Изобретение относится к строительству и может быть использовано при уплотнении несвязных и малосвязных грунтов на большую глубину под застройку.
Известен способ глубинного уплотнения грунта путем воздействия на него в заранее намеченном в плане и по глубине месте ударными (импульсными) нагрузками, которые производят посредством взрывания зарядов взрывчатого вещества [1] или электрических разрядов, осуществляемых электроразрядной установкой [2 и 3]. Недостатком этого способа является неравномерность уплотнения грунта вплоть до образования выбросов грунта на его поверхность и провалов в его уплотняемом объеме.
Известен способ глубинного уплотнения грунта, по которому ударные нагрузки по заранее намеченным на поверхности грунта местам производят в летнее время тяжелой трамбовкой [4 и 5]. В этом способе грунт уплотняется так же неравномерно с образованием зон разуплотнения и выпора грунта вокруг места удара. При этом зоны разуплотнения наблюдаются между кратерами (местами ударов) на глубину 3-4 метра и на еще большей глубине под кратером в случае перекоса трамбовки [4, с.176-177, рис.4.21].
Известен способ, аналогичный описанному, в котором дополнительно грунт вокруг места удара трамбовки пригружают массивными бетонными плитами с образованием отверстия под трамбовку [6]. Недостатком этого способа является его недостаточная эффективность из-за того, что ограниченность веса плиты и возможного перекоса трамбовки при ударе предотвращение неравномерности уплотнения ограниченно. При этом перестановка плит с места на место усложняет работы.
Наиболее близким к заявляемому по совокупности существенных признаков принятый нами за прототип является способ глубинного уплотнения грунта, включающий пробивку скважины, послойное ее заполнение местным грунтом и уплотнение каждого слоя посредством трамбователя с плоским торцом, причем в периоды пробивки скважины, заполнения и уплотнения грунта в пределах зоны выпора осуществляют давление на поверхность грунта заданной величины [7].
Сущность этого способа заключается в том, что при его осуществлении происходит уплотнение грунта за счет внедрения трамбованием в него грунтоподобного материала на глубину, причем без образования зоны выпора грунта у его поверхности. Однако эффективность этого способа недостаточна из-за того, что при создании требуемого давления на поверхность грунта увеличиваются затраты, усложняются работы и снижается производительность. Дополнительно, при ударе плоского торца трамбователя по грунту уплотнение грунта вокруг скважины происходит на весьма ограниченную величину - около одного диаметра пробиваемой скважины [7]. Поэтому объем уплотняемого грунта с одного места трамбования невелик, что не позволяет эффективно достичь равномерного уплотнения грунта в массиве.
Задача, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является повышение эффективности глубинного уплотнения грунта. Технический же результат от использования изобретения заключается в упрощении работ по предотвращению выпора грунта вокруг места трамбования при одновременном повышении равномерности уплотнения грунта, увеличении объема вовлечения в уплотнение грунта и в увеличении приращения его плотности с одного места трамбования.
Задача решается, а технический результат достигается тем, что в способе глубинного уплотнения грунта, включающем вытрамбовывание скважиноподобного углубления в грунте, находящемся в пригруженном состоянии вокруг места вытрамбовывания, послойное заполнение углубления грунтом и воздействие ударами трамбовки на каждый слой этого грунта, согласно изобретению вытрамбовывание углубления, заполнение его грунтом и воздействие на этот грунт ударами трамбовки осуществляют в зимнее время после образования у поверхности грунта заданной толщины сезонно-мерзлого слоя, обеспечивающего пригружение расположенного под ним талого грунта, при этом перед вытрамбовыванием углубления в намеченном для этого в плане месте в сезонно-мерзлом слое выполняют отверстие, диаметр которого равен диаметру трамбовки или превышает его. Отверстие в сезонно-мерзлом слое грунта выполняют путем удара трамбовки по ослабленному в намеченном в плане месте сезонно-мерзлому слою, воздействие на грунт ударами осуществляют трамбовкой, имеющей вытянутую по высоте форму, при этом ее нижняя часть имеет форму округлую или усеченного конуса и выполнена из чугуна, а заполнение углубления осуществляют дренирующим грунтом или грунтоподобным материалом.
