Полезное:
Как сделать разговор полезным и приятным
Как сделать объемную звезду своими руками
Как сделать то, что делать не хочется?
Как сделать погремушку
Как сделать так чтобы женщины сами знакомились с вами
Как сделать идею коммерческой
Как сделать хорошую растяжку ног?
Как сделать наш разум здоровым?
Как сделать, чтобы люди обманывали меньше
Вопрос 4. Как сделать так, чтобы вас уважали и ценили?
Как сделать лучше себе и другим людям
Как сделать свидание интересным?
Категории:
АрхитектураАстрономияБиологияГеографияГеологияИнформатикаИскусствоИсторияКулинарияКультураМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОхрана трудаПравоПроизводствоПсихологияРелигияСоциологияСпортТехникаФизикаФилософияХимияЭкологияЭкономикаЭлектроника
Поверхностное и глубинное уплотнение грунтов
1.1. Общие положения
Уплотнение грунтов производится укаткой, трамбованием, вибрацией, виброударами, взрывами, статической нагрузкой от собственного веса грунта, а также от дополнительной пригрузки.
При укатке на грунт передается наклонное давление, складывающееся из вертикального от собственного веса механизма и горизонтального, возникающего за счет тягового усилия. Наиболее эффективным для уплотнения грунта является наклонное давление, создаваемое перекатыванием колеса или барабана.
Трамбование грунта связано с ударами рабочего органа – трамбовки, поднятой на некоторую высоту, о грунт. Уплотнение грунта происходит под воздействием передающейся на него ударной энергии и сопровождается перемещением частиц грунта в вертикальном и горизонтальном направлениях. При этом только часть ударной энергии расходуется на уплотнение, а остальная поглощается грунтом за счет его упругого сжатия.
При уплотнении вибрацией и виброударами на грунт передаются колебательные и ударные воздействия от рабочего органа, в результате чего происходит более плотная укладка грунта и его уплотнение. Вибрационные и виброударные воздействия различаются между собой по частоте и амплитуде колебаний. С уменьшением частоты и увеличением амплитуды колебаний вибрационные воздействия переходят в виброударные, а машины соответственно называют вибрационными и виброударными.
При взрывах грунты уплотняются под воздействием энергии ударной волны и колебаний грунта, возникающих при взрыве взрывчатого вещества. При этом лишь небольшая часть энергии взрыва расходуется на уплотнение грунта, остальная часть идет на его разуплотнение, упругое сжатие и т.п.
Методы уплотнения грунтов подразделяются на поверхностные, когда уплотняющее воздействие прикладывается с поверхности грунта, и глубинные – при передаче уплотняющего воздействия по всей или по определенной глубине массива грунта.
К поверхностным методам относятся уплотнение грунтов укаткой, тяжелыми трамбовками, трамбующими машинами, виброкатками, виброплитами и вибротрамбовками, подводными взрывами, а также вытрамбовывание котлованов; к глубинным методам – пробивкой скважин (грунтовыми сваями), глубинными вибраторами, глубинными взрывами, статическими нагрузками от собственного веса, а также от дополнительной пригрузки, в том числе с песчаными, бумажно-пластиковыми и другими дренами.
В процессе уплотнения укаткой, трамбованием, вибрацией, виброударами и взрывами уплотняющие воздействия на грунты передаются по определенным циклам, в результате чего на грунт воздействуют циклические нагрузки, характеризующиеся последовательной сменой процессов нагрузки и разгрузки. В соответствии с этим в уплотняемом грунте происходят обратимые (упругие) и необратимые (остаточные) деформации, последние и обеспечивают повышение степени плотности грунтов. При уплотнении грунтов статической нагрузкой от их собственного веса, а также от дополнительной пригрузки происходят в основном необратимые деформации.
При любом режиме уплотнения для каждого вида грунта и уплотняющего воздействия процесс накопления остаточных деформаций и, следовательно, повышение степени плотности грунта могут происходить только до определенного предела после передачи на него определенной работы. Дальнейшее увеличение работы без изменения режима уплотнения сопровождается в основном обратимыми деформациями и не приводит практически к повышению степени плотности грунта (рис.1). Такое состояние грунта, при котором в процессе уплотнения практически не происходит повышения его степени плотности, называется уплотнением до отказа, а повышение плотности сухого грунта при единичном приложении нагрузки, выражаемое часто понижением уплотняемой поверхности от одного удара или прохода, называется отказом. При самоуплотнении грунтов от их собственного веса, а также от дополнительной нагрузки состояние уплотнения до отказа характеризуется условной стабилизацией осадки.
