Ярославский Завод Навесного Оборудования
  • Русский
  • English

Уплотнение грунта

Содержание статьи:

Плотность грунта является одним из основных показателей, которые характеризуют его несущую способность. О важности последней лишний раз говорить не приходится. После возведения зданий и сооружений грунтовые основания их фундаментов не должны оседать и деформироваться, то же самое касается грунтовых подушек под инженерными коммуникациями.

Откосы насыпей и выемок, которые формируют при укладке дорожного полотна и которые являются неотъемлемой частью его несущей структуры, требуют сохранения устойчивости. Не должно происходить осыпания и смещения (сползания) масс грунта с боковых стенок обозначенных земляных сооружений. Если речь идёт об обратной засыпке, то после её выполнения необходимо обеспечить соответствующую несущую способность земляной поверхности с исключением оседаний и деформаций.

Базовым методом процесса технологической подготовки грунтовых подушек и оснований является уплотнение.

То же самое относится и к обратным засыпкам. Для откосов насыпей и выемок могут применять иные способы, однако уплотнение всё же является одним из основных приемов при укреплении таких земляных сооружений.

На каких физических процессах базируется данный механизм? Грунты при залегании имеют естественную плотность, но при разработке происходит их разрыхление из-за нарушения структуры, вследствие чего снижается плотность по сравнению с первоначальной (естественной). На этапе строительства её необходимо восстановить.

Как уже было сказано выше, различные виды земляных сооружений требуют определённого уровня плотности грунтов их оснований. Данные величины регламентируются строительными нормами и правилами (СНиП), а также рядом других нормативных документов. Их неотъемлемым составляющим является требование по искусственному уплотнению просадочных и насыпных грунтов перед возведением на них зданий и сооружений.

Здесь следует рассмотреть физические аспекты механизма восстановления плотности. Процесс уплотнения заключается в относительном смещении частиц грунта с вытеснением воздуха и воды в результате воздействия на него внешних сил (гравитационных (вес дорожного катка), вибрационных, ударных и т.д.). В итоге происходит снижение объёма определённой массы грунта, что приводит к повышению его плотности.

Поры грунта

Эффективность процесса напрямую связана с одной особенностью - наличием пор. Они частично заполнены водой, а частично - воздухом. С началом процесса уплотнения в порах возникает движение. При воздействии внешних сил происходит перемещение воды и воздуха в области меньшего давления с выходом воздуха и свободной воды на поверхность.

Параллельно идёт другой процесс. Находящийся в порах воздух вследствие повышенной сжимаемости удаляется из них не в полном объёме и, будучи сжатым, оказывает равномерное реактивное давление на сближающиеся твёрдые частицы грунта, содействуя их компактной укладке.

Вслед за прекращением действия внешних сил возникает упругая (обратимая) деформация. Она связана с расширением сжатого воздуха, который остаётся в порах грунта после завершения первого цикла работы.

С целью достижения нормативных показателей процесс уплотнения повторяют несколько раз. В результате многократного воздействия внешних сил из пор удаляется всё больше воздуха, что приводит к снижению упругих деформаций грунта. Работа постепенно движется к достижению нормативных показателей.

В качестве оценки степени уплотнения грунта выступает остаточная (необратимая) деформация, наибольший прирост которой наблюдается при первых циклах нагружения, а затем происходит снижение прироста до завершения процесса уплотнения.

Эффективность можно повысить за счёт некоторого изменения технологии выполнения работ. С этой целью применяют разрыхление грунта перед уплотнением, что способствует выходу воздуха и свободной воды из пор, снижая количество повторных приложений внешней нагрузки для достижения нормативной плотности. Так выглядит механизм работы.

Влажность

Необходимо подчеркнуть один базовый фактор, который существенно влияет на её результат. Речь идёт о влажности грунта. Она должна быть оптимальной. Следует заметить, что максимальная плотность грунта при заданном режиме уплотнения может быть достигнута только при определённом соотношении его твёрдой, жидкой и газообразной фаз.

Если уровень влажности грунта недостаточный и уровень воздуха избыточный, то в процессе уплотнения необходимый объём воздуха удалить из земляного массива не представляется возможным, что исключает достижение нормативного уровня плотности.

В некоторых случаях может сложиться патовая ситуация. Например, очень сухие грунты вообще не могут быть доведены до нормативной плотности, даже если изменять и усложнять технологию выполнения работ.

Избыток другой фазы также отрицательно скажется на результате уплотнения. Так, с повышением влажности грунта снижается прочность его структурных связей. По этим причинам важно контролировать данный показатель.

Таким образом, для достижения максимального (стандартного или нормативного) уровня плотности грунт должен иметь оптимальную влажность. Она у каждого грунта своя.

В зависимости от ответственности земляного сооружения коэффициент уплотнения варьируется от 0,9 до 1. Диапазон нормативных значений данного показателя свидетельствует о важности рассматриваемых в статье работ.

