мм.

Сваи размещают обычно в шахматном порядке.

Грунтовые сваи применяются для улучшения строительных свойств просадочных макропористых и насыпных глинистых грунтов при степени влажности S_r=0, 3…0, 7 на глубину до 20 м.

Метод заключается в устройстве вертикальной полости в основании, которая затем засыпается местным грунтом с послойным уплотнением. В результате образуется массив уплотненного грунта, характеризующийся повышенной прочностью и более низкой сжимаемостью. Устройство грунтовых свай в просадочных грунтах позволяет устранить их просадочные свойства.

Уплотнение оснований грунтовыми сваями производится двумя методами, отличающимися по способу устройства полости.

В первом методе в уплотняемом массиве пробивают ударным снарядом скважины. Диаметр скважины в зависимости от применяемого оборудования составляет от 0, 4 до 1 м при диаметре зоны уплотнения 1, 4…3, 6 м.

Второй метод основан на использовании для глубинного уплотнения грунтов энергии взрыва. Заряд ВВ массой 5…12 кг размещают гирляндой в интервале глубин 3…12 м в пробуренных или пробитых скважинах диаметром 60…80 мм, располагаемых на расстоянии 4…10 м одна от другой. После взрыва заряда образуется вертикальная полость диаметром 500…600 мм.

Засыпка скважины выполняется местным лессовым или глинистым грунтом при влажности близкой к оптимальной. Грунт засыпается порциями по 0, 25…0, 3 м³ с послойным уплотнением трамбующим снарядом в виде параболоидного клина диаметром 280…320 мм и весом 3, 5 кН, сбрасываемым с высоты 2, 5…3 м. Грунт в скважине должен быть уплотнен до удельного веса нре менее 17, 5 кН/м³.

Грунтовые сваи располагают в шахматном порядке в вершинах равнобедренных треугольников на расстоянии (между осями свай)

L=0, 95× d× (r_{d, com}/(r_{d, com}-r_d)),

где d – диаметр грунтовой сваи;

r_d и r_{d, com} – соответственно значения плотности скелета естественного грунта основания.

Известковые сваи применяются для глубинного уплотнения водонасыщенных заторфованных или глинистых грунтов.

В толще пробуривают скважину диаметром 320…500 мм. Если грунт не сохраняет вертикальные стенки скважин, то используют ту же технологию, что и при устройстве песчаных свай. Скважины заполняют негашеной комовой известью. Известь засыпают таким образом, чтобы при извлечении обсадной трубы толщина слоя извести в нижней части трубы составляла не менее 1 м и уплотняют трамбовкой 3…4 кН.

Уплотнение грунтов при применении известковых свай происходит в основном в результате того, что негашеная комовая известь при взаимодействии с поровой водой гасится и в процессе гашения увеличивается в объеме, что приводит к увеличению диаметра сваи на 60…80%. Кроме того, при гашении извести происходит большое выделение тепла и температура тела сваи достигает 300 ⁰C. При этом происходит частичное испарение поровой воды, в результате чего уменьшается влажность грунта и ускоряется уплотнение.

При взаимодействии негашеной комовой извести с грунтом происходит также физико-химическое закрепление грунта в зонах, примыкающих к поверхности сваи, и увеличиваются прочностные и деформационные характеристики грунтов. Обычно после устройства известковых свай по поверхности отсыпают слой из местного грунта толщиной 2…3 м, уплотняемый тяжелыми трамбовками.

Уплотнение известковыми сваями относится к одному из самых дешевых способов улучшения свойств слабых водонасыщенных оснований.

 

Уплотнение укаткой. Этот метод применяется при послойном возведении грунтовых подушек, планировочных насыпей, земляных сооружений, при подсыпке оснований под полы. Уплотнение укаткой производится самоходными и прицепными катками на пневматическом ходу, гружеными скреперами, автомашинами, тракторами, а для уплотнения несвязных грунтов исполтьзуются виброкатки и самопередвигающиенся вибромашины. Уплотнение достигается многократной проходкой уплотняющих механизмов (от 6 до 12 раз).

Уплотнение трамбующими машинами. Этот способ применяют для уплотнения грунтов в стесненных условиях – при устройстве обратных засыпок котлованов, траншей, засыпок пазух, щелей с использованием самоходных трамбующих машин и самопередвигающихся механизмов ударного и виброударного действия.

Уплотнение тяжелыми трамбовками. Уплотнение производится свободным сбрасыванием с помощью крана-экскаватора с высоты 5…10 м трамбовок диаметром 1, 2…3, 5 м и весом 25…150 кН. Имеется опыт применения сверхтяжелых трамбовок весом более 400 кН, сбрасываемых с высоты до 40 м. Уплотнение производится до определенной степени плотности, выражаемой коэффициентом уплотнения – отношением заданного значения плотности скелета к его максимальному значению k_com=r_{d, com}/r_{d, max}. При

этом k_com обычно принимают в пределах 0, 92…0, 98.

 

 

⇐ Предыдущая9101112131415161718Следующая ⇒

Поделиться: