Технология и параметры уплотнения грунтов с применением катков разных типов

§ II.2. ТЕХНОЛОГИЯ МЕХАНИЧЕСКОГО УПЛОТНЕНИЯ ГРУНТОВ (ч. 1)

II.2.1. Общие сведения

Грунты уплотняют для увеличения их несущей способности. К механическим способам уплотнения грунтов относятся укатка, трамбование, вибрирование и комбинированный способ. При выборе метода уплотнения грунтов и типа грунтоуплотняющих машин следует учитывать свойства грунта (гранулометрический состав, влажность, степень однородности, требуемую плотность), а также объем работ, время года, особенности выполнения подготовительных и вспомогательных работ и другие факторы. Работы по уплотнению грунтов ведутся при их влажности, близкой к оптимальной, т.е. при которой достигается наибольший эффект уплотнения.

Величина оптимальной влажности принимается:

Увлажнение грунта и доведение его влажности до оптимальной производится поливочной машиной или из шлангов. При этом перед укладкой первого слоя должно производиться разрыхление поверхности основания на глубину не менее 5 см, а отсыпка последующего слоя должна выполняться с перемешиванием и разравниванием грунта. Если величина оптимальной влажности превышает верхний предел более чем на 20%, то необходимо подсушить грунт рыхлением или боронованием, после чего производить уплотнение грунта. Если подсушка грунта не достигает цели, то следует усилить основание втрамбовкой в него щебня или гравия.

Несвязные и малосвязные грунты увлажняются в отсыпном слое незадолго до уплотнения.

Поверхность земляного сооружения следует разделять на участки, на каждом из которых последовательно укладывают, разравнивают, увлажняют и уплотняют грунт. Все участки с одинаковыми условиями работы должны быть равновеликими по площади.

II.2.2. Технология уплотнения грунтов укаткой

Уплотняют грунты укаткой катками на пневмоколесном ходу и кулачковыми, а также транспортными и землеройно-транспортными машинами. Катками с гладкими вальцами укатывают грунты, главным образом на завершающей стадии уплотнения верхнего слоя насыпи, который может служить основанием дорожной одежды. Катками на пневмоколесном ходу могут быть уплотнены все виды грунтов. Кулачковые катки рекомендуется применять для уплотнения глины, суглинков и глинистых грунтов с примесью щебня и гравия, а также комковатых грунтов. Использовать кулачковые катки для уплотнения песков, сланцевых глин и сильно увлажненных глинистых грунтов не следует. Нельзя применять кулачковые катки для доуплотнения уже сравнительно плотных грунтов и особенно при недостаточной их влажности.

На больших площадках при выполнении работ по вертикальной планировке территории застройки лучше применять схему движения катком по замкнутому кругу. На насыпях, где исключается возможность разворота катка и устройства въездов, следует использовать челночную схему движения. На рис. II-1, а, б приведены схемы производства работ с разворотом катка на участке (рис. II-1, а) и со съездом (рис. II-1, б).

Количество ходов катка на пневмоколесном ходу по одной полосе может быть ориентировочно принято 2—3 для песчаных грунтов, 3—4 для супесчаных грунтов и 5—6 для суглинистых и тяжелосуглинистых грунтов.

Уплотнять грунт самоходным катком обратной засыпки в стесненных условиях рекомендуется по схеме, указанной на рис. II-2. При этом уплотняемый грунт разравнивают малогабаритным бульдозером, а в особо стесненных условиях — вручную. Грунт вначале уплотняют трамбовками по обеим сторонам фундамента на ширину 0,8 м от его обреза, а затем ходами катка — челночным способом — полосами, перекрывающими одна другую на 0,1 м.

Источник

Технология уплотнения грунта

Процедура повышения плотности осуществляется путём приложения механических усилий для перераспределения частиц материала. Подобное действие осуществляется при возведении земляных дамб, насыпей, прокладывании железных и автомобильных дорог, улиц и магистралей, а также при закладке фундаментов зданий и целом ряде других строительных мероприятий. Технология уплотнения грунта во всех этих случаях соответствует установленным нормам.

Повышение плотности грунтового слоя на 1% обеспечивает увеличение несущей способности укладываемого поверх него асфальто- и цементо-бетона на 10-15%. Неправильное и недостаточное проведение подобных работ, напротив, приводит к осадкам и иным разрушительным последствиям.

Степень уплотнения грунта в каждом конкретном случае зависит от ряда факторов:

После проведения процедуры поверхность в меньшей степени подвержена сжиманию и различным деформациям.

