Механизированный способ уплотнения грунта

Механизированный способ уплотнения грунта

ТЕХНОЛОГИЯ УПЛОТНЕНИЯ ГРУНТА ПРИ ОБРАТНОЙ ЗАСЫПКЕ КОТЛОВАНОВ, ТРАНШЕЙ, ПАЗУХ. ТЕХНИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ (извлечение из ТР 73-98)

Дата введения 1999-01-01
Разработаны НИИМосстроем
Внесены Управлением развития Генплана

Утверждены Первым заместителем руководителя Комплекса перспективного развития города В.Е.Басиным 24 сентября 1998 года

Технические рекомендации распространяются на работы по уплотнению грунта при обратной засыпке котлованов, траншей, пазух после прокладки подземных инженерных сетей, устройства фундаментов возводимых зданий, работы по уплотнению грунта после восстановительного ремонта подземных инженерных сетей в зоне проезжей части дороги.

В рекомендациях представлены технология засыпки и уплотнения грунта, требования к плотности грунта, приведены оптимальные и допустимые отклонения влажности грунтов, применяемые машины и механизмы для производства работ, схемы организации работ и их последовательность, требования и контроль качества уплотнения в процессе производства и после окончания работ, требования техники безопасности и охраны окружающей среды.

Для определения качества уплотнения грунта в приложениях ТР представлены методики определения коэффициента уплотнения:

— метод зондирования с помощью удлиненного ударника (метод стандартного уплотнения СоюзДорНИИ);

— метод режущих колец;

— с помощью универсального динамического плотномера ДПУ «Кондор» при строительстве автомобильных дорог, аэродромов и других инженерных сооружений.

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Технические рекомендации распространяются на работы по уплотнению грунта при обратной засыпке котлованов, траншей, пазух после прокладки подземных инженерных сетей, устройства фундаментов возводимых зданий.

1.2. Технические рекомендации распространяются также на работы по уплотнению грунта после восстановительного ремонта подземных инженерных сетей в зоне проезжей части дороги.

1.3. Уплотнение грунта следует производить в соответствии со СНиП 3.02.01-87 «Земляные сооружения, основания и фундаменты» и ВСН 52-96 «Инструкция по производству земляных работ в дорожном строительстве и при устройстве подземных инженерных сетей».

1.4. Характеристики, термины и определения грунтов используются в соответствии с ГОСТ 25100-95 «Грунты. Классификация».

2. ТЕХНОЛОГИЯ УПЛОТНЕНИЯ ГРУНТА ПРИ ОБРАТНОЙ ЗАСЫПКЕ КОТЛОВАНОВ

2.1. Разрешение на обратную засыпку грунтом котлованов дается комиссией, состоящей из производителя работ, заказчика и автора проекта, одновременно с составлением акта на скрытые работы.

2.2. Требуемая плотность грунта при засыпке котлованов назначается проектом на основании данных исследования грунта методом стандартного уплотнения, при котором устанавливается его оптимальная влажность и максимальная плотность, которая должна быть не менее 0,95.

2.3. Для определения основных свойств грунта необходимо руководствоваться техническим заключением Мосгоргеотреста об инженерно-геологических условиях участка строительства.

2.4. Уплотнение грунта следует производить, когда его естественная влажность является оптимальной. В таблице 2.1 приводятся оптимальные влажности грунтов и допустимые отклонения влажности (коэффициент «переувлажнения»).

Пески пылеватые, супеси легкие крупные

Супеси легкие и пылеватые

Супеси тяжелые пылеватые, суглинки легкие и легкие пылеватые

Суглинки тяжелые и тяжелые пылеватые

Определять естественную влажность грунтов следует по ГОСТ 5180-84.

2.5. При недостаточной влажности связных грунтов (содержание глинистых частиц более 12%) их следует увлажнять в местах разработки, а увлажнять несвязные грунты (содержание глинистых частиц менее 3%) можно и в отсыпаемом слое. При избыточной влажности грунта следует производить его подсушивание.

2.6. Засыпку грунта или песка под основание полов по дну готового котлована подземной части здания осуществляют стреловыми кранами, оборудованными грейферами, с разравниванием грунта по дну котлована и уплотнением трамбовками.

2.7. Машины и механизмы для уплотнения грунтов следует выбирать с учетом свойств и состояния уплотняемого грунта (влажности, однородности, гранулометрического состава), требуемой степени уплотнения, объемов работ и темпов их выполнения (п.2.9, табл.4.1). Расстановка машин для обратной засыпки котлованов производится в соответствии с проектом производства работ по строительству конкретного здания.

2.8. Обратная засыпка котлованов производится стреловыми кранами, оборудованными грейферами, экскаваторами типа ЭО-2621В-3, ЭО-3123, ЭО-4225 и др. послойно.

2.9. Уплотнение засыпаемого грунта в котлованах производится гидромолотами типа СП-62, СП-71, «РАММЕР», виброплитами ДУ-90, ДУ-91, электротрамбовками ИЭ-4502А. На рис.2.1 представлена схема засыпки грунта под полы в подвале здания.

Рис.2.1. Схема засыпки грунта под полы в подвале здания:

а) сборные фундаменты, б) свайные фундаменты;

1 — сборный фундамент с установленной колонной; 2 — зона уплотнения грунта ручными электротрамбовками;
3 — зона уплотнения грунта механическими трамбовками; 4 — стена здания; 5 — железобетонный ростверк;
6 — забитая свая. В — принимать по табл.3.1

2.10. Средняя толщина отсыпаемого слоя грунта при применении гидромолотов и виброплит должна быть для: песка — 70 см; супеси и суглинков — 60 см; глины — 50 см. При применении электротрамбовок типа ИЭ-4502А толщина отсыпаемого слоя должна быть не более 25 см.

2.11. Для достижения плотности уплотняемого грунта до К=0,95 время уплотнения по одному следу гидромолотами должно быть 15 секунд. При применении виброплит и электротрамбовок число проходов (ударов) должно быть 3-4. Каждый последующий проход (удар) уплотняющей машины должен перекрывать след предыдущей на 10-20 см.

2.12. Выполненные работы по уплотнению грунта предъявить авторскому и техническому надзорам и составить акт на скрытые работы.

3. ТЕХНОЛОГИЯ УПЛОТНЕНИЯ ГРУНТА ПРИ ОБРАТНОЙ ЗАСЫПКЕ ПАЗУХ

3.1. До начала обратной засыпки грунтом пазух должны быть закончены следующие работы: монтаж конструкций подземной части зданий; уборка строительного мусора; гидроизоляция; дренаж.

3.2. Требуемая плотность песчаного грунта при засыпке пазух должна быть не менее K=0,98.

3.3. Засыпка пазух производится послойно экскаваторами, экскаваторами-планировщиками, бульдозерами. При этом толщина слоя для песка должна быть не более 70 см; для супеси и суглинка — 60 см, для глины — 50 см.

3.4. Уплотнение засыпаемого грунта в пазухах осуществляется гидромолотами типа СП-62, СП-71, «РАММЕР», виброплитами ДУ-90, ДУ-91.

3.5. Для достижения плотности уплотняемого грунта до K=0,98 время уплотнения по одному следу должно быть 20 секунд.

3.6. Грунт уплотняют, начиная с зон возле конструкций здания, а затем двигаются в направлении к краю откоса, при этом каждый последующий проход трамбующей машины должен перекрывать след предыдущей на 10-20 см (рис.3.1).

Рис.3.1. Схема обратной засыпки пазухи котлована:

1 — отмостка; 2 — стена здания; 3 — вертикально установленная керамзитобетонная плита;
4 — зона уплотнения грунта вручную; 5 — фундаментная плита; 6 — горизонтально уложенная
керамзитобетонная плита; 7 — дренажная труба; 8 — граница засыпки дренажа песком;
9 — слои грунта, уплотняемые легкими механическими трамбовками; п.п. — пол подвала;
— толщина отсыпаемого слоя грунта принимается до 0,25 м

Примечание. Керамзитобетонные плиты могут быть заменены полимерными материалами согласно ВСН 35-95 «Инструкция по технологии применения полимерных фильтрующих оболочек для защиты подземных частей зданий и сооружений от подтопления грунтовыми водами».

3.7. При работе по уплотнению грунта вблизи конструкций возводимого здания, мест ввода коммуникаций и других труднодоступных мест должны применяться электротрамбовки типа ИЭ-4505, ИЭ-4502А. При этом толщина отсыпаемого слоя должна быть не более 25 см и количество проходов — не менее 4.

3.8. Отметки верхнего слоя уплотняемого грунта должны строго соответствовать проекту.

3.9. Выполненные работы предъявить авторскому и техническому надзору и составить акт на скрытые работы.

Источник

Уплотнение грунта

Уплотнение грунта является одним из наиболее важных и ответственных технологических процессов, применяемых при строительстве земляного полотна, площадок различного назначения, грунтовых подушек, в том числе и под фундамент, различных земляных сооружений, подготовки основания под заливку полов, строительстве автомобильных и железных дорог, взлетно-посадочных полос, прокладке улиц и сооружении дамб.

От качества уплотнения грунта зависит:

• его устойчивость,
• несущая способность,
• упругость,
• подверженность температурным деформациям.

Грунты без уплотнения неоднородны. В них могут быть пустоты, участки большей и меньшей плотности, накапливающие под воздействием механических нагрузок остаточные деформации, что со временем приводит к проседанию земляного полотна, его деформации и образованию неровностей и ям на проезжей части дороги. При уплотнении грунта всего лишь на 1% его прочность и устойчивость к нагрузкам возрастает на 10%, а то и на 15%.

К тому же проведение работ по уплотнению грунта дает большой экономический эффект. Их стоимость составляет в среднем 3-5% от общих затрат на строительство, а полученный результат в несколько раз увеличивает срок службы сооружения, его надежность и прочность.

Понятие уплотнения грунта

Уплотнением грунта называется процесс искусственного преобразования его свойств без существенного изменения физических или химических характеристик, в ходе которого происходит перемещение частиц грунта, приводящее к увеличению количества контактов между ними в единице объема.

При уплотнении грунт становится более прочным и плотным, а его несущая способность возрастает в несколько раз. При этом уменьшается способность грунта к фильтрации и размыванию, а также подверженность просадке при сезонных колебаниях температур.

Механизм уплотнения грунта основан на вытеснении из него жидкой и газообразной фазы и стремлении привести грунтовые массы в твердое состояние с содержанием воздуха в занимаемом объеме не более 3-5%.

Провести уплотнение грунта можно только при его увлажнении. При этом уровень влажности для каждого вида грунта подбирается индивидуально, в зависимости от его физических и химических свойств.

Так, например, уплотнение песка возможно при уровне его влажности 14-23% (в зависимости от фракции песка). Поэтому песчаные почвы предварительно обильно смачивают.

Грунт с высоким содержанием глины и суглинка, напротив, уплотняют при уровне влажности ниже так называемой «границы раскатывания», для чего применяют рыхление и подсушивание, приводящее к удалению лишней влаги. В случае, когда подсушка не дает ощутимых результатов, грунт уплотняют, втрамбовывая в него щебень.

Выбор способа уплотнения грунта во многом зависит от его типа и физико-химических характеристик.

Классификация грунтов

При классификации грунтов учитывается однородность их состава, прочность и надежность связей между отдельными частицами грунта, их размер и форма, способность к поглощению влаги и подверженность размыванию потоками воды. Кроме того учитывается возраст горных пород, составляющих грунт и их геологическое происхождение.

При проведении земляных работ используют следующую классификацию грунтов:

Скальные грунты, представляющие собой плотные горные породы, покрытые тонким слоем почвы. Чаще всего скальные грунты сформированы из гранита, базальта, песчаника, доломита и известняка. Они отличаются высокой прочностью, устойчивостью к нагрузкам, перепадам температур и воздействию влаги.

Полускальные грунты состоят из тех же горных пород, что и скальные грунты, но характеризуются наличием большого количества трещин и разломов, снижающих их уровень прочности.

Крупнообломочные грунты, состоящие из обломков и кусков горных пород различной величины. Их характерной особенностью является низкий уровень сжимаемости и высокий риск размывания потоками воды

Песчаные грунты, состоящие из сыпучих песков. Их характерной особенностью является водопроницаемость и подверженность размыванию, а также способность к уплотнению во влажном состоянии.

Глинистые грунты, состоящие из глины без примеси песка. Их характерной особенностью является способность к набуханию при увлажнении, подверженность размыванию потоками воды и вспучивание при замерзании. Уплотняются глинистые грунты плохо.

Суглинки, состоящие из глины и песка, количество которого может достигать 90%. Суглинки подвержены размыванию и набухают при контакте с водой.

Торфяники, состоящие из растительных остатков. Этот вид грунта характеризуется высокой степенью сжимаемости, а также высоким содержанием влаги.

Пылеватые грунты или так называемые «плывуны»: наиболее сложный вид грунта, характеризующийся низкой способностью к уплотнению, подвижностью и подверженностью к размыванию

Все перечисленные виды грунтов имеют естественное, природное происхождение. Однако в строительстве часто приходится использовать так называемые искусственные грунты, среди которых различают насыпные и улучшенные основания.