Рис.1. Понижение уплотняемой поверхности в зависимости от числа ударов (проходов)
а – от общего числа ударов; б – от каждых двух ударов; 1 – точка уплотнения до отказа
Уплотняемость грунтов определяется по методике стандартного уплотнения. Уплотнение производится трамбованием при различной влажности грунта 40 ударами груза весом 215 Н, сбрасываемого с высоты 30 см. По результатам стандартного уплотнения строится график зависимости плотности сухого уплотнения грунта от влажности (рис.2). Из графика видно, что максимальное значение плотности сухого грунта достигается при определенной его влажности, называемой оптимальной, и уплотняемость каждого вида грунта определяется максимальной плотностью и оптимальной влажностью.
Максимальная плотность уплотненного грунта – это наибольшее значение плотности сухого грунта, достигаемое при оптимальной влажности и принятых режимах, методах и энергии уплотнения.
Рис.2. Зависимость плотности сухого уплотненного глинистого грунта от влажности
1 – кривая стандартного уплотнения; 2 – оптимальная влажность; 3 – максимальная плотность ρ dmax =1,74 т/м3 при kcom =1 и ω=ω0; 4 – kcom =0,98 при ρ d =1,7 т/м3 и ω =0,165÷0,195; 5 – kcom =0,95 при ρ d =1,65 т/м3 и ω =0,153÷0,202; 6 – kcom =0,92 при ρ d =1,6 т/м3 и ω =0,145÷0,208
Оптимальной влажностью называют влажность, при которой достигается максимальная плотность уплотненного грунта и требуется наименьшая затрата работы для достижения максимальной плотности грунта при заданном режиме уплотнения. Оптимальную влажность глинистых грунтов, уплотняемых трамбованием, при отсутствии данных непосредственного ее определения рекомендуется принимать ω0 = ωр – (0,01 ÷ 0,03), а укаткой ω0 = ωр (где ωр – влажность на границе раскатывания).
Уплотнение грунтов обычно производится до определенной степени плотности, выражаемой через коэффициент уплотнения kcom, представляющий собой отношение заданного или фактически полученного значения плотности сухого уплотненного грунта ρd к его максимальному значению по стандартному уплотнению ρd,max, т.е. kcom = ρd/ρd,max.
Каждому значению коэффициента уплотнения соответствует определенный диапазон допускаемого изменения влажности уплотняемого грунта, за который принимаются крайние значения влажности по кривой стандартного уплотнения (см.рис.2) или отношение крайних значений влажности ω к оптимальной ω0, т.е. kи =ω / ω0 (табл.1).
ТАБЛИЦА 1. ЗНАЧЕНИЯ ДИАПАЗОНОВ ДОПУСКАЕМОГО ИЗМЕНЕНИЯ ВЛАЖНОСТИ РАЗЛИЧНЫХ ВИДОВ УПЛОТНЯЕМЫХ ГРУНТОВ
| Грунты | Диапазон допускаемого изменения влажности грунта при kcom | |
| 0,98 | 0,95 | 0,92 |
| Крупные, средние, мелкие пески Пылеватые пески Супеси Суглинки Глины | Не ограничивается | |
| 0,6-1,35 0,8-1,2 0,85-1,15 0,9-1,1 | 0,5-1,45 0,75-1,35 0,8-1,2 0,85-1,15 | 0,4-1,6 0,65-1,4 0,7-1,3 0,75-1,2 |
При уплотнении грунтов максимальная степень плотности достигается на поверхности приложения уплотняющего воздействия, а по глубине и в стороны – снижается. В связи с этим выделяются зона распространения уплотнения и уплотненная зона грунта.
Зона распространения уплотнения представляет собой толщу грунта h`com в пределах которой происходит повышение его плотности. Эта зона распространяется от уплотненной поверхности на глубину, на которой плотность сухого грунта повышается не менее чем на 0,02 т/м3 по сравнению со значением ее до уплотнения.
За уплотненную зону принимают толщу грунта, в пределах которой плотность сухого грунта не ниже заданного или допустимого ее минимального значения.