Способы уплотнения грунтов

Придание материалу необходимой плотности осуществляется методом укатки, трамбовки и вибрирования. Оптимальным является сочетание сразу нескольких подходов, либо соединение одного из способов с рабочим действием (например, передвижение действующего устройства).

Способы уплотнения грунтов также определяются применением разных типов оборудования:

Используется собственная масса механизмов. Регуляция степени воздействия происходит через корректировку веса или размера функционирующей площади устройств. Действие статических машин направлено преимущественно на поверхностное уплотнение грунтов, а на глубине их влияние ощущается мало.

Механизм действует за счёт вращательных движений эксцентрикового груза. Устройства данной группы обеспечивают сочетание нагрузок динамического и статического типа (вибрация и волны сжатия). Степень уплотнения грунта на глубине гораздо значительнее, чем в случае статического воздействия. Машины данного типа подходят для оказания воздействия на крупноблочные и глинистые породы, песок, гравий и асфальтобетон. Вибрационные механизмы в общем числе занимают больше 2/3 всего рынка подобного оборудования.

«Обеспечить необходимую степень уплотнения грунта не выйдет, если подстилающая прослойка отличается зыбкостью и податливостью.»

Виды катков для уплотнения грунта

Катки отличаются тем, что их рабочий орган представляет собой перекатывающийся по рабочей поверхности валец. Существует несколько разновидностей таких механизмов.

Виды плит для уплотнения грунта

Плиты отличаются наличием плоского рабочего органа, который может оказывать вибрационное воздействие и передвигаться по поверхности обрабатываемой площади. Обычно их используют, чтобы обеспечить послойное уплотнение грунтов (СНиП 3.02.01-87) из несвязных крупно- и мелкозернистых материалов.

Тяжесть плиты рассматривается как её основной параметр. По массе такие элементы бывают:

Также их различают по принципу работы:

Большая часть вибрационных плит на данный момент относится к числу самоходных.

Технология уплотнения грунта, используя выше перечисленные машины

Чтобы степень уплотнения грунта соответствовала необходимым параметрам, его предварительно разравнивают бульдозерами и аналогичным оборудованием. Также чрезмерно сухой грунтовый материал увлажняют, а слишком влажный – осушают.

Воздействие осуществляется в пределах отдельного участка («захватки»). Его размер определяется фронтом работ, которые должны быть выполнены, пока сохраняется оптимальная влажность грунта. При повышении плотности в области фундаментных пазух и траншей показано применение вибрационных плит, пневмо- и электротрамбовки (толщина укладываемых слоёв 0,15-0,25 м). Самоходные виброплиты используются при уплотнении засыпки под пол.

Если требуется уплотнить крупную насыпь (то есть речь идёт о больших площадях), то лучше воспользоваться прицепными, кулачковыми или гладкими самоходными катками. Уместны будут различные способы уплотнения грунтов c помощью круговых трамбовочных механизмов.

Технология уплотнения грунта щебнем

Один из вариантов подготовки участка к строительным работам — уплотнение грунта щебнем. Технология проведения данной процедуры обладает своей спецификой. Щебневая подушка позволяет увеличить несущую способность зданий, уменьшая нагрузку, предназначенную для фундамента.

Конкретная сфера применения материала зависит от его фракции:

Уплотнение грунта щебнем производится с использованием тяжёлых катков, а также вибрационной трамбовки и плит, значительно ускоряющих процесс в целом.

При возведении небольших зданий для подушки используется щебень мелких фракций, а её толщина составляет 10-50 см. В качестве отсыпки поочерёдно используется щебень и песок крупных или средних фракций. Формирование берёт на себя роль выравнивающего элемента, поэтому щебень необходимо утрамбовывать как можно тщательнее. На песочных подушках рекомендуется использовать ручные трамбовки для уплотнения грунта.

Ленточный монолитный фундамент поддерживается слоем среднефракционного щебня. Правильно выполненная подушка, кроме своей основной функции, способна обеспечить теплоизоляцию и дренаж, что продлевает эксплуатационный срок здания. При обустройстве трубопроводов используется обратная засыпка грунта с послойным уплотнением.

Проведения испытания после уплотненного грунта

Уплотнение грунтов и контроль степени уплотнения производится в соответствии со всеми нормами СНиП и ГОСТа. Отслеживание осуществляется как в процессе работ, так и после и завершения.

Степень уплотнения грунта фиксируется через сопоставление плотности образцов взятых на участке с оптимальными показателями плотности, демонстрируемыми материалом данного типа при стандартной обработке. Плотность исследуемого образца определяют коэффициентом уплотнения «К». Испытания грунтов после уплотнения осуществляет генеральный подрядчик и технадзор заказчика.

Сноска из СНИП про уплотнение грунтов

СНиП 3.02.01-87 «Земляные сооружения, основания и фундаменты»

В июле 2003-го года ГОСТ 22733-77 был заменён на ГОСТ 22733-2002.

Протокол уплотнения грунта (образец)

Акт на уплотнения грунта:

Техника безопасности

Основными источниками сведений по технике безопасности, при проведении работ по повышению плотности грунтов, являются следующие документы:

Заключение

Технология уплотнения грунта связана с большим количеством тонкостей: применение подходящего оборудования для воздействия на определённые материалы, учёт влажности, контроль качества, составление документации и так далее.

В ходе работ необходимо ориентироваться на ЕНиР, уплотнение грунта щебнем и результаты иных операций должны соответствовать всем установленным там нормам и расценкам.

Источник

Технология уплотнения грунта: виды и типы оборудования

Технология уплотнения грунта является важнейшей составляющей в подготовке площадки для строительных работ. Чтобы фундамент сооружения или основание дорожного покрытия не проседало, особое внимание уделяются составу почвы и материалам, которыми уплотняют место будущего возведения сооружения. По статистике, уплотнение на 1 процент увеличивает прочность несущей способности будущего сооружения до 15%.

Прогресс не стоит на месте, а технологии уплотнения грунта и асфальта механизированы и реализуются с помощью специальных машин.

Оборудование для уплотнения земляного покрытия можно классифицировать по разным параметрам (в зависимости от состава, влажности, толщины и т.д.).

Процесс уплотнения грунта

Чтобы достичь необходимой плотности земляного покрова, используют один из трех методов:

Наиболее эффективным является сочетание нескольких методов или же придание рабочего действия одному из них. Например, передвигающаяся вибрационная машина даёт максимальный эффект. Также оборудование можно разделить на статическое, которое работает за счет своей массы. Наиболее ярким примером может быть асфальтоукладочный каток. Или же вибрационное оборудование, позволяющее достигать уплотнения на глубине. Так как виброкатки наиболее эффективны и занимают большую часть рынка в данной сфере, рассмотрим эту категорию подробнее.

Вибрационное уплотнение считается наиболее сложным процессом, однако результат соответствующий. Прежде, чем начать работу, необходимо учесть всевозможные характеристики грунта: размеры частиц, плотность, влажность и многое другое. При работе с данной категорией оборудования важно умение оператора настраивать машину под различные исходные параметры почвы.

Рассмотрим наиболее популярные группы вибрационного оборудования для уплотнения грунта

Виброплиты чаще всего используют в местах, недоступных каткам, или там, где это экономически выгоднее. Бензиновые и дизельные виброплиты применяются для автономной работы вдали от коммуникаций. Машины отличаются компактными размерами и высокими показателями эффективности. Реверсивные плиты позволяют облегчить работу за счёт прямого и обратного хода. Вес виброплит Atlas Сорсо составляет от 50 до 150 кг.

Вибротрамбовки предназначены для более глубокого уплотнения и зачастую используются в трудных условиях эксплуатации. Компактные и очень маневренные машины потребляют оптимальное количество ресурсов, справляются с грунтом не самого лучшего качества. При весе 50-90 кг техника за несколько проходов позволяет достичь уплотнения на глубину 40 см и более.

Реверсивные виброплиты отличаются надежностью корпуса, производительностью, большим весов по сравнению с обычными виброплитами (до 900 кг). Однако большой вес компенсируются реверсивностью, т.е. способностью машины двигаться вперед и назад. Потребляют минимальное количество топлива и довольно быстро окупаются.

Ручные виброкатки используют при утрамбовке тонкого слоя песка, сыпучего грунта. Являются незаменимым оборудованием при оборудовании детских площадок, тротуарных дорожек, автостоянок. Компактные катки управляются вручную с помощью ручек. Отличительной особенностью является возможность отключения вибрации и использование катка при различных погодных условиях, т.к. он термоустойчив и защищён от механических повреждений. Хорошо себя зарекомендовали двухвальцовые ручные виброкатки Atlas Copco.

Мобильные траншейные уплотнители применяют для выкапывания и засыпки траншей и канав, а также на этапе закладки фундамента. Несмотря на вес около полутора тонн (например, траншейный уплотнитель Atlas Copco весит 1675 кг), машина является маневренной и работает не только на плоских площадках. Уплотнитель грунта может поворачиваться на месте, огибать углы, адаптирован для работы в сложных и экстремальных условиях.