Ещё раз подчеркнём, что возможность и эффективность уплотнения зависит не только от параметров используемого оборудования и способа уплотнения, но и от свойств самого грунта. Однако, как вы понимаете, без первого компонента не обойтись.

Оборудование для уплотнения

В рамках представленного материала рассмотрим устройства, которые генерируют вибрационное воздействие для уплотнения грунта. Для этого отправляемся в один из старейших русских городов на Волге, основание которого относится к 11 веку, а основателем является князь Ярослав Мудрый. В Ярославле нас ждут специалисты предприятия «Гидрозуб» со своим фирменным навесным оборудованием для экскаваторов.

Линейка заводских изделий для уплотнения грунта представлена двумя моделями вибротрамбовок - ВТ10 и ВТ20. Такие устройства ещё называют «виброплиты».

В названиях моделей отражены отличия в характере формируемого навесным оборудованием усилия для уплотнения грунта.

Обратимся к механизму его функционирования. Процесс виброуплотнения не предусматривает отрыва рабочего органа (плиты с вибровозбудителем) от грунта, но при определённом возрастании вынуждающей силы такой характер воздействия на грунт имеет место. В чём его особенности?

При отрыве рабочего органа от поверхности виброуплотнение переходит в вибротрамбование, которое характеризуется частыми ударами по уплотняемому грунту.

Установлены параметры навесного оборудования для его функционирования в данном режиме. Уплотнение посредством вибротрамбования происходит при соотношении вынуждающей силы к силе тяжести рабочего органа (вибровозбудителя с плитой) в диапазоне от 0,7 до 1 при частоте колебаний от 12 до 25 Гц; если частота колебаний лежит в пределах от 50 до 85 Гц, то указанное соотношение смещается в диапазон от 1,4 до 2,3.

Возможность смены режима функционирования изделия повышает эффективность его применения. В навесном оборудовании предприятия «Гидрозуб» предусмотрена аппаратура для регулирования потока рабочей жидкости, что позволяет изменять скорость вращения вала гидромотора, а значит, регулировать вынуждающее усилие с трансформацией виброуплотнения в вибротрамбавание.

Параметры виброплит «Гидрозуб»

Модель ВТ10 предназначена для работы с экскаваторами массой от 3 до 14 тонн. Она развивает максимальное уплотняющее усилие от 4 до 5 тонн. Её масса составляет 350 кг. Устройство имеет относительно компактные размеры: общую высоту 0,8 м и габариты уплотняющей плиты (длина x ширина x толщина) 0,927 м x 0,55 м x 0,025 м. Рабочая частота варьируется от 36 до 40 Гц (частота вращения вала гидромотора находится в пределах от 2000 до 2400 об/мин). Для функционирования виброплиты ВТ10 требуется объёмная подача 70-100 л/мин через гидравлический контур дополнительного оборудования экскаватора при давлении 9-13 МПа.

Вторую модификацию устанавливают на машины 3-й и 4-й размерных групп. Озвучим её характеристики.

Модель ВТ20 функционирует на базе экскаваторов массой от 14 до 30 тонн. Устройство развивает максимальное уплотняющее усилие от 10 до 13 тонн. Масса данного изделия равна 1000 кг. Габаритные размеры уплотняющей плиты 1,35 м x 0,9 м x 0,03 м (длина x ширина x толщина), высота вибротрамбовки ВТ20 составляет 1,1 м. Рабочая частота изделия находится в пределах от 36 до 40 Гц (соответствует частоте вращения вала гидромотора в диапазоне от 2000 до 2400 об/мин). Для функционирования вибротрамбовки ВТ20 требуется объёмная подача 120-170 л/мин через гидравлический контур дополнительного оборудования экскаватора при давлении 15-19 МПа.

Возможности данной модели позволяют успешно выполнять уплотнение грунта в ограниченном пространстве и при проведении дорожных и ремонтно-строительных работ.

На фотографии ниже представлено изделие марки «Гидрозуб».

 

Основными узлами данной виброплиты являются:

  • вибровозбудитель - корпус с дебалансным валом;
  • рама, объёдинённая с адаптером;
  • четыре амортизатора, препятствующие распространению вибраций на раму и рабочее оборудование экскаватора;
  • трамбующая плита;
  • гидромотор.

 

Монтаж изделия осуществляется с помощью штатных пальцев базовой машины. Компоновка присоединительных размеров адаптера обеспечивает эксплуатацию вибротрамбовок «Гидрозуб» на всех моделях экскаваторов соответствующей размерной группы.

 

Для всех изделий предприятия предусмотрены гарантия и гарантийное обслуживание. Виброплиты (вибротрамбовки) завода «Гидрозуб» из Ярославля используют при уплотнении откосов насыпей и выемок в дорожном строительстве, грунтовых подушек и оснований (например, из песка или щебня), обратных засыпок при прокладке коммуникаций. Фирменное навесное оборудование отличает разумное соотношение цены и качества.

 

Есть вопросы по оборудованию?   Напишите нам