Трамбование грунта: 8 ошибок при уплотнении грунта во время строительства

Содержание

II.2. Технология механического уплотнения грунтов ч.1

II.2.1. Общие сведения

Грунты уплотняют для увеличения их несущей способности. К механическим способам уплотнения грунтов относятся укатка, трамбование, вибрирование и комбинированный способ. При выборе метода уплотнения грунтов и типа грунтоуплотняющих машин следует учитывать свойства грунта (гранулометрический состав, влажность, степень однородности, требуемую плотность), а также объем работ, время года, особенности выполнения подготовительных и вспомогательных работ и другие факторы. Работы по уплотнению грунтов ведутся при их влажности, близкой к оптимальной, т.е. при которой достигается наибольший эффект уплотнения.

Величина оптимальной влажности принимается:

  • – для песка мелкого и средней крупности — 10—15%;
  • – для песка пылеватого — 14—23%;
  • – для супесей — 9—15%;
  • – для суглинков — на 1% и для глин — на 2% ниже влажности на границе раскатывания.

Увлажнение грунта и доведение его влажности до оптимальной производится поливочной машиной или из шлангов. При этом перед укладкой первого слоя должно производиться разрыхление поверхности основания на глубину не менее 5 см, а отсыпка последующего слоя должна выполняться с перемешиванием и разравниванием грунта. Если величина оптимальной влажности превышает верхний предел более чем на 20%, то необходимо подсушить грунт рыхлением или боронованием, после чего производить уплотнение грунта. Если подсушка грунта не достигает цели, то следует усилить основание втрамбовкой в него щебня или гравия.

Несвязные и малосвязные грунты увлажняются в отсыпном слое незадолго до уплотнения.

Поверхность земляного сооружения следует разделять на участки, на каждом из которых последовательно укладывают, разравнивают, увлажняют и уплотняют грунт. Все участки с одинаковыми условиями работы должны быть равновеликими по площади.

II.2.2. Технология уплотнения грунтов укаткой

Уплотняют грунты укаткой катками на пневмоколесном ходу и кулачковыми, а также транспортными и землеройно-транспортными машинами. Катками с гладкими вальцами укатывают грунты, главным образом на завершающей стадии уплотнения верхнего слоя насыпи, который может служить основанием дорожной одежды. Катками на пневмоколесном ходу могут быть уплотнены все виды грунтов. Кулачковые катки рекомендуется применять для уплотнения глины, суглинков и глинистых грунтов с примесью щебня и гравия, а также комковатых грунтов. Использовать кулачковые катки для уплотнения песков, сланцевых глин и сильно увлажненных глинистых грунтов не следует. Нельзя применять кулачковые катки для доуплотнения уже сравнительно плотных грунтов и особенно при недостаточной их влажности.

На больших площадках при выполнении работ по вертикальной планировке территории застройки лучше применять схему движения катком по замкнутому кругу. На насыпях, где исключается возможность разворота катка и устройства въездов, следует использовать челночную схему движения. На рис. II-1, а, б приведены схемы производства работ с разворотом катка на участке (рис. II-1, а) и со съездом (рис. II-1, б).

Количество ходов катка на пневмоколесном ходу по одной полосе может быть ориентировочно принято 2—3 для песчаных грунтов, 3—4 для супесчаных грунтов и 5—6 для суглинистых и тяжелосуглинистых грунтов.

Уплотнять грунт самоходным катком обратной засыпки в стесненных условиях рекомендуется по схеме, указанной на рис. II-2. При этом уплотняемый грунт разравнивают малогабаритным бульдозером, а в особо стесненных условиях — вручную. Грунт вначале уплотняют трамбовками по обеим сторонам фундамента на ширину 0,8 м от его обреза, а затем ходами катка — челночным способом — полосами, перекрывающими одна другую на 0,1 м.

Рис. II-1. Схема производства работ по уплотнению грунтов катками

а — при развороте катка на участке; б — при развороте катка со съездом с участка; 1 — оси, номера и направления проходов катка; 2 — общее направление работ на укатке; 3 — перекрытие полос при укатке; 4 — ось насыпи; 5 — ширина насыпи; 6 — разворот катка; 1 : m — крутизна откосов насыпи

Рис. II-2. Схема работ по уплотнению грунтов обратной засыпки самоходным катком

1 — зона уплотнения грунта трамбующей машиной; 2 — зона уплотнения грунта малогабаритным катком; 3 — направление движения катка

На рис. II-3 приведена схема производства работ по уплотнению основания под фундаменты зданий и сооружений самоходным катком.

Рис. II-3. Схема производства работ по уплотнению основания фундаментов под здания и сооружения самоходным катком

1 — уплотненный грунт; 2 — уплотняемая песчаная подушка; 3 — малогабаритный самоходный каток; 4 — ось движения катка; 5 — перекрытие катком смежного уплотняемого слоя грунта

Уплотнять грунт можно и транспортными средствами. Послойная отсыпка грунта, его разравнивание и уплотнение, а также движение транспортных средств по спланированному слою возможны при кольцевой езде машин или с разворотом их на насыпи. С этой целью необходимо разделить насыпь на две равные прлосы. Автосамосвалы, двигаясь равномерно по всей ширине одной полосы, разгружают грунт на другую полосу. После того как грунт будет завезен на первую полосу почти полностью (кроме последних 5—10 м), бульдозер разравнивает и планирует его. Затем автосамосвалы переезжают на другую полосу и т.д.

Схема отсыпки и уплотнения насыпи автосамосвалами приведена на рис. II-4.

Рис. II-4. Схема отсыпки и уплотнения грунта автосамосвалом

I — зона отсыпки грунта; II — зона движения самосвалов; 1 — направление движения груженых самосвалов; 2 — подача автосамосвалов под разгрузку; 3 — отсыпка грунта; 4 — выравнивание грунта бульдозером

Уплотнение грунта, песка и щебня

Уплотнение строительных материалов (грунтов) производится для увеличения их прочностных характеристик и избежания осадок в процессе эксплуатации. Уплотнение происходит за счет приложения статической или вибрационной силы на уплотняемый материал. Наибольшее распространение уплотнение получило в дорожном строительстве, возведении насыпей и дамб, фундаментных и ландшафтных работах.

Качество уплотнения каменной отсыпки, грунтов и асфальтобетона напрямую связано с несущей способностью материала и его водонепроницаемостью. Причем увеличение степени уплотнения на 1% ведет к увеличению прочности материала на 10-20%.

Некачественное уплотнение ведет к последующим усадкам грунтов, что значительно увеличивает стоимость содержания или приводит к дорогостоящему ремонту.

Области применения уплотнения

Вот список областей, где уплотнение используется наиболее часто:

  • Автодорожное строительство
  • Железные дороги
  • Фундаменты зданий
  • Аэропорты и порты

Автомобильные дороги

Разнообразие современных автомобильных дорог очень большое: начиная от грунтовых проселочных дорог, заканчивая многополосными магистралями с асфальтобетонным покрытием.

Вне зависимости от типа дороги, для увеличения несущей способности полотна и увеличения срока службы необходимо использовать уплотнение всех слоев дороги, включая насыпь.

Дорога возводится двумя способами – на насыпи или в выемке. Дорожная одежда состоит из подстилающего слоя, слоя основания и финальных слоев покрытия. Основная ее задача – равномерно распределять давление от поверхностных нагрузок по всему земляному полотну.

Максимальное давление возникает на поверхности, поэтому требование к качеству материала и его уплотнению максимальны для слоев покрытия – асфальту или асфальтобетону.

Слой основания обеспечивает жесткость слоям покрытия, поэтому требования к его уплотнению также вели

Уплотнение грунтов трамбованием » Ремонт Строительство Интерьер. Лесное дело и деревообработка.


Трамбование — эффективный метод уплотнения грунтов, при котором материал уплотняется за счет энергии падающей трамбовки. Уплотняющее действие прямо пропорционально массе трамбовки и высоте ее падения. При ударе падающей трамбовки о поверхность материала в нем возникает напряженно-деформированное состояние. Толщина уплотнения зависит от глубины распространения волны напряженно-деформированного состояния.

В настоящее время для трамбования применяют преимущественно плиты массой 1...3 т, которые сбрасывают с высоты до 3 м (рис. 6.11). Для трамбования характерна большая глубина воздействия, поэтому этот метод применяется преимущественно для уплотнения грунтов слоями большой толщины. Для уплотнения слоев дорожной одежды метод трамбования применяется редко, так как толщина слоев не требует большой силы удара, при этом может разрушаться щебень в конструктивных слоях.


Трамбующие машины оказывают на грунт ударное циклическое воздействие. Процесс удара (контакт трамбующей плиты с поверхностью грунта) происходит за малый промежуток времени. Вследствие этого на контактной поверхности развиваются очень большие давления. Кинетическая энергия трамбовки переходит в другие виды энергии. При этом эффект уплотнения определяется величиной необратимой деформации и ее распределением по толщине слоя грунта.

Возникающие на поверхности грунта максимальные контактные давления зависят от величины удельного импульса удара и от его формы ("остроты импульса").

Удельный импульс удара i определяется по формуле


где m — масса плиты; v1 — скорость в момент удара; F — площадь контакта плиты с грунтом.

В координатах o—t (контактное давление — время) удельный импульс представляет собой площадь эпюры, котором характеризуются нарастание и спад этих давлений во времени (рис. 6.12). Удар штампа о поверхность грунтового полупространства вызывает в последнем волновые процессы. Главными являются волны напряжений и волны деформаций, возбуждаемые первым ударом, так как именно они определяют эффект уплотнения.

Уплотнение различных грунтов при оптимальной влажности до нормативных значений достигается при различной величине предельного импульса.


Возникающая на поверхности грунта волна напряжений распространяется внутрь грунтового массива. Волна характеризуется:

• скоростью распространения;

• амплитудным значением напряжений;

• временем нарастания напряжения;

• временем спада напряжений;

• общим временем нахождения объема грунта в напряженном состоянии.

С удалением от поверхности грунтового полупространства изменяются не только амплитудные значения напряжения, но и форма импульса.


Для эффективного уплотнения трамбованием выбранное значение контактных давлений должно быть обеспечено соответствующим подбором массы трамбовки и ее скоростью в момент удара. При этом величина удельного импульса не должна превышать значения предельного импульса. Под последним понимается такой импульс удара, при котором контактные давления равны пределу прочности грунта.

К трамбующим машинам относятся также взрывные трамбовки и катки с падающими грузами. В зарубежной практике имеются конструкции катков с вальцами, которые имеют трех-, четырех- и пятиугольный профили. Эти машины тоже относятся к типу трамбующих. Для уплотнения несвязных грунтов в стесненных условиях могут эффективно применяться вибротрамбовки.


ВОЗМОЖНОСТИ И ЭФФЕКТИВНОСТЬ УПЛОТНЕНИЯ ВИБРОКАТКАМИ ГРУНТОВ РАЗЛИЧНОГО ТИПА И СОСТОЯНИЯ

Обязательное уплотнение грунта, щебня и асфальтобетона в дорожной отрасли является не только составной частью технологического процесса устройства земляного полотна, основания и покрытия, но и служит фактически главной операцией по обеспечению их прочности, устойчивости и долговечности.

Немного истории

Раньше (до 30-х годов прошедшего столетия) реализация указанных показателей грунтовых насыпей тоже осуществлялась уплотнением, но не механическим или искусственным путем, а за счет естественной самоосадки грунта под воздействием, в основном, его собственного веса и, частично, движения транспорта. Возведенную насыпь оставляли, как правило, на один–два, а в некоторых случаях и на три года, и только после этого устраивали основание и покрытие дороги.

Однако начавшаяся в те годы быстрая автомобилизация Европы и Америки потребовала ускоренного строительства обширной сети дорог и пересмотра методов их устройства. Существовавшая тогда технология возведения земляного полотна не соответствовала возникшим новым задачам и стала тормозом в их решении. Поэтому появилась потребность в разработке научно-практических основ теории механического уплотнения земляных сооружений с учетом достижений механики грунтов, в создании новых эффективных грунтоуплотняющих средств.

Это в те годы стали изучать и учитывать физико-механические свойства грунтов, оценивать их уплотняемость с учетом гранулометрического и влажностного состояния (метод Проктора, в России – метод стандартного уплотнения), были разработаны первые классификации грунтов и нормы на качество их уплотнения, стали внедряться методы полевого и лабораторного контроля этого качества.

Основным грунтоуплотняющим средством до указанного периода являлся гладковальцовый статический каток прицепного или самоходного типа, пригодный только для прикатки и выравнивания приповерхностной зоны (до 15 см) отсыпанного слоя грунта, да еще ручная трамбовка, применявшаяся главным образом на уплотнении покрытий, при ремонте выбоин и для уплотнения обочин и откосов.

Эти простейшие и малоэффективные (с точки зрения качества, толщины прорабатываемого слоя и производительности) уплотняющие средства стали вытесняться такими новыми средствами, как пластинчатые, ребристые и кулачковые (вспомнили изобретение 1905 г. американского инженера Фитцджеральда) катки, трамбующие плиты на экскаваторах, многомолотковые трамбующие машины на гусеничном тракторе и гладковальцовом катке, ручные взрыв-трамбовки («лягушки-попрыгушки») легкие (50–70 кг), средние (100–200 кг) и тяжелые (500 и 1000 кг).

В это же время появились первые грунтоуплотняющие вибрационные плиты, одна из которых фирмы «Лозенгаузен» (впоследствии фирма «Вибромакс») была достаточно крупной и тяжелой (24–25 т вместе с базовым гусеничным трактором). Ее виброплита площадью 7,5 м2 располагалась между гусеницами, а двигатель мощностью 100 л.с. позволял вращать вибровозбудитель с частотой 1500 кол/мин (25 Гц) и перемещать машину со скоростью около 0,6–0,8 м/мин (не более 50 м/ч), обеспечивая производительность примерно 80–90 м2/ч или не более 50 м3/ч при толщине уплотняемого слоя около 0,5 м.

Более универсальным, т.е. способным уплотнять различные типы грунтов, в том числе связные, несвязные и смешанные, показал себя метод трамбования.

К тому же при трамбовании легко и просто можно было регулировать силовое уплотняющее воздействие на грунт за счет изменения высоты падения трамбующей плиты или трамбующего молотка. Вследствие этих двух достоинств метод ударного уплотнения в те годы стал наиболее востребованным и распространенным. Поэтому количество трамбующих машин и устройств множилось.

Уместно отметить, что и в России (тогда СССР) тоже понимали важность и необходимость перехода к механическому (искусственному) уплотнению дорожных материалов и налаживанию производства уплотняющей техники. В мае 1931 г. в мастерских г. Рыбинска (сегодня ЗАО «Раскат») был выпущен первый отечественный самоходный дорожный каток.

После завершения второй мировой войны совершенствование техники и технологии уплотнения грунтовых объектов пошло с не меньшим энтузиазмом и результативностью, чем в довоенное время. Появились прицепные, полуприцепные и самоходные пневмоколесные катки, ставшие на определенный период времени основным грунтоуплотняющим средством во многих странах мира. Их вес, в том числе единичных экземпляров, варьировался в довольно широких пределах – от 10 до 50–100 т, но большинство выпускавшихся моделей пневмокатков имело нагрузку на шину 3–5 т (вес 15–25 т) и толщину уплотняемого слоя, в зависимости от требуемого коэффициента уплотнения, от 20–25 см (связный грунт) до 35–40 см (несвязный и малосвязный) после 8–10 проходов по следу.

Одновременно с пневмокатками развивались, совершенствовались и приобретали все большую популярность, особенно в 50-е годы, вибрационные грунтоуплотняющие средства – виброплиты, гладковальцовые и кулачковые виброкатки. Причем, со временем на смену прицепным моделям виброкатков пришли более удобные и технологичные для выполнения линейных земляных работ самоходные шарнирно-сочлененные модели или, как их назвали немцы, «вальцен-цуг» (тяни-толкай).

Гладковальцовый виброкаток CA 402 фирмы DYNAPAC

Каждая современная модель грунтоуплотняющего виброкатка, как правило, имеет два исполнения – с гладким и кулачковым вальцом. При этом некоторые фирмы изготавливают к одному и тому же одноосному пневмоколесному тягачу два отдельных взаимозаменяемых вальца, а другие предлагают покупателю катка вместо целого кулачкового вальца всего лишь «насадку-обечайку» с кулачками, легко и быстро закрепляемую поверх гладкого вальца. Есть также фирмы, разработавшие подобные гладковальцовые «насадки-обечайки» для монтажа поверх кулачкового вальца.

Следует особо отметить, что сами кулачки на виброкатках, особенно после начала их практической эксплуатации в 1960 г., претерпели существенные изменения в своей геометрии и размерах, что благотворно отразилось на качестве и толщине уплотняемого слоя и снизило глубину взрыхления приповерхностной зоны грунта.

Если раньше кулачки «шипфут» были тонкими (опорная площадь 40–50 см2) и длинными (до 180–200 мм и более), то современные их аналоги «пэдфут» стали более короткими (высота в основном 100 мм, иногда 120–150 мм) и толстыми (опорная площадь около 135–140 см2 с размером стороны квадрата или прямоугольника около 110–130 мм).

По закономерностям и зависимостям механики грунтов увеличение размеров и площади контактной поверхности кулачка способствует росту глубины эффективного деформирования грунта (для связного грунта она составляет 1,6–1,8 размера стороны опорной площадки кулачка). Поэтому слой уплотнения суглинка и глины виброкатком с кулачками «пэдфут» при создании надлежащих динамических давлений и с учетом 5–7 смглубины погружения кулачка в грунт стал составлять 25–28 см, что и подтверждают практические измерения. Такая толщина слоя уплотнения соизмерима с уплотняющей способностью пневмоколесных катков весом не менее 25–30 т.

Если к этому добавить существенно большую толщину уплотняемого слоя несвязных грунтов виброкатками и более высокую их эксплуатационную производительность, станет понятно, почему прицепные и полуприцепные пневмоколесные катки для уплотнения грунтов стали постепенно исчезать и сейчас практически не выпускаются или выпускаются редко и мало.

 

Наши дни

Таким образом, в современных условиях основным грунтоуплотняющим средством в дорожной отрасли подавляющего большинства стран мира стал самоходный одновальцовый виброкаток, шарнирно-сочлененный с одноосным пневмоколесным тягачом и имеющий в качестве рабочего органа гладкий (для несвязных и малосвязных мелкозернистых и крупнозернистых грунтов, в том числе скально-крупнообломочных) или кулачковый валец (связные грунты).

Сегодня в мире имеется более 20 фирм, выпускающих около 200 моделей таких грунтоуплотняющих катков различных типоразмеров, отличающихся друг от друга общим весом (от 3,3–3,5 до 25,5–25,8 т), весом вибровальцового модуля (от 1,6–2 до 17–18 т) и своими габаритами. Есть также некоторое различие в устройстве вибровозбудителя, в параметрах вибрации (амплитуда, частота, центробежная сила) и в принципах их регулирования. И конечно перед дорожником могут возникать, как минимум, два вопроса – как правильно выбрать подходящую модель подобного катка и как наиболее эффективно с ее помощью осуществить качественное уплотнение грунта на конкретном практическом объекте и с наименьшими издержками.

 

Типы грунтов и варианты их уплотнения

При решении таких вопросов следует предварительно, но достаточно точно установить те преобладающие типы грунтов и их состояние (гранулометрический состав и влажность), для уплотнения которых подбирается виброкаток. Особенно, или в первую очередь, следует обратить внимание на наличие в составе грунта пылеватых (0,05–0,005 мм) и глинистых (меньше 0,005 мм) частиц, а также на относительную его влажность (в долях оптимального ее значения). Эти данные дадут первые представления об уплотняемости грунта, возможном способе его уплотнения (чисто вибрационный или силовой виброударный) и позволят остановить свой выбор на виброкатке с гладким или кулачковым вальцом. Влажность грунта и количество пылеватых и глинистых частиц существенным образом влияют на прочностные и деформационные его свойства, а, следовательно, и на необходимую уплотняющую способность выбираемого катка, т.е. его способность обеспечить требуемый коэффициент уплотнения (0,95 или 0,98) в слое отсыпки грунта, задаваемом технологией устройства земляного полотна.

Большинство современных виброкатков работает в определенном виброударном режиме, выраженном в большей или меньшей степени в зависимости от их статического давления и вибрационных параметров. Поэтому уплотнение грунта, как правило, происходит под воздействием двух факторов:

  • вибраций (колебаний, сотрясений, шевелений), вызывающих снижение или даже разрушение сил внутреннего трения и небольшого сцепления и зацепления между частицами грунта и создающих благоприятные условия для эффективного смещения и более плотной переупаковки этих частиц под воздействием собственного веса и внешних сил;
  • динамических сжимающих и сдвигающих усилий и напряжений, создаваемых в грунте кратковременными, но частоударными нагружениями.

В уплотнении сыпучих несвязных грунтов основная роль принадлежит первому фактору, второй служит лишь положительным дополнением к нему. В связных грунтах, в которых силы внутреннего трения незначительны, а физико-механические, электрохимические и водно-коллоидные сцепления между мелкими частицами существенно выше и являются преобладающими, главным действующим фактором служит сила давления или напряжения сжатия и сдвига, а роль первого фактора становится второстепенной.

Исследованиями российских специалистов по механике и динамике грунтов в свое время (1962–64 гг.) было показано, что уплотнение сухих или почти сухих песков при отсутствии внешней их пригрузки начинается, как правило, при любых слабых вибрациях с ускорениями колебаний не менее 0,2g (g – земное ускорение) и завершается практически полным их уплотнением при ускорениях около 1,2–1,5g.

Для тех же оптимально влажных и водонасыщенных песков диапазон эффективных ускорений несколько выше – от 0,5g до 2g. При наличии внешней пригрузки с поверхности или при нахождении песка в зажатом состоянии внутри грунтового массива его уплотнение начинается лишь с некоторого критического ускорения, равного 0,3–0,4g, с превышением которого процесс уплотнения развивается более интенсивно.

Примерно в то же время и почти точно такие же результаты на песках и гравии были получены в экспериментах фирмы «Dynapac», в которых с помощью лопастной крыльчатки было показано также, что сопротивление сдвигу этих материалов в момент их вибрирования может снижаться на 80–98%.

