Механическое воздействие на грунт с целью достижения проектной степени уплотнения, является необходимым условием обеспечения проектной долговечности земляных сооружений – дамб, плотин, насыпей железных дорог и автомобильных магистралей, нормальной эксплуатации отмостки зданий и сооружений, а также дорожных покрытий, выполненных поверх обратной засыпки фундаментов и траншей инженерных сетей.
Уплотнение производится для вытеснения из насыпного грунта газообразной (воздуха) и жидкой (вода) фракции и с целью достижения проектных физико-механических характеристик, что позволит достичь естественной плотности грунта и исключить возможность просадки земляных сооружений в период эксплуатации. Уплотненный грунт при оптимальной для каждого вида грунта влажности содержит до 5% воздуха, что приводит к повышению его прочности, снижению величины показателей фильтрационной способности и сжимаемости.
Для определения качества работ по повышению плотности грунта в земляном сооружении используется безразмерный показатель – коэффициент уплотнения грунта, величина которого указывается проектировщиками в рабочих чертежах. Этот коэффициент показывает отношение достигнутой на стройплощадке в результате уплотнения фактической плотности грунта к плотности его скелета, т.е. к максимальной плотности при оптимальной влажности, определенной в лабораторных условиях. Таким образом, в идеальном случае коэффициент уплотнения грунта должен быть равен 1,0, однако на практике эта величина варьируется в зависимости от вида грунта и назначения земляного сооружения в пределах от 0,96 до 0,98.
Наиболее распространенными механизмами, предназначенными для уплотнения грунтов на современной стройплощадке, являются самоходные одновальцовые виброкатки, имеющие шарнирное сочленение с одноосным тягачом на пневмоколесном ходу, у которых в качестве рабочего органа используются либо кулачковые (для связных грунтов), либо гладкие (для несвязных и малосвязных, в т.ч. скальных грунтов) вальцы.
В мире более 20 компаний из Германии, Швеции, Японии, Китая выпускают длинный модельный ряд механизмов для виброуплотнения грунтов, начиная с небольшого, используемого при незначительных объемах уплотнения и для работы в стесненных условиях шведского катка Volvo SD25D, весом 2,5 тн, с мощностью двигателя 33 кВт и гладким вальцом шириной 1,067 м и диаметром 0,787 м и заканчивая высокопроизводительным немецким виброкатком Hamm 3625HT, весом 24,8 тн, который приводится в действие двигателем мощностью 174 кВт, а рабочим органом является кулачковый валец шириной 2,22 м и диаметром 1,6 м.
Различаются эти модели и параметрами виброустановок – амплитудой колебания, частотой вибрации, силой вибрации, поэтому конкретная толщина уплотняемого слоя и количество проходок по одной полосе определяются проектом производства работ в зависимости от технических характеристик механизма, вида грунта, его физико-механических показателей и влажности. В местах, где использование виброкатка может привести к разрушению конструктивных элементов земляного сооружения (например, водопропускных сооружений, предназначенных для прохода под насыпью речки или ручья), рекомендуется применение виброплиты весом до 500 кг, которая позволит выполнить необходимые работы без риска повреждения железобетонных конструкций.
Одним из основных показателей надежности и долговечности земляного сооружения является безразмерный коэффициент уплотнения грунта. Его величина устанавливается проектом в зависимости от назначения сооружения и механических характеристик грунта. Для достижения требуемой плотности по всей толщине насыпи, уплотнение производится послойно, с толщиной каждого слоя 25- 30 см. При этом виброкаток должен пройти по поверхности каждого слоя 10 – 15 раз. Толщина слоя и количество проходок по одной полосе определяется проектом производства земляных работ в зависимости от веса катка, амплитуды и частоты его вибрации, а также гранулометрического состава грунта и его влажности.
Граница первоначальной проходки виброкатка должна отстоять от бровки насыпи на 2,0 м. Последующие проходки идут в сторону бровки и перекрывают уже выполненные на 1/3 ширины вальца. После того как слой шириной 2 м частично уплотнен первой проходкой виброкатка, механизм переходит на другую часть насыпи, где в такой же последовательности производит уплотнение одного слоя грунта по всей ширине насыпи. Когда виброкаток выполнил первую проходку по всей ширине насыпи, производится вторая и последующие проходки, технология которых аналогична первой. Когда виброкаток совершит проектное количество проходок, грунтовая лаборатория определяет коэффициент уплотнения слоя грунта и если он соответствует проектной величине, делается вывод о возможности отсыпки и уплотнения последующего слоя.
Отсыпка земляных сооружений и уплотнение в них грунта может производиться и в зимних условиях, однако в этом случае при производстве работ необходимо использовать талый грунт. Для этого проектом производства земляных работ разрабатывается комплекс мероприятий, среди которых:
Технология работ по уплотнению грунтов от сезона не зависит и остается неизменной, так же, как и проектная плотность грунта в земляном сооружении.
Компания «Garnet Group» из Одессы предлагает устройство насыпей и земляного полотна «под ключ», с грунтом, уплотненным до состояния, предусмотренного проектом и подтвержденного результатами лабораторных испытаний. Земляные работы компанией выполняются на стройках Одесской области, но при значительных объемах «Garnet Group» готова рассмотреть возможность реализации проекта и в любом регионе Украины.
