4.13. Способы отсыпки и уплотнения грунта в планировочных насыпях

При строительстве водопроводно-канализационных систем плани­ровочные насыпи в виде дамб и земляных плотин устраивают в составе ре­гулирующих и резервных водохранилищ, шламонакопителей, речных водо­заборов и других сооружений. Все планировочные насыпи, независимо от их назначения, возводят из однородных грунтов с разравниванием отсыпаемого грунта горизонтальными или слабонаклоненными слоями и последу­ющим их уплотнением.

Для отсыпки грунта участок насыпи разделяют на равновеликие по площади карты, на каждой из которых последовательно производят следу­ющие операции: выгрузку, разравнивание, увлажнение или просушивание и уплотнение грунта (рис. 4.27, а). Выбор типа машин для устройства насыпи зависит от общей схемы ее возведения, т.е. из боковых резервов, выемок или карьеров, а также от расстояния транспортирования грунта.

Для отсыпки насыпи из боковых резервов или выемок применяют следующие машины: бульдозеры - при высоте насыпи до 1 м и дальности перемещения до 50 м, скреперы - при высоте насыпи до 1 ... 2 м и дальнос­ти доставки 50... 100 м; экскаваторы-драглайны - для укладки грунта в насы­пи высотой 2,5 ... 3 м. В случае отсыпки насыпи из специальных резервов (карьеров), из которых грунт перемещают в продольном направлении, при­меняют: при дальности перемещения до 100 м - мощные бульдозеры, от 100 до 300 м - самоходные скреперы емкостью 9 .. 15 м³ и экскаваторы (одно­ковшовые или многоковшовые) с погрузкой грунта в транспортные средст­ва. Насыпи, возводимые из грунта, доставленного автомобилями-самосва­лами, делят на участки по 100 м; на одном из них грунт разгружают, а на другом разравнивают бульдозерами и уплотняют (рис. 4.27, б). При этом вы­груженный грунт разравнивают бульдозером по всей ширине насыпи слоя­ми толщиной 0,3 ... 0,4 м. Толщина разравниваемых слоев должна соответст­вовать возможностям грунтоуплотняющих машин. При укладке грунта скреперами его разравнивают ножом скрепера в процессе отсыпки.

Рис. 4.27 – Технологические схемы устройства планировочных насыпей

1 – автосамосвал, 2 – бульдозер, 3 – направление движения самосвалов, 4 - последовательность движения катка, 5 - каток

При доставке грунта автомобилями или колесными тракторами-тя­гачами в землевозных тележках толщина отсыпаемого и уплотняемого слоя может достигать: из глинистого и суглинистого грунта 0,5 м, из супесчано­го 0,8 и из песчаного 1,2 м. Если насыпь отсыпают слоями 0,3 м с примене­нием автосамосвалов, тракторов с прицепами и скреперов, то уплотнять слои грунта необязательно, так как в процессе отсыпки насыпи машинами она будет уплотнена настолько, что ее осадка будет незначительна. Движение машин (са­мосвалов, скреперов) следует регулировать по всей ширине насыпи. К отсыпке последующего слоя можно переходить только после разравнивания и уплотнения нижележащего слоя грунта до требуе­мой плотности. Требуемого уплотнения грунта можно достигнуть при оптимальной влажности грунта. Поэтому его следу­ет уплотнять сразу после отсыпки, чтобы не допустить его пересыхания.

Насыпи возводят горизонтальными слоями с последующим уплотнением. Нижние слои могут отсыпаться из плотных глин, а верхние только из дренирующих песчаных грунтов. При возведении всего основания насыпи из водонепроницаемых глинистых грунтов требуется устройство тонких дренирующих прослоек толщиной 10...15 см, но недопустимо производить укладку тех и других слоев вперемешку и наклонными слоями. Отсыпку следует вести от краев насыпи к середине для лучшего уплотнения грунта, ограниченного краевыми участками насыпи. Для отсыпки насыпи не рекомендуется применять супеси, жирные глины, торф, грунты с органическими включениями.

Критерием уплотнения принята требуемая плотность грунта, выра­женная объемной массой скелета грунта, или коэффициент стандартного уплотнения (К_у), равный отношению требуемой плотности скелета грунта к его максимальной стандартной плотности. Коэффициент уплотнения грунта 0,95 ... 0,98 является оптимальным и обеспечивает достаточную прочность всего сооружения, при этом возможная со временем осадка грунта будет незначительной. В сухую, жаркую погоду грунты перед уплотнением целесообразно полить водой.

Механические методы уплотнения в зависимости от характера воз­действия рабочих органов на грунт и конструктивного решения средств механизации делятся в основном на следующие виды: укатка, вибрирование, трамбование и комбинированный метод.

При уплотнении грунта укаткой используют катки пневмоколесные, кулачковые, решетчатые и с гладкими вальцами. В исполнении они мо­гут быть различные по массе, самоходные, полуприцепные и прицепные.