Уплотнение грунтов сопровождается не только повышением степени его плотности, но и соответствующим понижением уплотненной поверхности (см.рис.1). Понижение уплотненной поверхности представляет собой разность отметок ее до и после уплотнения и определяется по результатам опытных работ или вычисляется по формуле
Δh = (1 – ρ`d/ρd.com)h`commcom (1)
где ρ`d – среднее значение плотности сухого грунта до уплотнения; ρd.com – среднее значение плотности сухого грунта, в пределах зоны распространения уплотнения; h`com; mcom - коэффициент, учитывающий боковое расширение грунта в стороны и выпор его, принимаемый равным mcom = 1 ÷ 1.2.
1.2. Исходные данные для проектирования
Исходными данными для проектирования уплотнения грунтов, а также для проектирования оснований и фундаментов на уплотненных грунтах являются необходимая степень уплотнения грунтов, деформационные и прочностные характеристики уплотненных грунтов, расчетные их сопротивления.
Необходимая степень уплотнения грунтов устанавливается в зависимости: от назначения уплотненных грунтов и нагрузок, передаваемых на них от фундаментов и других конструкций; от возможностей изменения температурно-влажностного режима уплотненного грунта; от диапазона изменения природной влажности грунтов, используемых для возведения обратных засыпок; от принятых и возможных технологических схем производства работ по отсыпке уплотняемого грунта и применяемого грунтоуплотняющего оборудования; от климатических условий производства работ; от производственных возможностей строительных организаций и пр.
Для определения необходимой степени уплотнения грунтов с учетом приведенных выше факторов выполняется комплекс лабораторных исследований, включающий изучение уплотняемости грунтов (стандартное уплотнение), а также прочностных и деформационных характеристик уплотненных до различной степени плотности грунтов. По результатам стандартного уплотнения (см.рис.2) определяются максимальная плотность ρd.com, оптимальная влажность ω0, а также плотность сухого грунта при уплотнении его до различного коэффициента уплотнения и соответствующие диапазоны допускаемого изменения влажности.
По данным сдвиговых и компрессионных испытаний уплотненных до различной степени плотности грунтов строятся графики зависимости сцепления, угла внутреннего трения и модуля деформации от плотности грунта или от коэффициента уплотнения грунтов (рис.3).
Рис.3. Зависимости с, φ (а) и Е (б) от коэффициента уплотнения и плотности сухого уплотненного грунта
На основе этих графиков в соответствии с необходимыми значениями сцепления, угла внутреннего трения и модуля деформации уплотненных грунтов назначается требуемая степень уплотнения грунтов. При отсутствии данных описанных выше исследований необходимые значения степени уплотнения грунтов принимаются по табл.2.
ТАБЛИЦА 2. НЕОБХОДИМАЯ СТЕПЕНЬ УПЛОТНЕНИЯ ГРУНТОВ
| Назначение уплотненного грунта | Коэффициент уплотнения kcom |
| Для оснований фундаментов зданий, сооружений и тяжелого технологического оборудования, а также полов с равномерной нагрузкой более 0,15 МПа То же, среднего оборудования, внутренних конструкций, полов с нагрузкой 0,05-0,15 МПа То же, легкого оборудования, полов с нагрузкой менее 0,05 МПа, отмостки у зданий Не застраиваемые участки | 0,98-0,95 0,95-0,92 0,92-0,9 0,9-0,88 |
При возможном изменении температурно-влажностного режима уплотненных грунтов за счет их периодического промерзания и оттаивания приведенные в табл.2 значения kcom целесообразно повышать на 0,01-0,02.
Модули деформации грунтов, уплотненных до различной степени плотности, должны приниматься, как правило, по результатам испытания их штампами. При отсутствии данных непосредственных испытаний значения модулей деформации допускается принимать по табл.3.
Коэффициент изменчивости сжимаемости уплотненных грунтов αcom, обуславливаемый различной степенью уплотнения, переменной влажностью, неоднородностью состава грунта и представляющий собой отношение максимального значения модуля деформации к его возможному минимальному значению, допускается принимать: αcom = 1,2 при kcom = 0,92, αcom = 1,35 при kcom = 0,95 и αcom = 1,5 при kcom = 0,98.
Прочностные характеристики уплотненных до различной степени плотности грунтов определяются путем испытания их на срез в условиях завершенной консолидации с получением зависимости сцепления с и угла внутреннего трения φ от коэффициента уплотнения.