Техника Atlas Copco зарекомендовала себя на рынке промышленного оборудования с наилучших сторон. Преимущества вибрационной техники Atlas:

Технология уплотнения грунта

Первым этапом в работе, связанной с уплотнением грунта, является разравнивание рабочей площадки бульдозером, а затем автогейдерами. Разравнивание производится горизонтальными слоями с оптимальной толщиной 20-40 см в рыхлом состоянии. Далее следует отсыпка земляного сооружения чередующимися слоями (однородный и разнородный). На данном этапе важно предусмотреть отвод воды, атмосферных осадков путем создания небольшого уклона в сторону бровки. Не допускается в пределах одного слоя смешивание видов грунта. Это может привести к нестабильной влажности и плотности.

Источник

Уплотнение грунта, песка и щебня

Уплотнение строительных материалов (грунтов) производится для увеличения их прочностных характеристик и избежания осадок в процессе эксплуатации. Уплотнение происходит за счет приложения статической или вибрационной силы на уплотняемый материал. Наибольшее распространение уплотнение получило в дорожном строительстве, возведении насыпей и дамб, фундаментных и ландшафтных работах.

Качество уплотнения каменной отсыпки, грунтов и асфальтобетона напрямую связано с несущей способностью материала и его водонепроницаемостью. Причем увеличение степени уплотнения на 1% ведет к увеличению прочности материала на 10-20%.

Некачественное уплотнение ведет к последующим усадкам грунтов, что значительно увеличивает стоимость содержания или приводит к дорогостоящему ремонту.

Области применения уплотнения

Вот список областей, где уплотнение используется наиболее часто:

Автомобильные дороги

Разнообразие современных автомобильных дорог очень большое: начиная от грунтовых проселочных дорог, заканчивая многополосными магистралями с асфальтобетонным покрытием.

Вне зависимости от типа дороги, для увеличения несущей способности полотна и увеличения срока службы необходимо использовать уплотнение всех слоев дороги, включая насыпь.

Дорога возводится двумя способами – на насыпи или в выемке. Дорожная одежда состоит из подстилающего слоя, слоя основания и финальных слоев покрытия. Основная ее задача – равномерно распределять давление от поверхностных нагрузок по всему земляному полотну.

Максимальное давление возникает на поверхности, поэтому требование к качеству материала и его уплотнению максимальны для слоев покрытия – асфальту или асфальтобетону.

Слой основания обеспечивает жесткость слоям покрытия, поэтому требования к его уплотнению также велики. Обычно для этих слоев используется щебень или каменная отсыпка.

Железные дороги

Во всем мире железные дороги обеспечивают большую часть грузового трафика. Значительная часть таких перевозок занимает транспортировка крайне тяжелых материалов, таких как руда и уголь. Поэтому способность противостоять нагрузкам критически важна для железной дороги. А этого невозможно добиться без качественного уплотнения железнодорожной насыпи.

Фундаменты зданий

Устойчивость и срок службы любых типов построек напрямую зависят от качества фундамента. Особенно это важно в местах, где отсутствуют прочные грунты.

Возведение качественной дренажной подушки под основание зданий проблематично выполнить без использования уплотнительной техники.

Крупные инфраструктурные проекты: порты и аэропорты

В современном мире грузооборот аэропортов и морских портов вырос многократно. Чтобы справится с этим потоком грузов – значительно возросла интенсивность движения судов и самолетов, а следовательно выросли нагрузки на взлетные полосы и причалы. На данных объектах требования к качеству работ и используемых материалов максимальны. Стандарты по уплотнению всех подстилающих слоев и слоев покрытия значительно выше, чем на прочих объектах.

Способы уплотнения

Существуют два способа уплотнения грунтов и асфальтных покрытий: статическое и вибрационное воздействие.

Статическое уплотнение

Статическое уплотнительное оборудование для воздействия на уплотняемый материал использует только собственный вес. Чтобы изменить силу воздействия на поверхность необходимо либо изменить массу, либо площадь контакта.

Такой тип оборудования не обеспечивает уплотнение материала на достаточную глубину, т.к. при нем возникает эффект «распора» между частицами верхнего слоя материала, что препятствует уплотнению нижележащих частиц.

К такому типу оборудования относятся статические катки с гладкими вальцами и катки на пневматических шинах.