Насыпные основания устраивают с использованием гравия, щебня, песка, строительного мусора, шлака, «пустых» горных пород и отходов промышленного производства.

Улучшенные основания формируют из рыхлых, малосвязанных грунтов, цементируя их или скрепляя различными другими способами с использованием жидкого стекла, битума и т.д.

Способы уплотнения грунта

В зависимости от вида грунта и его технических характеристик используют различные способы уплотнения грунта.Существует три способа уплотнения грунта:

При необходимости их комбинируют.

Трамбование грунта

Трамбованием называется один из способов механического воздействия на грунт, при котором происходит его уплотнение, сопровождающееся удалением пустот и воздушных полостей. Основное достоинство трамбования состоит в возможности уплотнения слоев грунта большой толщины при различных уровнях влажности. Однако применять трамбование при уплотнении слишком влажных грунтов опасно: можно получить обратный результат.

Трамбование применяют для уплотнения крупнообломочных, комковатых грунтов, различных насыпей, а также грунтов, доступ к которым ограничен или стеснен.

Для трамбования используется различная техника и приспособления, например, свободно падающие с высоты 2-6 метром трамбовочные плиты, весом от 2 до 15 тонн или грузы цилиндрической формы с плоским дном, вес которых также составляет несколько тонн. Получаемый при этом результат (степень уплотнения) зависит от произведенной работы, определяемой как произведение веса применяемой плиты, высоты сбрасывания и их количества

Глубина уплотнения грунта зависит также от размера контактной площади трамбовки: чем меньше контактная площадь и больше вес плиты, тем больше глубина уплотнения грунта.

Такая трамбовка производится с помощью специальной техники (тракторов, погрузчиков, подъемников и т.д.) и называется тяжелой.

При выполнении небольших объемов работ может применяться ручная трамбовка грунта, выполняемая при помощи специальных инструментов, называемых «толкушками», которые, в свою очередь, разделяются на «легкие», весом до 30 кг, и «тяжелые», вес которых составляет 80 кг и более. «Толкушки» могут быть механическими и ручными.

Выполнять трамбование грунта можно в любое время года, но зимой хорошие результаты можно получить только с использованием тяжелой трамбовки.

Укатка грунта

Укаткой называют способ механического воздействия, применяемый для уплотнения песчаных, крупнообломочных и глинистых грунтов на свободных участках большой площади, где есть все необходимые условия для маневрирования применяемых при этом машин и механизмов.

Укатка производится послойно: вначале уплотняется один слой, затем насыпается и уплотняется следующий слой грунта.

Степень уплотнения грунта при укатке зависит от уровня его влажности и применяемых для работы механизмов. При этом используются специальные катки, автомашины, груженые скреперы и тракторы. Выбирают оборудование для укатки грунта в зависимости от его вида, а также в зависимости от производительности и веса машин и механизмов.

Работы по укатке грунта проводят в несколько этапов. Вначале выполняют предварительную укатку, называемую также «подкаткой», используя при этом легкие катки или тракторы. Затем проводят опытные работы и определяют оптимальный уровень уплотнения грунта. На основании полученных результатов рассчитывают количество проходок используемой для работы техники.

Вибрирование

Вибрирование или вибрационное уплотнение является одним из наиболее эффективных способов механического воздействия на грунт, при котором достигается максимальный уровень контакта между его частицами и полностью удаляются пустоты.

Еще одно достоинство вибрирования состоит в возможности достижения высокого глубинного эффекта уплотнения грунта при сравнительно небольшом количестве проходок. Ни при каких других способах уплотнения этот эффект достичь невозможно.

Вибрационное уплотнение выполняется с помощью вибрирующего механизма, основанного на вращении эксцентрикового груза. При этом одновременно создается динамическая и статическая нагрузка на грунт.

Вибрирование можно назвать универсальным методом уплотнения грунтов. Первоначально оно рекомендовалось лишь для песчаных и крупнообломочных грунтов, но с развитием техники, применяемой для вибрации, этот способ стал широко использоваться для уплотнения глин и суглинков.

Виды работ по уплотнению грунтов

Виды работ по уплотнению грунтов зависят от требуемой степени его уплотнения, значение которой определяется на стадии проектирования в зависимости от качества грунта и его свойств, а также в зависимости от вида, возводимого на нем объекта.

