Уплотнение грунта применяется при постройке различных объектов: железных и автомобильных дорог, земляных дамб и фундаментов строений, улиц и магистралей, каналов и резервуаров, спортивных и складских площадок, стоянок для машин и аэродромов, промышленных или жилых зданий и много другого. Эта процедура позволяет увеличить прочность и несущую способность не только почвы, но и укладываемых сверху каменных материалов, цементо- или асфальтобетона.
Между степенью уплотнения грунта и прочностными характеристиками этих материалов существует определенная зависимость: увеличение первого параметра всего на 1 % приводит к повышению прочности на 10-15 %. Стоимость такой операции, как правило, составляет всего 3-5 % от общей сметы строительства. При этом следствием невыполненного или неправильно выполненного уплотнения грунта станут осадки или другие разрушения, повышающие стоимость содержания сооружения.
ОПТИМАЛЬНЫЕ УСЛОВИЯ ВЫПОЛНЕНИЯ УПЛОТНЕНИЯ ГРУНТА
Критерием правильно проведенного уплотнения грунта служит его плотность. При этом помимо типа почвы основным фактором, влияющим на результат работы, является ее влажность. От нее зависит подвижность частиц грунта. Оптимальный уровень влажности для песка – 8-14 %, для супеси – 9-15 %, для суглинка – 12-18 % и для глины – 16-26 %. При соблюдении этих параметров необходимая степень уплотнения грунта достигается наименьшими затратами.
Слишком сухую почву требуется увлажнять. Вода позволяет частицам грунта легче менять свое положение и уменьшает сопротивляемость. Если увлажнение провести невозможно, следует уменьшать толщину уплотняемых слоев почвы. Это позволяет добиться аналогичного результата. Возможна и обратная ситуация, когда грунт оказывается переувлажненным. В этом случае поры в нем заняты не воздухом, а водой, существенно мешающей уплотнению. Такую почву необходимо подсушивать.
СПОСОБЫ УПЛОТНЕНИЯ ГРУНТА
Существует несколько способов уплотнения грунта:
- Метод вибрирования изначально применялся только на песчаных грунтах или гравии, характеризующимися слабыми силами сцепления. Современная вибрационная техника обеспечивает качественное уплотнение даже глинистой почвы. При реализации этого способа виброустановки вызывают колебания частиц почвы и способствуют их плотной укладке. Такие машины в своей работе используют комбинацию статической и динамической нагрузки. Они передают частые удары на контактную поверхность, откуда вибрация передается непосредственно грунту. Современные машины обеспечивают качественный результат при толщине слоев 30-50 см.
- Метод укатки подразумевает использование катков большой массы. Они многократно проезжают по поверхности грунта и уплотняют его под давлением. В этом случае единственным способом регулировать нагрузку является изменение массы оборудования или величины площади контакта. Катки с гладкой поверхностью подходят для любых грунтов. Кулачковые катки имеют на поверхности специальные уплотняющие кулачки разной формы и применяются на глинистых почвах. Машины весом 10-25 т обеспечивают требуемый результат при толщине слоев рыхлой почвы 20-30 см. Катки с массой 25-50 т качественно уплотняют слои грунта высотой 35-50 см. Тяжелые машины весом до 100 т одинаково успешно используются на связных и несвязных грунтах с толщиной слоя 40-50 см.
Первый дорожный каток был построен в 1902 году в Англии. Он весил 16 т и работал на керосине. В России использование самоходных катков с гладкими металлическими вальцами при строительстве асфальтобетонных дорог было начато в 1925 году.
- Метод трамбования предполагает использование плит весом 1-2 т. Они сбрасываются с высоты 1-2 м и таким образом уплотняют почву. Этот способ используется для работы со связными грунтами, обладающими хорошей пластической деформативностью.
В настоящее время наибольшее распространение получили уплотняющие машины комбинированного действия. В своей работе они сочетают несколько способов уплотнения грунта и являются более эффективными. К таким устройствам относятся, например, виброкатки или вибротрамбовки.