На основании таких данных можно построить две кривые – изменения критических ускорений и затухания действующих от виброплиты или вибровальца ускорений грунтовых частиц с удалением от поверхности, где располагается источник колебаний. Точка пересечения этих кривых даст интересующую глубину эффективного уплотнения песка или гравия.

Рис. 1. Кривые затухания ускорения колебаний частиц песка при уплотнении катком ДУ-14

На рис. 1 показаны две кривые затухания ускорений колебаний частиц песка, зафиксированные специальными датчиками, при его уплотнении прицепным виброкатком ДУ-14 (Д-480) на двух рабочих скоростях. Если принять для песка внутри грунтового массива критическое ускорение 0,4–0,5g, то из графика вытекает, что толщина прорабатываемого слоя таким легким виброкатком составляет 35–45 см, что неоднократно подтверждено полевым контролем плотности.

Недостаточно или плохо уплотненные сыпучие несвязные мелкозернистые (песчаные, песчано-гравийные) и даже крупнозернистые (скально-крупнообломочные, гравийно-галечниковые) грунты, уложенные в земляное полотно транспортных сооружений, довольно быстро обнаруживают свою низкую прочность и устойчивость в условиях различного рода сотрясений, ударов, вибраций, которые могут возникать при движении тяжелого грузового автомобильного и железнодорожного транспорта, при работе всевозможных ударных и вибрационных машин по забивке, например, свай или виброуплотнению слоев дорожных одежд и т.п.

Частота вертикальных колебаний элементов дорожной конструкции при проезде грузового автомобиля на скорости 40–80 км/ч составляет7–17 Гц, а одиночный удар трамбующей плиты весом 1–2 т по поверхности грунтовой насыпи возбуждает в ней как вертикальные с частотой от 7–10 до 20–23 Гц, так и горизонтальные колебания с частотой, составляющей около 60% от вертикальных.

В недостаточно устойчивых и чувствительных к вибрациям и сотрясениям грунтах такие колебания способны вызывать деформации и заметные осадки. Поэтому не только целесообразно, но и необходимо их уплотнять вибрационными или любыми другими динамическими воздействиями, создавая в них колебания, сотрясения и шевеление частиц. И совершенно бессмысленно уплотнять такие грунты статической укаткой, что довольно часто можно было наблюдать на серьезных и крупных автодорожных, железнодорожных и даже гидротехнических объектах.

Кулачковый виброкаток 3412 фирмы HAMM

Многочисленные попытки уплотнить пневмоколесными катками маловлажные одноразмерные пески в насыпях железных и автомобильных дорог и аэродромов в нефтегазоносных районах Западной Сибири, на белорусском участке автодороги Брест–Минск–Москва и на других объектах, в Прибалтике, Поволжье, Республике Коми и Ленинградской обл. не давали требуемых результатов по плотности. Лишь появление на этих стройках прицепных виброкатков А-4, А-8 и А-12 помогло справиться с этой острой в свое время проблемой.

Еще нагляднее и острее по своим неприятным последствиям может оказаться ситуация с уплотнением сыпучих крупнозернистых скально-крупнооблочных и гравийно-галечниковых грунтов. Устройство насыпей, в том числе высотой 3–5 м и даже более, из таких прочных и устойчивых к любым погодно-климатическим проявлениям грунтов с добросовестной их укат

ТР 145-03 Технические рекомендации по производству земляных работ в дорожном строительстве, при устройстве подземных инженерных сетей, при обратной засыпке котлованов, траншей, пазух


ТР 145-03

Дата введения 2004-03-01

РАЗРАБОТАНЫ ГУП "НИИМосстрой"

Утверждены Начальником Управления научно-технической политики в строительной отрасли А.Н.Дмитриевым 3 декабря 2003 г.

ВВОДЯТСЯ ВПЕРВЫЕ


"Технические рекомендации по производству земляных работ в дорожном строительстве при обратной засыпке котлованов, траншей, пазух разработаны кандидатами технических наук Л.В.Городецким, Р.И.Бега, ведущим инженером В.Ф.Деминым, (лаборатория дорожного строительства ГУП "НИИМосстрой"), Л.И.Зинченко (ООО "Оптим инжиниринг").

В Технических рекомендациях обобщен опыт строительных организаций г.Москвы.

Технические рекомендации согласованы с ОАО "Инждорстрой", ОАО "Гордорстрой", ООО "ТОЗА".

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Технические рекомендации распространяются на производство земляных работ при строительстве магистральных и внутриквартальных дорог, при устройстве подземных инженерных сетей в г.Москве, а также на работы при обратной засыпке котлованов, траншей, пазух и др.

Технические рекомендации распространяются также на работы по уплотнению грунта после восстановительного ремонта подземных инженерных сетей в зоне проезжей части дороги.

Технические рекомендации предназначены для практического руководства при выполнении земляных работ с использованием современных средств механизации отечественного производства.

2. ТРЕБОВАНИЯ К ПРИМЕНЯЕМЫМ ГРУНТАМ

2.1. УСТРОЙСТВО НАСЫПЕЙ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА ДОРОГ

2.1.1. Грунты, применяемые для возведения насыпей, должны обеспечивать прочность и устойчивость земляного полотна дорожной одежды.

2.1.2. Для возведения насыпей должны применяться грунты, состояние которых под влиянием природных факторов практически не изменяется или изменяется незначительно и не влияет на прочность и устойчивость земляного полотна. К ним следует отнести применяемые в г.Москве песчаные грунты, за исключением мелких недренирующих и пылеватых песков, (табл.2.1.) и супеси легкие крупные (табл.2.2.).

Таблица 2.1.

