Диссертация (Основы и методы уплотнения грунтов оснований для возведения зданий и сооружений), страница 10

1.24. Груз-болванка для уплотнения песка внутри полостиобсадной трубы установки КАТО82Попредложениюавторадиссертациизаполнениетрубыпескомпроизводилось с его уплотнением грузом-болванкой (рис. 1.24.), сбрасываемой всвободном падении внутрь трубы. После выдергивания обсадных труб в слоегрунта образовывалась уплотненная песчаная свая-дрена. Устройство свай-дрен спомощью установки КАТО производилось с шагом 8 м.Интересную возможность дают некоторые варианты развития методауплотнения основания путем устройства песчаных свай-дрен при наличии вверхней толщи песчаных грунтов основания торфяных и илистых прослоек.

Такаявозможность может быть осуществлена с помощью тяжелых трамбовок. При этомударами тяжелой трамбовки пробивается скважина в основании и производитсявытеснение торфа в стороны.Образованная скважина может заполняться и уплотняться как песчаным ипесчано-гравийным грунтом, так и другим, более жестким, материалом, вчастности отходами строительного мусора.Таким образом, уплотнение грунта основания такими сваями-дренамипроисходит как путем динамического воздействия трамбовки на близлежащийгрунт вокругскважины, так и внутри нее, а также за счет вытесненияторфянистого грунта из объема, занимаемого скважиной. При этом объемвытесненного грунта восстанавливается новым материалом, подвозимым иподаваемым в скважину, устроенную в основании.После устройства свай-дрен на этой же площадке основания может бытьосуществлено и дополнительное уплотнение тяжелой трамбовкой как торфов, таки илистых прослоек в промежутках между сваями-дренами, предварительноустроенных в грунтах основания.Причем, как известно, наряду с эффектом уплотнения скелета грунтапесчаныесваи-дреныспособствуютзначительномуускорениюпроцессаконсолидации мелкодисперсных грунтов, если слои таковых в грунтовом массивеимеются.83Метод уплотнения тяжелыми трамбовками основания путем устройствасвай-дрен большого диаметра может позволить не только ускорить процессстабилизации осадок, уменьшить их величину на свеженамытых территорияхи повысить прочность и жесткость основания дорожных покрытий, но иисключить необходимость или существенно сократить объемы применениясвайных фундаментов под здания и сооружения.Оценивая перспективы применения представленных в данном разделеметодов глубинного уплотнения оснований, следует иметь в виду, что одни изних или дублируют уже рассмотренные, или находятся на ранней стадииразработки, в целом по производительности, эффективности и областиприменения значительно им уступая, другие – применяются только в сочетании синымиспособамирассмотреннымиуплотнения,методамипричемможетихдатьиспользованиезначительныесовместносдополнительныевозможности, как показывают перспективные исследования автора диссертации[106].1.7.

Выводы по анализу предшествующих исследований1. В современной строительной практике уплотнение грунтов являетсяэффективнымприемомулучшенияфизико-механическихсвойствкакестественных, так и техногенных оснований в грунтовых сооружениях, чтоувеличивает надежность и экономичность сооружений.Для уплотнения грунтов используется как статическое, так и динамическоенагружение либо их сочетание.Для уплотнения несвязных и слабосвязных грунтов оснований применяютсядинамическиеметодымалоэффективно.уплотнения,т.к.статическоеихнагружение842. Песчаные грунты широко применяются для устройства дамб и плотин,образования новых территорий и т.п.

В условиях отсутствия течений и действияволн водонасыщенныепесчаные грунты оснований, намываемые свободнымнамывом и отсыпкой под воду, независимо от гранулометрического составаукладываются с плотностью скелета в рыхлом сложении. Относительнаяплотность песков оснований подводного намыва составляет ID = 0,1-0,3.При надводном намыве может быть достигнута плотность укладки песковоснованийID = 0,4.Однакоприэтомобычноформируетсядостаточнонеоднородный по грансоставу и плотности массив, что вызвано объективнымипричинами.3.

При возведении бетонных сооружений и зданий на формируемыхпесчаных площадях оснований, прокладкеинженерных сетей в их теле,устройстве на них дорог и железнодорожных путей и т.д. требуется ихуплотнение до заданной проектной плотности, особенно это важно в мелких исреднихпескахпридействиидинамических(сейсмических,волновых,фильтрационных и т.п.) воздействий на грунты основания.По данным проф.

П.Л. Иванова, уплотнение песчаных грунтов основания доотносительной плотности ID ≥ 0,6 является вполне достаточным и гарантируетустойчивость их структуры от действия большинства внешних динамическихнагрузок. Разжижение грунтов основания при этом становится практическималовероятным, а осадки слоя песчаного грунта основания не превышают 0,5 %его мощности даже при очень сильных воздействиях, взрывах и т.п.4. Наиболее распространенным методом уплотнения оснований является ихповерхностное уплотнение в условиях послойной укладки грунтовых материаловвсех видов в основном виброкатками.Для уплотнения мощных слоев грунта применяются глубинные методыдинамического уплотнения оснований тяжелыми трамбовками, взрывами ивиброуплотнения уплотнителями типа «ёлочка».85Из других методов уплотнения оснований прежде всего известен методгидровиброуплотнения, нашедший применение на Асуанской плотине.5.

