8.4. Технологія трамбування ґрунту

Трамбування є універсальним методом ущільнення, який придатний для більшості ґрунтів. Трамбування також застосовують для ущільнення ґрунтів природних основ, при доущільненні існуючих насипів без їх розбирання та в незручних місцях. Цим способом можна ущільнювати ґрунт шарами великої товщини за один-два проходи машини. Метод трамбування дозволяє отримувати щільність ґрунту значно вищу за стандартну та ущільнювати ґрунт при вологості вище і нижче допустимих меж. Трамбування можна використовувати для ущільнення міцних грудкуватих ґрунтів, в тому числі і крупноуламкових. Застосування цього методу обмежене через відсутність необхідних високопродуктивних машин. Як виняток при обмежених обсягах робіт і великій їх відповідальності можливе застосування трамбуючої плити, яка підвішена до стріли екскаватора (рисунок 8.3).

Рис. 8.3 – Схема ущільнення ґрунту плитою, яка підвішена до стріли екскаватора: 1 – пружинний амортизатор; 2 – плита; 3 – ущільнений ґрунт; 4 – ґрунт, що підлягає ущільненню; Ш – крок пересування екскаватора

8.5. Технологія вібраційного ущільнення (вібрування)

Вібрування застосовують для ущільнення крупноуламкових, піщаних і легких зв’язних ґрунтів. Одномірні піски ефективно ущільнюються тільки вібруванням.

Причіпними і самохідними віброкотками масою 4-5 т рекомендується ущільнювати ґрунт шарами 40-50 см, котками більшої маси можна ущільнювати піщані ґрунти на глибину 60-80 см і більше. При вологості ґрунту близькій до оптимальної, кількість проходів машини по одному сліду приймається рівною чотирьом-п’яти.

Для отримання найбільшої щільності ґрунту питомий тиск віброкотка повинен мати такі значення при оптимальній вологості:

Піски 60-100 Н/м;

Піщанисті супіски 120-200 Н/м;

Пилуваті супіски 250-300 Н/м.

Вібраційні плити масою від 100 до 1000 кг доцільно застосовувати для ущільнення ґрунту в незручних умовах (засипка труб, траншей) шарами від 0,2 до 0,6 м.

Причіпні віброкотки рухаються в основному по колу, самохідні віброплити – човниковим способом.

Самохідні вібромашини дозволяється застосовувати на ділянках із поздовжніми уклонами земляного полотна не більше 100 ‰ і поперечними уклонами не більше 50 ‰.

Підвищення ефекту ущільнення незв’язних ґрунтів вібруванням досягають при вологості ґрунту, яка дорівнює 1,1-1,2 від оптимальної. У цьому випадку можна збільшити товщину шару, що ущільнюється на 20-30 %. Проте зволожувати ґрунт до таких меж рекомендується тільки при забезпеченні належного відведення води з поверхні шару, який ущільнюється. При відсутності стоку води надмірне зволоження піску недопустиме.

6. Складні умови та інші особливі випадки ущільнення

Ущільнення ґрунту у складних для виконання робіт умовах при засипці водопропускних труб, стоянів, в конусах мостів і шляхопроводів, при засипці траншей та котлованів потрібно здійснювати із застосуванням ущільнюючих засобів вібраційної, віброударної або ударної дії. Дозволяється ущільнювати ґрунт біля труб і стоянів пошарово котками на пневматичних шинах масою до 12 т з відповідною товщиною шарів поперечними по відношенню до осі траси проходами. При цьому відстань від краю вальців котка до поверхні труби повинна бути не менше товщини шару, що ущільнюється. Висота засипки по боках труби не повинна, відрізнятись більше ніж на один шар. При виконанні засипки труби одночасно із спорудженням насипу, засипка труби повинна випереджати спорудження насипу, на прилеглій площі, на один шар.

Ґрунт необхідно відсипати шарами, товщина яких призначається залежно від типу ущільнюючої машини. Щоб запобігти пошкодженню або зрушенню труб, фундаментів, стоянів та інших інженерних споруд від динамічного впливу при ущільненні ґрунту важкими трамбуючими плитами відстань від краю сліду плити до стояна мосту або фундаменту повинна бути не менше 2,0 м, а до бічних стінок труби – 3,0 м. Захисний шар ґрунту над трубою, попередньо ущільнений іншим, більш легким засобом, в цьому випадку повинен бути не менше 2,0 м. Частина насипу поблизу споруди повинна ущільнюватись за допомогою легкого навісного ущільнюючого обладнання або легких котків.