Вид грунта

Содержание частиц в % от общей массы сухого грунта

Песок гравелистый

Масса частиц крупнее 2 мм составляет более 25%

Песок крупный

Масса частиц крупнее 0,5 мм составляет более 50%

Песок средней крупности

Масса частиц крупнее 0,25 мм составляет более 50%

Песок мелкий

Масса частиц крупнее 0,1 мм составляет более 75%

Песок пылеватый

Масса частиц крупнее 0,1 мм составляет менее 75%



Таблица 2.2.

Вид грунта

Разновидности грунтов

Содержание песчаных частиц размерами
от 2 до 0,5 мм в % по массе

Число пластичности

Супесь

Легкая крупная

> 50*

1 << 7

Легкая

> 50

Пылеватая

20-50

Тяжелая пылеватая

< 20

Суглинок

Легкий

> 50

7 << 12

Легкий пылеватый

< 40

Тяжелый

> 50

12 << 17

Тяжелый пылеватый

< 40

Глина

Песчанистая

40

1 << 7

Пылеватая

Меньше, чем пылеватых разм. 0,005-0,005 мм

17 << 27

Жирная

Не нормируется

> 27

_______________
* Для супесей легких крупных учитывается содержание частиц размером 2-0,25 мм.

2.1.3. Глинистые грунты допускается применять для отсыпки нижней части насыпи. Они подразделяются на виды и разновидности с учетом их зернового состава и пластичности (см. табл.2.2.). В случае расхождения вида грунта, устанавливаемого по содержанию песчаных частиц и по числу пластичности, следует принимать наименование грунта, соответствующее числу пластичности.

2.1.4. Верхнюю часть земляного полотна на 1,2 м от поверхности цементобетонного покрытия и на 1,0 м от поверхности асфальтобетонного покрытия следует сооружать из непучинистых или слабопучинистых грунтов (песчаные и легкие супесчаные грунты).

При отсутствии таких грунтов необходимо производить укрепление верхнего слоя грунта земляного полотна или устраивать морозозащитные слои.

2.1.5. При возведении насыпей из неоднородных грунтов отсыпка должна производиться послойно в следующем порядке: менее дренирующие грунты укладываются в нижнюю часть насыпи, более дренирующие - в верхние слои. В отдельных случаях для защиты насыпи от воздействия грунтовых вод в нижней ее части устраиваются отдельные слои из хорошо дренирующих грунтов или укладываются водонепроницаемые материалы.

2.1.6. Влажность песчаных и глинистых грунтов, укладываемых в насыпь и подлежащих уплотнению, должна быть оптимальной () или близкой к ней. Если естественная влажность применяемых глинистых грунтов окажется ниже 0,9 и песков менее 4%, необходимо производить увлажнение их до получения оптимальной влажности.

2.1.7. Максимальная допустимая влажность грунтов (), применяемых для устройства насыпи, при которой будет обеспечена требуемая плотность, может быть определена по формуле:

,


где - коэффициент "переувлажнения", принимаемый по табл.2.3.;

- оптимальная влажность в % для данного грунта.

Таблица 2.3.

Разновидность грунтов

Коэффициент "переувлажнения"

Пески пылеватые, супеси легкие крупные

1,35

Супеси легкие и пылеватые

1,25

Супеси тяжелые пылеватые, суглинки легкие и легкие пылеватые

1,15

Суглинки тяжелые и тяжелые пылеватые

1,05

2.1.8. Для устройства насыпей могут быть применены также отходы промышленных предприятий (шлаки, горелые формовочные земли, золошлаковые смеси). Слои насыпи, в которые могут укладываться отходы, зависят от их состава, местных условий и определяются проектом.

2.2. Обратная засыпка траншей и котлованов.

2.2.1. Обратные засыпки выполняются из глинистых, песчаных и крупнообломочных грунтов. Могут применяться отходы промышленности (шлаки, золы, щебень).

Грунты обратных засыпок условно подразделяются на связные (содержание глинистых частиц более 12%), малосвязные (4-11%) и несвязные (менее 3%).

2.2.2. Выбор вида грунта для засыпки траншей производится в зависимости от расположения траншей на городской территории:

- засыпка траншей в пределах проезжей части дорог с усовершенствованными покрытиями капитального типа должна выполняться из песчаных или крупнообломочных грунтов;

- засыпка траншей, расположенных вне проезжей части (на газонах, скверах), производится грунтами, вынутыми из траншей, или другими местными грунтами (связными или малосвязными), не содержащими древесных остатков и гниющих включений.

При наличии указанных грунтов на месте строительства следует отдавать предпочтение песчаным, гравийным и щебеночным грунтам.

2.2.3. Оценка строительных свойств грунтов производится по их основным физико-механическим характеристикам, указанным в табл.2.4.

Таблица 2.4.

Основные характеристики

Грунты

крупнообломочные

песчаные

глинистые

Плотность (объемная масса) скелета

+

+

+

Пластичность

-

-

+

Зерновой состав

+

+

+

Содержание водорастворимых солей

+

+

+

Содержание органических веществ

+

+

+

Естественная влажность

-

+

+

Коэффициент фильтрации

+

+

+


Примечания.

1. В таблице знак "плюс" обозначает необходимость иметь соответственную характеристику, знак "минус" - характеристика не требуется.

2. К крупнообломочным грунтам относятся несцементированные грунты, содержащие более 50% по массе частиц размером более 2 мм.

3. Объемная масса крупнообломочных и песчаных грунтов определяется при рыхлом и плотном состоянии.

2.2.4. Местные суглинистые грунты труднее поддаются уплотнению по сравнению с песчаными и крупнообломочными грунтами, но после уплотнения при оптимальной влажности обладают одинаковой величиной морозных деформаций с окружающим грунтом и достаточной несущей способностью.