Пневмокатками в зависимости от их типа и характеристики грунта могут уплотняться связные грунты с толщиной слоя (в рыхлом состоянии) 15 ... 75 см и несвязные - при толщине слоя 25 ... 90 см; число проходов катка по одному следу при опытном уплотнении соответственно равно 5 ... 12 и 4 .. 10 раз.

Кулачковыми катками уплотняют только связные грунты при тол­щине слоя 20 ... 85 см и числе проходов 6 ... 14 раз.

Катки с гладкими вальцами используют для уплотнения связных и несвязных грунтов при толщине слоя 10 ... 15 см.

При уплотнении грунта укаткой различают две схемы движения катков: челночная и по кругу.

При уплотнении грунта вибрированием применяются вибрацион­ные катки (виброкатки), виброплиты, вибротрамбовки и глубинные вибро­уплотнители. Этот метод рационален в основном для несвязных и малосвяз­ных грунтов.

Виброкатки с гладкими вальцами применяют для уплотнения связ­ных грунтов толщиной 15 ... 50 см и несвязных - толщиной 15 ... 70 см. Осо­бый интерес представляют одновальцовые малогабаритные самоходные ви­брокатки с массой до 0,7 т, обеспечивающие ширину уплотня­емой полосы 66 см. Ими производят уплотнение в стесненных условиях, в том числе в узких траншеях, вблизи трубопроводов, фундаментов и стен, где применение других машин затруднено.

Виброплиты также используют для уплотнения несвязных и мало­связных грунтов. По конструкции они состоят из уплотняющей плиты с ви­бровозбудителем и подмоторной рамы с двигателем, на которой закреплена рукоять управления или крановая подвеска. Самопередвигающиеся легкие и тяжелые виброплиты типа Д и S_vp используют при обратной засыпке па­зух и траншей для уплотнения слоя несвязного грунта толщиной 20 ... 60 см. Подвесные (к крану) виброплиты типа ВПП (с массой 1 ... 2,7 т) применя­ют для уплотнения связных и несвязных грунтов при толщине слоя 50 ... 80 см.

Глубинное уплотнение с помощью виброударной установки типа ВУПП эффективно для водонасыщенных средне- и мелкозернистых песков при глубине 2,5...6 м. Установку погружают и извлекают из грунта с помощью вибропогружателя и крана. Уплотнение песка обеспечи­вается по площади диаметром 4 - 5 м.

Уплотнение грунта методом трамбования осуществляют с помо­щью трамбовочных машин, навесных плит и механических трамбовок. Этот метод дает хороший эффект при уплотнении связных и несвязных, в том числе крупнообломочных грунтов, а также сухих комоватых глин.

С помощью трамбовочных машин типа ДУ-12 уплот­няют грунты в основании при толщине слоя до 1,2 м. Уплотнение осуще­ствляют проходками шириной 2,6 м поочередными ударами двумя плита­ми массой 1,3 т способом свободного их падения на грунт.

При использовании навесных трамбующих плит глубина уплотне­ния грунта зависит от диаметра и массы трамбующего органа. Свободно подвешенные плиты поднимают на высоту 1 - 2 м и при их паде­нии за несколько раз уплотняют грунт.

Трамбование тяжелыми плитами с диаметром 1 - 1,6 м массой 2,5 - 4,5 т обеспечивает уплотнение слоя толщиной 1,2 - 1,6 м для связного и 1,4 - 1,8 м для несвязного грунта. Грунт уплотняют полосами шириной 0,9 диаметра трамбующего органа с перекрытием смежных следов на 0,5 диа­метра.

Для уплотнения грунтов в стесненных условиях целесообразно ис­пользовать такие навесные средства, как гидравлические и пневматические молоты с уплотняющими плитами. Толщина уплотняемого слоя в зависимо­сти от типа молота будет для связных грунтов 0,25 - 0,7 м и 0,25 - 0,4 м, для несвязных - 0,3 - 0,8 м и 0,3 - 0,5 м. В таких случаях эффек­тивны также пневмопробойники и станки ударноканатного бурения. Обра­зуемые при уплотнении скважины следует засыпать местным грунтом сло­ями по 1 м с уплотнением. В результате вокруг скважины образуется зона уплотненного грунта размером 2,5 - 3 диаметра скважины.

В стесненных и неудобных местах при засыпке, например, тран­шей, ям и котлованов применяют механические трамбовки с ручным управ­лением, в том числе самопередвигающиеся электротрамбовки типа ИЭ и пневматические трамбовки ТР и Н. Электротрамбовками мас­сой от 18 до 180 кг уплотняют несвязный грунт при толщине слоя 0,15 - 0,5 м, массой 80 и 180 кг - связный грунт при толщине слоя соответ­ственно 0,3 и 0,4 м.