Поверхностные и глубинные методы уплотнения грунтов

Общие положения

Все основные методы уплотнения грунтов подразделяются на поверхностные, когда уплотнение производится в пределах сжимаемой толщи основания, и глубинные, когда оно выполняется по всей или определенной глубине толщи основания (СП 45.13330.2012 [27]).

При устройстве искусственных оснований уплотнение грунтов производится следующими способами:

• укаткой;

• трамбованием;

• вибрацией и виброударами;

• поверхностными и глубинными взрывами;

• статической нагрузкой от собственного веса грунта с использованием водопонижения;

• дополнительной пригрузкой площадки строительства статической нагрузкой, в том числе с использованием вертикальных дрен-песчаных или искусственных.

Возможность и эффективность уплотнения грунтов определяются по методике стандартного уплотнения, где образец грунта уплотняется при различной его влажности 40 ударами груза весом 215Н, сбрасываемого с высоты 0,3 м (ГОСТ 22733-2002). По результатам стандартного уплотнения строится график зависимости плотности сухого грунта от влажности w (рис. 3.1)

Рис. 3.1. Зависимость плотности сухого уплотненного глинистого грунта от влажности:

1– кривая стандартного уплотнения; 2– оптимальная
влажность; 3–максимальная плотность = 1,74 т/м³ при
= 1,0; 4 - = 0,98 при = 1,70 т/м³; 5 – = 0,95при
= 1,65 т/м³; 6 – = 0,92 при = 1,60 т/м³

По графику определяется максимальное значение плотности сухого грунта , которое достигается при определенной его влажности, называемой оптимальной .

Оптимальную влажность глинистых грунтов, при отсутствии данных непосредственного ее определения, рекомендуется принимать по табл. 3.1 или по зависимостям:

• при уплотнении укаткой

(3.1)

• при уплотнении трамбованием

(3.2)

где – влажность грунта на границе раскатывания.

Таблица 3.2

Значения оптимальной влажности и плотности скелета грунта

Вид грунта	Диапазоны
оптимальной влажности , %	плотности сухого грунта т/м3
Песок крупный и средней крупности Песок мелкий Песок пылеватый	08-12   09-15 14-23	1,75-1,95   1,65-1,85 1,6-1,82
Суглинок тяжелый	15-22	1,6-1,8
Суглинок пылеватый	17-23	1,58-1,78
Глина	18-25	1,55-1,75

Уплотнение грунтов обычно производится до определенной степени плотности ,выражаемой через коэффициент уплотнения , представляющий собой отношение заданного или фактически полученного значения уплотненного грунта p_d к его максимальному значению по стандартному уплотнению :

(3.3)

В зависимости от назначения уплотненного основания строительными нормами рекомендуются различные значения коэффициента уплотнения, которые принимаются по табл. 3.3.

Уплотнение грунтов связано с соответствующим понижением уплотненной поверхности, величина которой может быть определена по результатам опытных работ или вычислена по формуле

(3.4)

где –среднее значение плотности сухого грунта до уплотнения, т/м³;

– среднее значение плотности сухого грунта в пределах зоны распространения уплотнения , допускается принимать по табл. 3.2, т/м³;

– наибольшая глубина (толщина) уплотнения, м, величина которой может быть определена по результатам опытных работ или допускается назначать по табл. 3.4;

– коэффициент, учитывающий боковое расширение грунта в стороны и его выпор, принимаемый, равным = 1,0-1,2.

Таблица 3.3

Необходимая степень уплотнения грунтов

Назначение уплотненного грунта	Коэффициент уплотнения
Для оснований фундаментов зданий, сооружений и тяжелого оборудования, полов с равномерной нагрузкой более 0,15 МПа	0,95-0,98
То же для среднего оборудования, внутренних конструкций, полов с нагрузкой 0,005-0,15 МПа	0,92-0,95
То же для легкого оборудования, отмосток у зданий, полов с нагрузкой менее 0,05 МПа	0,90-0,92

Таблица 3.4

Глубина (толщина) уплотненного слоя грунта

Продолжение табл. 3.4

При любом режиме уплотнения для каждого вида грунта повышение степени плотности грунта может происходить только до определенного предела и дальнейшее продолжение работы без изменения режима уплотнения не приводит практически к повышению степени плотности грунта (рис. 3.2) (Мангушев Р.А. [4]; Справочник проектировщика [18]).

Рис. 3.2. Зависимость понижения уплотняемой поверхности
от числа ударов (проходки):

1– от общего числа ударов; 2 – от каждых двух ударов;
3– точка уплотнения до отказа

Состояние грунта, при котором в процессе уплотнения практически не происходит повышения (изменения) его степени плотности, называется уплотнением до отказа (точка 3на рис. 3.3).

При уплотнении толщи грунтов от их собственного веса или от дополнительной пригрузки состояние уплотнения до отказа характеризуется условной стабилизацией осадки (обычно характеризуемой скоростью протекания осадок в мм/сут, см/сут, см/год и т. д.).