2.2.5. Применение для обратных засыпок пылеватых грунтов нежелательно, так как вследствие плохой уплотняемости они имеют низкую плотность и при промерзании склонны к пучению.

2.2.6. Песчаные и глинистые грунты с повышенным содержанием органических веществ (более 3-5%) и водорастворимых солей (более 0,3% по массе) нельзя использовать для устройства обратных засыпок.

3. МАШИНЫ И МЕХАНИЗМЫ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ЗЕМЛЯНЫХ РАБОТ В ДОРОЖНОМ СТРОИТЕЛЬСТВЕ, ПРИ УСТРОЙСТВЕ ПОДЗЕМНЫХ ИНЖЕНЕРНЫХ СЕТЕЙ, ПРИ ОБРАТНОЙ ЗАСЫПКЕ КОТЛОВАНОВ, ТРАНШЕЙ, ПАЗУХ

3.1. Основные типы выпускаемых отечественной промышленностью машин для выполнения земляных работ и рекомендуемых для применения в Московском строительстве приведены в приложениях 5-13.

3.2. Освоение строительного объекта начинается с вертикальной планировки территории, которая заключается в улучшении существующего рельефа; создании спланированной поверхности, отвечающей требованиям благоустройства; обеспечении по улицам и дорогам продольных уклонов, допустимых для движущегося транспорта; отводе поверхностного стока и прокладке подземных сетей без излишнего их заглубления.

3.3. Вертикальную планировку можно производить экскаваторами, в т.ч. одноковшовыми экскаваторами с гидромолотами, бульдозерами и бульдозерами-рыхлителями, автогрейдерами, скреперами. Средства механизации выбирают в зависимости от времени года, типа земляного полотна, его вертикальных отметок, способа производства работ, дальности перемещения грунта, сосредоточенности земляных масс и свойств грунта: плотности, влажности и степени применения.

3.4. Группы основных видов грунтов по трудности их разработки представлены в таблице 3.1.

Таблица 3.1.

Грунт

Плотность грунта, т/м

Экскаваторами

Скреперами

Бульдозерами

Грейдерами

одноковшовыми

многоковшовыми

Растительный

1,2

I

I

I

I

I

Растительный с корнями

1,2

I

II

II

II

-

Растительный с щебнем

1,4

I

II

II

II

-

Песок

1,6

I

II

II

II

II

Супесок

1,65

I

II

II

II

II

Строительный мусор

1,8

II

-

-

II

-

Суглинок

1,7

I

I

I

I

I

Суглинок со щебнем

1,95

III

-

-

II

-

Глина юрская

1,8

II

II

II

II

II

Глина ломовая

2,15

IV

-

-

III

-

Мел плотный

1,9

V

-

-

-

-

Скальные породы

-

VI

-

-

-

-


Примечание. Таблица 3.1. приведена из Справочника строителя - Земляные работы. М. Стройиздат, 1984 г., с. 21.

3.5. Для разработки выемок и возведения насыпей при незначительных объемах работ (до 20 тыс. м) целесообразно применять одноковшовые экскаваторы с вместимостью ковша до 0,5 м; при больших объемах (свыше 20 тыс. м) - с вместимостью ковша 1,0 м и более.

Бульдозеры применяются на участках производства работ с неглубокими выемками (до 1,0 м) и насыпями (до 1,2 м), а также для перемещения грунта в насыпь на расстояние до 100 м.

Бульдозеры с рыхлительным оборудованием применяются для рыхления и перемещения мерзлых грунтов и трещиноватых горных пород при температурах до -40°-60°С.

Автогрейдеры используются для землеройно-профилировочных работ, планировки откосов, выемок и насыпей, устройства корыта дороги и боковых канав.

Скреперы могут использоваться при возведении насыпей высотой более 1 м и при разработке выемок глубиной до 2,0 м. В условиях московского строительства скреперы находят ограниченное применение.

3.6. Для рытья траншей, в т.ч. в мерзлых грунтах, при устройстве подземных инженерных сетей применяют экскаваторы траншейные цепные и роторные, в стесненных условиях применяют одноковшовые экскаваторы с различной вместимостью ковша в зависимости от ширины и глубины траншеи.

4. МАШИНЫ И МЕХАНИЗМЫ ДЛЯ УПЛОТНЕНИЯ ГРУНТА

4.1. ЗЕМЛЯНОЕ ПОЛОТНО ДОРОГИ.

4.1.1. Долговечность дорожных одежд во многом зависит от равномерной и достаточной степени уплотнения грунта земляного полотна, в том числе обратной засыпки траншей и котлованов, проходящих под проезжей частью.

4.1.2. Выбор механизма для уплотнения грунта земляного полотна зависит от вида и влажности грунта, объема работ, толщины отсыпаемого слоя.

4.1.3. Уплотнение грунта земляного полотна дорог может осуществляться укаткой, трамбованием, вибрированием.

Рекомендуемые катки, гидромолоты, виброуплотнители приведены в приложениях 11, 7, 12 соответственно.

4.2. ОБРАТНАЯ ЗАСЫПКА ТРАНШЕЙ И КОТЛОВАНОВ.

4.2.1. Уплотнение грунта обратных засыпок должно производиться послойно.

Для послойного уплотнения грунта обратных засыпок следует применять виброплиты, навесное оборудование к одноковшовым экскаваторам, в т.ч. гидромолоты, оснащенные трамбующими плитами в качестве рабочего инструмента, катки.

4.2.2. Выбор механизма зависит от типа грунта, габаритов котлованов, пазух, траншей, технической характеристики механизма.

4.2.3. Виброплиты применяют для уплотнения несвязных и малосвязных грунтов, в стесненных условиях. Верхняя часть пазух, котлованов и траншей, отсыпанная связными и несвязными грунтами, может уплотняться также соответствующими катками, гидромолотами.