ТАБЛИЦА 3. НОРМАТИВНЫЕ ЗНАЧЕНИЯ МОДУЛЕЙ ДЕФОРМАЦИИ НЕКОТОРЫХ ВИДОВ УПЛОТНЕННЫХ ГРУНТОВ
| Грунты | Е, МПа | |||
| при влажности уплотнения, равной ω0 | в водонасыщенном состоянии | |||
| kcom = 0,92 | kcom = 0,95 | kcom = 0,92 | kcom = 0,95 | |
| Лессовидные супеси Лессовидные суглинки и глина Крупные пески Средние пески Мелкие пески | - - - | - - - |
Расчетные сопротивления уплотненных грунтов определяются с учетом прочностных характеристик грунтов и размеров фундаментов. При отсутствии прочностных характеристик, а также для предварительного назначения размеров фундаментов допускается пользоваться условными значениями расчетных сопротивлений R0 уплотненных насыпных грунтов (табл.4).
ТАБЛИЦА 4. РАСЧЕТНЫЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ ОСНОВАНИЯ ИЗ УПЛОТНЕННЫХ ГРУНТОВ
| Грунты | R0, МПа, при коэффициенте уплотнения kcom | ||
| 0,92 | 0,95 | 0,97 | |
| Супеси Суглинки Глина Крупные пески Средние пески Мелкие пески | 0,2 0,25 0,3 0,3 0,25 0,2 | 0,25 0,3 0,35 0,4 0,3 0,25 | 0,28 0,32 0,4 0,5 0,4 0,3 |
1.3. Уплотнение грунтов укаткой
Уплотнение грунтов укаткой применяется для всех видов песчаных, глинистых, крупнообломочных грунтов на свободных участках и при большом фронте работ, обеспечивающих достаточную маневренность механизмов. Укатка грунтов в основном используется для послойного уплотнения при возведении грунтовых подушек, планировочных насыпей, земляных сооружений различного назначения, при подсыпке и подготовке оснований под полы и т.п.
Эффективность уплотнения грунтов укаткой зависит, в основном, от их влажности, вида и типа применяемых механизмов. Наибольшая эффективность уплотнения достигается в крупнообломочных грунтах; в глинистых и песчаных грунтах это достигается при их оптимальной влажности.
По условиям проходимости машин уплотнение глинистых грунтов допускается при влажности ωcom≤ωp + kIp (где k – коэффициент, принимаемый: k =0,6 при Ip ≤ 0,08; k = 0,3 при Ip ≥ 0,17; при других значениях Ip коэффициент k принимается по интерполяции).
Основания на уплотненных укаткой грунтах проектируются так же, как и на грунтовых подушках.
Уплотнение грунтов укаткой осуществляется самоходными и прицепными катками на пневматическом ходу, гружеными скреперами, автомашинами, тракторами, основные технические показатели работы которых приведены в табл.5.
ТАБЛИЦА 5. ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ РАБОТЫ ГРУЗОУПЛОТНЯЮЩИХ МАШИН
| Механизмы | Глубина уплотнения, м в грунтах | Число проходов (ударов) или время уплотнения при kcom | |||
| песчаных | глинистых | 0,98 | 0,95 | 0,92 | |
| Пневмокатки весом, кН: Груженые автомашины: БелАЗ КраАЗ МАЗ Трамбующая машина Д-471 Виброкатки весом, кН: Виброплиты самопередвигающиеся: SVP-25 SVP-631 BSD-22 BSD-63 Вибротрамбовки самопередвигающиеся: ВУТ-5 ВУТ-3 Трамбовки электрические: ИЭ-4502 ИЭ-4504 Гидромолоты навесные: ГПМ-120 СП-62 Пневмомолоты навесные: ПН-1300 ПН-2400 Вибропролеты подвесные: ВП-2 ВП-6 Вибротрамбовки подвесные ВПТ-3 Тяжелые трамбовки весом: m =25 кН; d =1,2 м m =35 кН; d =1,4 м m =45 кН; d =1,6 м m =60 кН; d =2 м m =100÷150 кН; d =3÷3,5 м | 0,7 0,5 0,7 0,5 0,4 1,2 0,7 2,2 2,6 3,6 5,5-6,5 | 0,6 0,5 0,6 0,5 0,4 - - - - - - - - - - 2,4 2,7 3,2 5-6 | 20* 20* 20* 20* 30* 30* 30* | 15* 15* 15* 15* 25* 25* 25* | 10* 10* 10* 10* 20* 20* 20* |
П р и м е ч а н и я: 1. Значения глубины уплотнения даны для оптимальной влажности грунтов и соответствуют коэффициенту уплотнения kcom = 0,95. При уплотнении грунтов влажностью, в 1,2 раза большей или меньшей оптимальной, и при kcom = 0,98 глубина уплотнения снижается на 20%.