При засипці залізобетонних труб потрібно стежити за збереженням стиків, а гофрованих стальних – за їх поперечними деформаціями, які не повинні перевищувати величин, вказаних у проекті. Відстань від контуру ущільнюючої машини (або її робочого органу) до стінки труби не повинна бути менше 0,3 м.

Для ущільнення укосів земляного полотна можуть застосовуватись котки і трамбувальні плити, які змонтовані як навісне або причіпне обладнання до кранів, кранів-екскаваторів, екскаваторів з телескопічною стрілою і гусеничних тягачів.

Найбільш простим обладнанням є плоска плита діаметром 1,0-1,5 м і масою 2,0-3,0 т, яку підвішують на підіймальному і тяговому тросах до стріли екскаватора-драглайна, що рухається вздовж брівки насипу. Відстань екскаватора від брівки насипу вибирають такою, щоб тяговий канат був паралельним поверхні укосу, оскільки в іншому випадку удари плити до поверхні укосу не будуть перпендикулярними.

Щоб отримати рівномірне ущільнення, висота падіння плити повинна залишатись весь час однаковою. Ущільнення починають з нижньої частини укосу, поступово підіймаючись угору, після чого переходять на наступну смугу. При цьому повинно бути забезпечене перекриття на 0,1-0,2 м як сусідніх смуг, так і окремих слідів плити. Цей спосіб застосовують при висоті насипу до 4,5-5,0 м. На більш високих насипах ущільнення укосу таким способом здійснюють після спорудження кожних 4,5-5,0 м висоти насипу, а потім продовжують подальше його відсипання.

При спорудженні насипу з незв’язних або слабозв’язних ґрунтів укоси можна ущільнювати причіпним вібраційним котком, який закріплений на тракторі за допомогою каната (рис..4) або змонтований на екскаваторі-драглайні. У випадках, коли укіс не крутіше 1:3, ущільнювати ґрунт на укісній частині насипу можна віброударною плитою на базі трактора ґрунтоущільнюючої машини, яка рухається зверху вниз.

Рис. 8.4. Схема ущільнення укосу насипу віброкотком при використанні тракторного коловорота

1 – трактор; 2 – коловорот; 3 – кронштейн з блоком; 4 – канат; 5 – додаткова колісна опора; 6 – віброкоток

Ущільнення крупноуламкового і скельних ґрунтів потрібно здійснювати важкими ущільнюючими засобами: котки на пневматичних шинах з навантаженням на колесо не менше 7,5 т; гратчасті котки масою не менше 25,0 т; вібраційні котки масою не менше 6,0 т; трамбуючі і вібротрамбуючі машини з ударним контактним тиском 0,1 МПа і більше.

При виборі ущільнюючих машин для скельних і крупноуламкових ґрунтів (з піщаним заповнювачем) перевагу надають вібраційним трамбуючим коткам і вібротрамбуючим машинам. Крупноуламкові ґрунти зі зв’язним (глина, суглинок) заповнювачем краще ущільняються котками на пневматичних шинах, гратчастими котками і трамбуючими машинами.

Число проходів (ударів) машини визначають за величиною сумарного осідання поверхні шару, що ущільнюється. Умовою досягнення необхідного ущільнення може бути величина осідання в 8-10 %, а для останнього верхнього шару 10-12 % від початкової товщини шару. Якщо необхідного осідання поверхні не досягають вибраним механізмом, його замінюють більш ефективним.

Спорудження насипу з однорозмірних пісків, які характеризуються поганою прохідністю, доцільно здійснювати зимою, а також в періоди найбільшої природної вологості ґрунту або при інтенсивному поливанні їх в теплу пору року. Пісок ущільнюють віброкотками, віброударними і трамбуючими машинами.

Щоб забезпечити прохідність по верхньому шару земляного полотна потрібно влаштовувати "замикаючий" прошарок з матеріалів типу висівок щебеню (0-10 мм), гравійно-піщаних сумішей, різнорозмірних крупнозернистих пісків і непилуватих супісків оптимального складу або близьких до них за складом шлаків, золошлаків, або з ґрунтів, укріплених бітумною емульсією, рідкими бітумами, сирою нафтою, вапном, золою уносу і т.п. Товщину замикаючого шару приймають конструктивно рівною 0,08-0,15 м з мінеральних матеріалів і 0,05-0,10 м з укріплених ґрунтів.