Дополнительно, сезонно-мерзлый слой грунта может быть ослаблен, например, следующим образом:
- путем проходки скважины, диаметр которой превышает диаметр трамбовки, а глубина скважины - половину толщины сезонно-мерзлого слоя;
- путем проходки скважин, размещенных рассосредоточенно по контуру круга, диаметр которого превышает диаметр трамбовки;
- путем выполнения в летнее время ямы и ее заполнение маловлажным зернистым материалом или влажной высококальциевой золой, взятой непосредственно из золоуловителя котельной установки;
- путем покрытия в летнее время намеченного в плане места теплоизоляционным материалом, который в зимнее время перед трамбованием убирают, а в сезонно-мерзлом слое отрывают приямок, в котором размещают заряд взрывчатого вещества и производят его взрывание одновременно с первым ударом трамбовки.
Сущность предлагаемого технического решения заключается прежде всего в том, что глубинное уплотнение грунта осуществляют в зимнее (зимне-весеннее) время, после того как у поверхности грунта образовался слой сезонно-мерзлого грунта заданной толщины, который без затрат качественно пригрузил нижележащий талый грунт. Это позволяет использовать тяжелую или сверхтяжелую трамбовку, коническая форма которой позволяет эффективно втрамбовывать под сезонно-мерзлый слой дренирующий грунтоподобный материал во все стороны, за счет чего и достигается ранее указанный технический результат. Этот результат может быть дополнительно повышен другими известными приемами, такими как воздействие на грунт во время трамбования вибрацией [6] или применением двухмассной трамбовки [8].
Предлагаемый способ глубинного уплотнения грунта поясняется чертежами, представленными на фиг.1-6, где на фиг.1 изображен план, иллюстрирующий намеченные места воздействия ударами трамбовки; на фиг.2 - сечение, иллюстрирующее вытрамбовывание скважиноподобного углубления и втрамбовывание под сезонно-мерзлый слой дренирующего грунтоподобного материала; на фиг.3 - сечение, иллюстрирующее ослабление сезонно-мерзлого слоя путем проходки скважины, диаметр которой превышает диаметр трамбовки; на фиг.4 - сечение, иллюстрирующее ослабление сезонно-мерзлого слоя путем проходки скважин, размещенных рассосредоточенно по контуру круга; на фиг.5 - сечение, иллюстрирующее ослабление сезонно-мерзлого слоя путем выполнения в летнее время ямы; на фиг.6 - сечение, иллюстрирующее ослабление сезонно-мерзлого слоя путем покрытия в летнее время намеченного в плане места теплоизоляционным материалом.
Способ осуществляют следующим образом.
В летнее время участок грунта 1 планируют и на нем в плане намечают места трамбования 2 на расстоянии "a" друг от друга (фиг.1). В зимнее время у поверхности 3 грунта 1 (фиг.2-6) естественным путем образуется сезонно-мерзлый слой 4 заданной толщины "b", величину которой обычно принимают 100-200 сантиметров. После чего в намеченных местах трамбования 2, в которых сезонно-мерзлый слой 4 ослаблен, например, одним из нижеописанных способов, иллюстрированных на фиг.3-6, трамбовкой 5 вытрамбовывают скважиноподобное углубление 6 (фиг.2). Верхняя часть углубления 6 образует в сезонно-мерзлом слое 4 отверстие 7, диаметр До которого равен диаметру Дт трамбовки 5 или превышает его, а нижняя часть углубления расположена ниже сезонно-мерзлого слоя 4 в талой части грунта 1. Трамбовка 5 сбрасывается с высоты до 20 и более метров посредством механизма сбрасывания 8 (фиг.3) базовой грузоподъемной машины, снабженной системой наведения (не показана) трамбовки 5.
Ослабление сезонно-мерзлого слоя 4 в местах трамбования 2 может быть осуществлено, например, одним из следующих способов.
1. В зимнее время проходят скважину 9 (фиг.3), диаметр Дск которой превышает диаметр Дт трамбовки 5 на 20-40 сантиметров, а ее глубина "с" - половину толщины "b" сезонно-мерзлого слоя 4. Оставшуюся часть толщины слоя 4, равную b-c, разрушают первым же ударом трамбовки 5.
2. В зимнее время на полную толщину b сезонно-мерзлого слоя 4 проходят скважины 10 (фиг.4), которые размещают по контуру круга, диаметр Dк которого превышает диаметр трамбовки Dт. Ослабленное скважинами 10 место в сезонно-мерзлом слое 4 разрушают первым же ударом трамбовки 5.
