9. Механические способы укрепления грунтов.

Механический способ укрепления грунтов имеет следующие разновидности: поверхностное уплотнение укаткой, трамбованием или вибрированием и глубинное уплотнение за счет устройства грунтовых свай, песчаных дрен, грунтовых подушек.

Поверхностное уплотнение грунтов ведут при их влажности, близкой к оптимальной, при которой достигается наибольший эффект уплотнения. Уплотнение грунта производится послойно. Толщина слоя зависит от вида грунта и типа грунтоуплотняющих средств. Наиболее эффективно уплотнять связные грунты укаткой и трамбованием, а несвязные — вибрационным и комбинированным воздействиями (виброукаткой, вибротрамбованием и т.д.).

При поверхностном уплотнении грунта укаткой чаще всего используют пневматические катки с водяными балластными емкостями. При укатке связных грунтов рекомендуется использовать ребристые или кулачковые катки (рисунок 3). Для уплотнения комковых связных грунтов могут быть использованы решетчатые катки. Для отделки поверхности, укатанной ребристыми, кулачковыми и решетчатыми катками, следует производить прикатку одним-двумя проходами катков с гладкими вальцами.

Трамбование грунта осуществляется при небольших объемах работ. Используются навесные трамбовки, подвешенные к стреле экскаватора, трамбующие машины, и пневмо- или электротрамбовки. Тяжелыми навесными трамбовками массой более 1 т часто уплотняют основание под фундаментную плиту на глубину до 1 м (рисунок 4, а). Их поднимают краном с решетчатой стрелой и бросают с высоты 3,5-4,0 м. Способ прост, но требует длительной подготовки. При трамбовании экскаватор уплотняет полосу грунта шириной до 1,5 R, где R — радиус вылета стрелы.

При подготовке оснований под столбчатые фундаменты может быть применен способ вытрамбовывания котлованов с уширением основания. Сущность этого способа состоит в том, что котлованы под отдельные фундаменты не отрывают, а вытрамбовывают на необходимую глубину, с последующим втрамбовыванием в дно получившегося углубления щебня, песка и т.п. После этого монолитные фундаменты бетонируют без опалубки в распор со стенками выемки.

Для вытрамбовывания котлованов под сборные фундаменты основания не уширяют, поэтому трамбовки должны ударять несколько раз (от 10 до 20) строго по одному месту. Для этого на стреле экскаватора устанавливается направляющая мачта длиной до 12 м и каретка, обеспечивающая скольжение трамбовки по направляющей мачте. Трамбовку изготовляют из листовой стали по форме будущего котлована высотой 1...3,5 м и заполняют бетонной смесью.

В результате вытрамбовывания под котлованом и вокруг него образуется зона уплотненного грунта, в пределах которой полностью исчезают просадочные свойства грунта, повышаются его прочностные характеристики.

Такой способ является достаточно простым и довольно эффективным, позволяющим сократить объемы земляных работ в 3-5 раз, снизить расход бетона и металла, уменьшить стоимость и трудоемкость выполнения процесса в 2-3 раза.

Трамбующие машины (рисунок 4, б) обеспечивают эффективное уплотнение связных грунтов на глубину до 1 м.

Несвязные песчаные грунты, как правило, не трамбуют, так как вблизи от места трамбующего удара грунт разуплотняется.

Рабочим органом трамбующей машины служат две круглые плиты, подвешенные рядом на подъемных канатах сзади трактора. Плиты диаметром 1 м, массой до 1,5 т поочередно поднимаются канатами на высоту до 1,3 м и свободно падают на поверхность грунта.

Несвязные, малосвязные песчаные и обломочные грунты при ограниченных размерах уплотняемого участка на глубину до 0,5 м можно уплотнять виброплитами (рисунок 4, в), рабочим органом которых является плита, вибрирующая под действием возбуждающих сил, развиваемых вибраторами.

Пневматическими и электрическими трамбовками (рисунок 4, г) уплотняют грунты в стесненных условиях. Грунт предварительно должен быть разровнен слоями толщиной 0,1 ...0,2 м.

Грунт уплотняют полосами, перекрываемыми последующими проходками на 10 % ширины башмака. Число проходов по одному следу устанавливают опытным трамбованием в зависимости от требуемой проектом степени плотности грунта.

Устройство грунтовых подушек заключается в замене слабого грунта основания более прочным, для чего слой слабого грунта удаляют, отсыпают прочный грунт с послойным уплотнением.

Большого эффекта можно добиться, если после удаления слоя слабого грунта расстелить по дну котлована геосинтетическую сетку или объемную решетку и засыпать ее грунтом с последующим трамбованием. Полимерная сетка или решетка будет выполнять в грунте армирующую роль, повышать прочность основания, а также его устойчивость к воздействию агрессивных сред.

Устройство оснований способом отсыпки грунтовых подушек следует производить с соблюдением следующих требований:

- отсыпка каждого последующего слоя разрешается только после проверки качества уплотнения предыдущего слоя;

- не допускается отсыпка грунта на промороженный слой;

- толщина отсыпаемых слоев должна приниматься в зависимости от данных, полученных при опытном уплотнении.