11. Механизация уплотнения грунтов

Устойчивость, надежность и прочность земляных сооруже­ний обеспечивают равномерной, послойной укаткой (уплотне­нием) грунта различными машинами. Необходимость и степень уплотнения грунта задают в проектах сооружения с указанием плотности его скелета. Плотность грунта в земляных сооруже­ниях должна быть не ниже норм, предусмотренных Строитель­ными нормами и правилами (СНиП). Известно пять основных методов механического уплотнения грунтов: укаткой, вибриро­ванием, вибротрамбованием, трамбованием и комбинированным воздействием.

Метод уплотнения укаткой основан на передаче статического давления от вальцов (или колес) на уплотняемый грунт; этот метод не нашел применения для уплотнения грунтов обратных засыпок в стесненных условиях строительства потому, что ста­тические катки, работающие по этому методу, обладают малой маневренностью и большими габаритами.

Метод уплотнения вибрированием основан на передаче механических гармонических колебаний от рабочих орга­нов (вальца, колеса, плиты, вибробулавы) на уплотняемый грунт. Данный метод подразделяется на поверхностный и глу­бинный.

Метод поверхностного виброуплотнения характеризуется тем, что уплотняющий рабочий орган расположен на поверхно­сти грунта и, совершая колебательные движения, воздействует на него. При глубинном методе уплотняющий рабочий орган находится внутри грунта. Поверхностный метод применяется при уплотнении несвязных и малосвязных грунтов обратных за­сыпок. Глубинный метод эффективно используется при уплот­нении песчаных грунтов, особенно водонасыщенных.

Метод уплотнения трамбованием основан на передаче уп­лотняемому грунту ударных нагрузок. В отличие от вибрацион­ного и вибротрамбующего методов он создает значительно боль­шую энергию удара благодаря высокой скорости приложения нагрузки в момент соударения рабочего органа с грунтом, что позволяет уплотнять связные и несвязные грунты слоями боль­шой толщины (до 2 м).

Комбинированный метод уплотнения основан на сочетании воздействий на грунт статических, вибрационных, вибротрамбующих и трамбующих нагрузок. Данный метод позволяет уп­лотнять все виды грунтов и применяется главным образом при широком фронте работ.

Для уплотнения как связных, так и несвязных грунтов ис­пользуют катки на пневматических шинах, имеющие несколько колес, установленных в один ряд. Подвеска колес может быть жесткой и независимой.

В отличие от катков статического действия, имеющих боль­шую массу, уплотняющие машины динамического действия ра­ботают более эффективно благодаря дополнительному приложе­нию вибрации к рабочим органам. По той же причине вибраци­онные катки интенсифицируют уплотнение грунта.

Для уплотнения грунтов в стесненных условиях служат са­мопередвигающиеся виброплиты и вибротрамбовки, взрывотрамбовки, глубинные вибраторы и т. д..

Значительно большую производительность имеют трамбо­вочные машины на базе тракторов. Их рабочим органом служат две плиты, подвешенные рядом на подъемных канатах сзади трактора. Плиты поочередно поднимаются канатами и свободно падают на поверхность грунта, трамбуя его на полосе, равной по ширине захвату обеих плит.

При проходе по грунту остается уплотненная полоса, ширина которой равна примерно ширине гусеничного хода трактора, а глубина уплотнения может достигать 1,2 м.

Выбор средств механизации работ осуществляется при раз­работке проекта производства работ.

Производительность средств уплотнения грунта, т. е. пло­щадь, прорабатываемую той или иной машиной в единицу вре­мени, можно определить по формуле

П = [(b—c)v/n_np]k_B,

где b — ширина рабочего органа машины, мм; с — ширина пе­рекрытия уплотняемых полос, мм; v — рабочая скорость движе­ния рабочего органа (машины), м/с; п_пр — число проходов по одному участку; k_B — коэффициент использования по времени.