Вибрационное уплотнение

Вибрационное уплотнительное оборудование использует комбинацию статического и динамического воздействия. Вибрация создается за счет вращения эксцентрикового груза. Вибрационные удары передается частицами материала между собой, что приводит к уменьшению трения между ними и взаимному движению. Что в свою очередь позволяет частицам переупаковываться в максимально плотное состояние. По сравнению со статическим, вибрационное уплотнение воздействует на материал на гораздо большую глубину. Изначально данный способ уплотнения использовался только для несвязных грунтов (песок, щебень и т.п.), однако со временем появилась вибрационное оборудование и для уплотнения глинистых грунтов и асфальта.

Эффективность воздействия вибрационного оборудования признана во всем мире, и на текущий момент данный способ уплотнения является доминирующим на рынке.

Влияние влажности грунта на его уплотнение

Любые грунты состоят из трех элементов: твердые частицы, воздух и вода. Во время уплотнения почти все грунты достигают максимальной плотности при определенном оптимальном содержании в них воды.

Таким образом, сухой грунт плохо поддается уплотнению, а влажный грунт становится мягким и его легче утрамбовать.

Однако, чем выше содержание воды в грунте, тем ниже его плотность. Максимальная плотность достигается при оптимальном содержании влаги в грунте, что обычно является промежуточным состоянием между абсолютно сухим и полностью влажным.

Для определения оптимальной влажности для грунта используют лабораторный анализ по ГОСТ 22733-2002 (Грунты. Метод лабораторного определения максимальной плотности).

Степень уплотнения чистого песка и щебня (без содержания примесей) почти не зависит от содержания в них влаги, и могут быть максимально утрамбованы как в сухом, так и водонасыщенном состоянии.

Уплотнение различных типов грунтов

В зависимости от используемого уплотняемого материала выбираются соответствующие способы и оборудование для уплотнения.

Песок и щебень

Как уже упоминалось ранее, песок и щебень достигают своей максимальной плотности в абсолютно сухом или полностью водонасыщенном состоянии. Но так как данные материалы обладают отличными дренирующими свойствами, достаточная плотность достижима при любом содержании влаги в материале.

Но при использовании щебня и песка с содержанием примесей, дренирующие свойства заметно ухудшаются и материал становится пластичным, что затрудняет его уплотнение. В таких случаях необходимо производить уплотнение при оптимальном содержании влаги.

При уплотнении песка и щебня с низким содержанием примесей может возникнуть небольшая проблема – материал пытается выпучиться сзади вальца катка или виброплиты, тем самым плотность верхнего слоя снижается. Но при послойном уплотнении данный нюанс не играет большого значения, т.к. нижележащий слой уплотняется при обработке верхнего слоя.

Для уплотнения песка и щебня подойдет любое вибрационное оборудование: вибротрамбовки, виброплиты и виброкатки. Вес оборудования влияет на высоту трамбуемого слоя.

Скальная порода

Отсыпка из скальной породы применяется в качестве насыпей в дорожном строительстве, при сооружении платин и дамб, а также при возведении взлетных полос и морских портов. Валуны из скальной породы могут достигать размеров до 1,5 метров и обладают значительной прочностью.

Первичная укладка скальных пород производится бульдозерами, они образуют довольно ровную поверхность. Для дальнейшего уплотнения используют вибрационные катки тяжелого и среднего класса.

Пылеватые грунты

На качество уплотнения пылеватых грунтов сильно влияет степень содержания в них влаги. Для качественного уплотнения подобного грунта, уровень влажности не должен сильно отличаться от оптимального. При большом содержании влаги в пылеватом грунте и при воздействии вибрации такой грунт становится текучим, что сильно снижает возможность его качественного уплотнения.

Пылеватые грунты с оптимальной влажностью обладают низкой вязкостью, поэтому их можно уплотнять более толстыми слоями, чем песок. Для их уплотнения идеально подходят вибрационные катки среднего и тяжелого класса, либо тяжелые виброплиты.

Глина и суглинки

Глину и грунты, содержащие большое количество глины, часто используют в дорожном строительстве при возведении насыпей. Качество уплотнения глины меняется в зависимости от содержания в ней воды. При низком содержании влаги она становится твердой, а при высоком содержании очень пластичной. Поэтому при уплотнении подобных грунтов оптимальная влажность материала является существенным фактором.

Для уплотнения глины используют вибрационные катки с гладкими либо кулачковыми вальцами. Кулачковые – когда влажность ниже оптимальной, а гладкие вальцы – при повышенной влажности. Глубина слоя выбирается в пределах от 20 до 40 см. Толщина уплотняемого слоя влажной глины может быть больше, чем сухой.

При существенном отклонении уровня влажности от оптимального могут быть использованы бороны и фрезы для увлажнения или проветривания грунта.

Источник