2. Глубина уплотнения рыхлых глинистых грунтов принимается на 20-25%, а песчаных – на 15-20% больше приведенных значений.
3. Цифры, отмеченные звездочкой, обозначают время уплотнения в с по одному следу для достижения соответствующего коэффициента уплотнения.
Для уплотнения песчаных и глинистых грунтов укаткой не рекомендуется применять катки с гладкими вальцами, а также кулачковые катки, так как при заполнении пространства между кулачками грунтом достигаемая ими глубина уплотнения обычно незначительна и не превышает 0,2-0,4 м.
Грунтоуплотняющее оборудование выбирается с учетом его производительности, эффективности работы, маневренности и других факторов. Для предварительной подкатки грунтов целесообразно использовать тракторы и легкие катки. Укатывать грунты гружеными скреперами и автомашинами рекомендуется в тех случаях, когда грунт доставляется по отсыпаемому слою и можно обеспечить достаточно равномерное движение транспорта по всей площади отсыпанного слоя.
Перед производством основных работ выполняются опытные работы по уплотнению грунтов укаткой принятыми механизмами с целью уточнения максимальной плотности сухих уплотненных грунтов, оптимальной влажности, толщины уплотненных слоев при заданном режиме уплотнения и необходимого числа проходов катков в соответствии с приведенной на рис.4 схемой.
Рис.4. Схема опытного участка для уплотнения грунтов укаткой (стрелками показаны направления движения механизма)
1-3 – захватки соответственно с 6, 9 и 12 проходами; 4-6 – участки отсыпки грунта с влажностью соответственно равной 0,8 ωр, 1,0 ωр и 1,2 ωр; 7 – шурфы или скважины для определения ρ d и ω уплотненного грунта; l и b – длина и ширина грунтоуплотняющего механизма
В комплекс работ по уплотнению грунтов укаткой входят подготовка поверхности для отсыпки грунта, подготовка самого грунта, доставка, отсыпка и разравнивание грунта, уплотнение грунта и контроль качества его уплотнения. Подготовка поверхности для отсыпки грунта включает срезку растительного, заторфованного, переувлажненного, мерзлого и т.п. слоя грунта, уборку строительного и другого мусора, планировку поверхности, уплотнение укаткой верхнего разрыхленного слоя и т.п.
Уплотнение укаткой производится при оптимальной или близкой к ней влажности грунтов. При влажности грунтов ниже пределов, указанных в табл.1, их увлажняют в резерве, карьере или реже на месте укладки расчетным количеством воды Q, определяемым по формуле
Q = 
, (2)
где ρω – плотность воды, принимаемая равной 1 т/м3; ω - влажность грунта; k – коэффициент, учитывающий влияние климатических условий и принимаемый: при отсыпке грунта в дождливое время k = 0,9, в сухое летнее время k = 1,1; V – объем грунта.
Грунт при уплотнении укаткой доставляется обычно автосамосвалами или скреперами, а разравнивается бульдозерами с обеспечением заданной толщины слоя. При необходимости доувлажнения грунта на месте отсыпки вода разбрызгивается в процессе отсыпки и разравнивания грунта.
При применении тяжелых катков и автомашин для уплотнения грунта сначала производится подкатка его бульдозерами или тракторами. В процессе уплотнения грунтоуплотняющие механизмы движутся равномерно по всей уплотняемой площади с минимальным количеством разворотов.
При производстве работ в дождливое и жаркое время особое внимание уделяется обеспечению влажности грунтов, близкой к оптимальной, а в зимнее время — сохранению талого состояния грунтов.
Качество отсыпки и укатки грунта проверяется путем определения толщины отсыпаемого слоя, его влажности и плотности сухого грунта после его уплотнения в наиболее характерных пунктах, выбираемых из расчета один пункт на каждые 300—600 м2 уплотняемой площади. При толщине слоя грунта до 50 см плотность сухого грунта и его влажность определяются в середине слоя, а при большей — на двух горизонтах, расположенных на расстоянии 10—15 см от верха и низа слоя.
Для контроля качества уплотнения грунтов используются методы: режущего кольца; парафинирования; метод лунки для крупнообломочных грунтов; радиоактивных изотопов поверхностными приборами; зондирования для песчаных грунтов.
Date: 2015-06-07; view: 1256; Нарушение авторских прав; Помощь в написании работы --> СЮДА... |