Уплотнениегрунтовтяжелымитрамбовкамиприменяетсявстроительстве по инициативе российских специалистов. На первоначальном этапев нашей стране тяжелые трамбовки использовались для уплотнения песчаных иглинистых грунтов оснований при их оптимальной влажности.С 70-х годов, в основном фирмой «Менар» (Франция), начинается широкоеприменение тяжелых и сверхтяжелых трамбовок за рубежом для уплотненияводонасыщенных оснований.На практике уже применялись тяжелые и сверхтяжелые трамбовки массойдо 200 т, поднимаемые на высоту до 40 м. К настоящему времени развитие этогометода уплотнения по «пути Менара» практически исчерпало свои возможности.6.

В настоящее время как в России, так и за рубежом для уплотнениягрунтов оснований применяются одномассные трамбовки в виде распластаннойплиты круглой или многоугольной формы конфигурации в плане. Данныетрамбовкиобладаютсущественныминедостатками,выражаемымивзначительном выпоре и разрыхлении грунта в месте удара трамбовки иневозможности повысить глубину уплотнения грунтов основания без увеличениямассы и высоты сбрасывания такой трамбовки.7. Предложенная конструкция двухмассной трамбовки, состоящая из двухотдельных ударных масс, последовательно взаимодействующих с грунтом сзаданным интервалом времени, лишена указанных недостатков [107].Проведенные теоретические и экспериментальные исследования показали,что при использовании такой трамбовки объем втрамбованного грунта и глубинауплотнения основания увеличиваются на 30 % по сравнению с одномасснойтрамбовкой при одинаковых их массе и высоте сбрасывания; причем достижениеэтой же глубины уплотнения основания может быть достигнуто одномасснойтрамбовкой при увеличении массы или высоты ее сбрасывания в 1,5-2 раза.86Данные исследования подтверждены опытом практического применениядвухмассной трамбовки для уплотнения водонасыщенных песков основания.Однако наряду с указанными преимуществами первоначальный вариантдвухмассной тяжелой трамбовки имеет недостатки конструктивного исполнения,приводящие к неравномерной осадке грунта под наружной и внутренней ееотдельными частями при воздействии такой двухмассной трамбовки на грунтыоснования.Указанные преимущества двухмассных трамбовок позволяют считать, чтообласть их применения должна быть существенно расширена для другихгрунтовых условий и областей применения.8.Более 60 лет кафедра «Подземные сооружения,фундаменты»Санкт-Петербургскогогосударственногооснования иполитехническогоуниверситета была признанным лидером в области разработки метода уплотненияслабосвязных грунтов оснований взрывами.Первые опытные работы на водонасыщенных пескахП.Л.

ИвановымподруководствомВ.А. Флоринабыли выполненынастроительствеВолжской ГЭС. В дальнейшем под руководством П.Л. Иванова метод получилразвитиенамногочисленныхобъектахгидротехническогостроительства.Уплотнению подвергался широкий спектр слабосвязных грунтов оснований – отпылеватых супесей до песков, галечника и каменной наброски.Взрывной метод уплотнения нашел широкое применение для уплотненияпросадочныхлессовыхгрунтовоснованийблагодаряразработкамИ.М.

Литвинова.9. Для уплотнения водонасыщенных грунтов оснований взрывами взависимости от места размещения зарядов используются способы взрываповерхностных и подводных зарядов, глубинных взрывов, причем последнийспособ получил наибольшее распространение.87Известный опыт показывает, что масса зарядов не превышала 4-9 кг приглубинных взрывах и 20 кг при подводных и поверхностных взрывах, а глубинапогружения зарядов в основание – 12 м. Суммарная осадка поверхности основаниядостигала 60-75 см, а относительная осадка грунтов основания – 8-13 %.В целом во всех случаях эффект уплотнения оснований был значительным.10. Способ уплотнения грунтов глубинными взрывами заключается впоследовательном погружении на уплотненном участке основания зарядов ВВ назаданную глубину с определенным шагом.

Обычно по техническим причинаммасса заряда близка к величине стандартного заряда (5 кг тротила), а шагпогружения 8-10 м. Количество очередей взрывов для достижения плотности ID 0,6 составляет не менее 3-4.Это требует погружения 60-100 зарядов на площади основания около 2000–2500 м2, что представляет главную трудоемкость при уплотнении грунтов этимспособом.Совершенствованиетехнологиипогружениязарядовпутемвибропогружения обсадной трубы с инвентарным башмаком многократногоиспользования вместо ударного ее погружения болванкой свободного падения смножеством теряемых башмаков, а также рыхление мерзлой корки в местахпогружения зарядов в зимних условиях облегчают процесс уплотнения, но явнонедостаточны для качественного улучшения самого метода [108].11. Метод глубинного виброуплотнения песчаных грунтов основанийустановкойпродольноговибрирования,снабженнойпространственнымуплотнителем в виде «елочки», был создан во ВНИИГС.Основным преимуществом данного метода по сравнению с другимиметодами, такими, как взрывной метод, трамбование и виброукатка, являетсявозможность уплотнения маловлажных песчаных грунтов оснований на глубинуболее 2,5-3 м (при насыщении их водой непосредственно в процессе работывиброуплотнителя).