Работы ведутся на участках, размер которых устанавливается так, чтобы обеспечить максимальные темпы работ по уплотнению. Обычно для катков длину участков делают не менее 250 м, а для трамбующих машин не более 50 м.

Ширина уплотняемого участка должна быть достаточной для безопасного движения техники и исключающей возможность ее сползания под откос.

Если протяженность участка увеличить, производительность катка возрастет, но при этом велика вероятность высушивания грунта, что негативно сказывается на качестве его уплотнения.

Укладка и уплотнение

Прежде чем начать уплотнение, грунт насыпают равными по толщине слоями и выравнивают. Если имеет место избыточная влажность, применяется рыхление грунта на глубину его уплотнения и подсушивание. Во время дождя работы по уплотнению грунта прекращают.

Уплотнение производят проходками техники от края насыпи к середине. При этом каждый проход катка или удар плиты производится так, чтобы перекрыть предыдущий участок. Делается это для исключения возможности пропуска неуплотненного участка.

В ходе работ осуществляется постоянный контроль качества и соответствие уровня уплотнения требуемым техническим условиям. Для этого используются полевые лаборатории, с помощью которых можно с высокой степенью точности определить качество грунта и уровень его плотности.

Уплотнение просадочных грунтов

Особого подхода требует уплотнение структурно неустойчивых грунтов, способных при определенных условиях (наводнениях, землетрясениях) изменить свою начальную структуру, что может привести к значительным усадкам. Такие грунты называются просадочными.

К просадочным относятся лессовые грунты, обладающие макропористой структурой и способностью к размываемости и размоканию. В большинстве случаев в состав лессовых грунтов входит гипс, известь, а также другие быстрорастворимые соли и соединения. В обычном состоянии лессовые грунты легко уплотняются и могут находиться в составе земляных насыпей. Однако при контакте с водой они теряют связность и образуют значительные просадки, величина которых может составлять 2 и более метра.

При строительстве к таким грунтам применяют следующие защитные меры, исключающие их контакт с влагой.

• Уплотнение грунтов с помощью тяжелых трамбовок и забивание его на глубину: возможно только в случае, если толщина слоя просадочных грунтов не менее 3,5-4 м.
• Устройство защитной подушки над уплотненными просадочными грунтами из непросадочных грунтов
• Уплотнение грунтов с помощью подводных взрывов: для этого на дне заранее подготовленного котлована бурят скважины и закладывают в них взрывчатку. Затем котлован заполняют водой, предварительно устроив по его периметру защитный земляной вал, и производят взрыв в скважинах.
• Грунты закрепляют с помощью битума, цемента или жидкого стекла, заливая его в предварительно подготовленные скважины.
• Грунты уплотняют с помощью свай.

Глубинное уплотнение грунтов

Уплотнение грунтов, производимое на глубине, с помощью свай и скважин, называется глубинным. Оно имеет свои характерные особенности.

Среди способов глубинного уплотнения лидирующие позиции занимает вибро уплотнение, основанное на способности грунтов переходить в плотное состояние под воздействием вибрации. Для этого вибратор медленно опускают в скважину, в которую через нижнее сопло подается вода. Затем его извлекают, одновременно заменив нижнюю подачу воды на верхнюю подачу. Под воздействием вибрации грунт уплотняется, а на месте нахождения вибратора образуется воронка, которую в дальнейшем засыпают песком.

Для грунтов с высоким уровнем влажности используют глубинное уплотнение, основанное на устройстве вертикальных дрен. Для этого в грунт погружают обсадную трубу, засыпают ее песком, который затем уплотняют вибрированием. По окончании этого процесса обсадную трубу извлекают, оставляя в грунте песчаный столбик (дрену). Количество таких дрен определяется на стадии проектирования.

• Уплотнение грунтов с помощью тяжелых трамбовок и забивание его на глубину: возможно только в случае, если толщина слоя просадочных грунтов не менее 3,5-4 м.
• Устройство защитной подушки над уплотненными просадочными грунтами из непросадочных грунтов
• Уплотнение грунтов с помощью подводных взрывов: для этого на дне заранее подготовленного котлована бурят скважины и закладывают в них взрывчатку. Затем котлован заполняют водой, предварительно устроив по его периметру защитный земляной вал, и производят взрыв в скважинах.
• Грунты закрепляют с помощью битума, цемента или жидкого стекла, заливая его в предварительно подготовленные скважины.
• Грунты уплотняют с помощью свай.

Источник