4.2.4. Толщина отсыпаемых слоев грунта и процесс уплотнения должны соответствовать типу грунта и техническим возможностям применяемого механизма.

5. ОСНОВНЫЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ СТРОИТЕЛЬСТВА ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА

5.1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

5.1.1. При сооружении земляного полотна магистральных и внутри- квартальных дорог следует руководствоваться требованиями главы СНиП III-40 "Правила производства и приемки работ".

5.1.2. В состав технологического процесса сооружения земляного полотна входят следующие этапы работ:

- расчистка площади строительства;

- перенос линий связи, электропередач и трубопроводов;

- снос зданий и сооружений в зоне работ и перенос их;

- снятие и складирование плодородного слоя почвы;

- прокладка подземных сетей, попадающих в зону строительства дорог;

- плотность грунта при обратной засыпке траншей должна быть не ниже требуемого для земляного полотна на соответствующей глубине;

- выравнивание оснований под насыпи и их уплотнение;

- разработка выемок и возведение насыпей с послойным разравниванием и уплотнением грунта до установленных пределов.

5.1.3. Выбор способа производства и средств механизации земляных работ должен производиться на основе результатов технико-экономического сопоставления различных вариантов.

5.1.4. При использовании одноковшовых экскаваторов при устройстве выемок и возведении насыпей разработка должна начинаться, как правило, с пониженных мест рельефа. В период строительства необходимо обеспечить отвод поверхностных вод из зоны производства работ.

5.1.5. Отсыпка грунта в насыпь производится слоями от краев к середине. Для обеспечения требуемого уплотнения краев насыпи ширина отсыпки увеличивается на 0,3-0,5 м с каждой стороны.

5.1.6. Бульдозеры применяются, как правило, в комплексе с другими механизмами при устройстве насыпи для разравнивания грунта, планировки и перемещения его на небольшие (до 100 м) расстояния.

5.1.7. Самоходные автогрейдеры, оборудованные системами "Профиль 30-2" и др. целесообразно использовать, в первую очередь, для профилирования и окончательной отделки дорожного земляного полотна перед уплотнением.

5.1.8. При отрицательных температурах возведение насыпей допускается при наличии необходимого количества уплотняющих средств, обеспечивающих быстрое уплотнение отсыпанного грунта до требуемого значения плотности.

5.1.9. Насыпи, как правило, должны возводиться только из талого грунта с обязательным уплотнением до наступления смерзания насыпанного грунта. Ввиду трудностей выдерживать это требование в течение всего зимнего периода допускается отсыпка высоких (более 1,5 м) насыпей из смеси талого и мерзлого грунтов (таблица 5.1., 5.2.)

Таблица 5.1.

Условия применения грунтов в насыпях, возводимых в зимнее время

Вид грунта

Условия применения

Допускаемая высота насыпи, м

Скальный крупнообломочный, крупный и средней крупности песок

Применяют без ограничений

Без ограничений

Глинистый

Допускается с влажностью не более 1,1 от оптимальной

В зависимости от климата района:
суровый - 2,5
холодный - 3,5
умеренный - 4,5
теплый - не ограничивают

Мелкий и пылеватый, не водонасыщенные пески

Допускается при влажности не более 1,2-1,3 от оптимальной

То же

Жирные глины, меловые, тальковые и трепелевые грунты, а также грунты с высокой влажностью

Применять запрещается



Таблица 5.2.

Рекомендуемая высота насыпи при производстве работ в зимнее время

Средняя температура воздуха за период производства работ по отсыпке насыпей, град.

-5

-10

-15

-20

Рекомендуемая высота насыпи, м

не ограничена

4,5

3,5

2,5



Насыпи высотой менее 1,5 м должны возводиться из талых грунтов при влажности близкой к оптимальной.

5.1.10. Содержание мерзлого грунта в насыпи допускается до 20% с размером комьев не более 15 см.

5.1.11. Отсыпку насыпи следует производить слоями с уклоном 2-3% на всю ширину с обеспечением стока воды с поверхности земляного полотна (в случае, если строительство основания дороги будет осуществляться весной) и возможности механизированной очистки от снега.

5.1.12. Отсыпаемый грунт сразу же разравнивается бульдозером или автогрейдером толщиной слоя, не превышающим возможности уплотняющих машин. Не допускается скопление комьев мерзлого грунта при отсыпке насыпей.

5.2. УПЛОТНЕНИЕ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА

5.2.1. Коэффициент уплотнения грунтов земляного полотна следует назначать по таблице 5.2.1.

Таблица 5.2.1.

Вид земляного полотна

Часть земляного полотна

Глубина расположения слоя от поверхности покрытия

Коэффициент уплотнения грунта, не менее

Насыпи

Верхняя

до 1,5

1,00-0,98

Нижняя

1,5-6,0

0,98

неподтапливаемая

более 6,0

0,95-0,98

Нижняя

1,5-6,0

0,95-0,98

подтапливаемая

более 6,0

0,98

Выемка и места с нулевыми отметками

В слое сезонного промерзания

до 1,2

1,00-0,98

Гидротехническое бюро - Насыпные грунтовые плотины — Укладка грунта

  • Проектирование
      • Back
      • Грунтовые плотины
      • Бетонные плотины
      • Водосбросы
      • Малые ГЭС
      • Пруды рекреационные
      • Пруды рыбоводные
      • Пруды хозяйственные
      • Очистные сооружения
      • Берегоукрепление и рекультивация рек
      • Подпорные стены
      • Водопонижение и водоотлив
      • Гидроизоляция

Уплотнение почвы | Umweltbundesamt

Меню