3. В летнее время выполняют яму 11 (фиг.5), которую заполняют маловлажным зернистым материалом 12 или высококальциевой золой 13, взятой непосредственно из золоуловителя котельной установки - зола сухого отбора. Заполненную яму покрывают теплоизоляционным материалом, например котельным шлаком 14. В зимнее время как сыпучемерзлый грунт 12, так и слабопрочный золобетон 13, находящийся за счет тепла реакции гидратации под слоем шлака 14 в талом состоянии, разрушают первым же ударом трамбовки 5.
4. В летнее время место трамбования 2 (фиг.1) покрывают теплоизоляционным материалом 15 (фиг.6), который в зимнее время непосредственно перед трамбованием убирают, а в тонкой части 16 сезонно-мерзлого слоя 4 отрывают приямок 17, в котором размещают заряд 18 взрывчатого вещества и производят его взрывание одновременно с первым ударом трамбовки 5. За счет совместного действия заряда 18 взрывчатого вещества и трамбовки 5 на ослабленный теплоизоляционным материалом 15 сезонно-мерзлый слой 4 последний в месте удара трамбовки 5 разрушается.
При производстве ударов тяжелой (сверхтяжелой) трамбовкой 5 (фиг.2) по поверхности 3 ослабленного сезонно-мерзлого слоя 4 в местах трамбования 2 происходит вытрамбовывание скважиноподобного углубления 6, дно 19 которого в процессе трамбования опускается ниже сезонно-мерзлого слоя 4 в талую часть грунта 1. После чего углубление 6 от уровня дна 19 до уровня 20 заполняют дренирующим грунтом или грунтоподобным материалом 21, например песком, гравием, щебнем, котельным шлаком и др. Такой слой дренирующего материала 21 ударами трамбовки 5 втрамбовывают под сезонно-мерзлый слой 4, после чего заполнение углубления 6 дренирующим материалом 21 и его втрамбовывание под сезонно-мерзлую плиту 4 повторяют. В результате дренирующий материал 21 образует в грунте 1 объемную приемную часть дренажа 22 - его отводящая часть на чертеже не показана.
При высокой влажности грунта 1 во время трамбования происходит его разжижение, сопровождаемое во время удара акустической кавитацией в поровой воде, увеличивающей ее водопроходимость в грунте [6 и 8]. При этом сезонно-мерзлый слой 4 грунта 1 работает как массивная и большеразмерная плита. В таких условиях в грунте обеспечивается проявление "поршневого эффекта", а наличие дренажа 22 - эффективный отвод воды из грунта 1. Последнее имеет важное значение так же для консолидации грунта в случае возведения на нем высокой насыпи - не показана. Все это, а также выполнение тяжелой конической формы трамбовки весом до 200 кН и более в существенной мере способствуют повышению ранее указанного технического результата, а именно: упрощение работ по предотвращению выпора грунта вокруг места трамбования при одновременном повышении равномерности уплотнения грунта и в приращении его плотности с одного места трамбования 2, расстояние "а" между которыми достигает 1000 сантиметров и более.
После такого глубинного уплотнения грунта 1, осуществленного в зимнее время, в летнее время производят уплотнение грунта 1, находящегося у его поверхности 3 в неуплотненном естественном состоянии (грунт слоя 4), например, трамбовкой средней тяжести с развитой ударной поверхностью при ограниченной высоте сбрасывания. Такое трамбование целесообразно производить по местам 23, расположенным между местами трамбования 2 и показанным на фиг.1 пунктиром. Затем поверхность 3 грунта 1, деформированную в процессе трамбования, выравнивают и доуплотняют катком.
Такое сочетание глубинного уплотнения грунта, выполненного по предложенному способу, и поверхностное уплотнение грунта, выполненное по одному из известных способов, позволяет качественно подготовить участок под застройку.
Источники информации
1. Иванов П.Л. Уплотнение малосвязных грунтов взрывами. М.: Недра, 1983.
2. Ломизе Г.М., Мещеряков А.Н., Гильман Я.Д. и Федоров Б.С. Уплотнение песчаных грунтов электрическими разрядами //Гидротехническое строительство. 1963. №7.
3. Патент Российской Федерации №2193002, кл. В 65 G 3/00, опубл. 20.11.2002.
4. Зарецкий Ю.К., Гарицелов М.Ю. Глубинное уплотнение грунтов ударными нагрузками. М.: Энергоатомиздат, 1989.
5. Уплотнение просадочных грунтов сверхтяжелой трамбовкой на строительстве больничного комплекса /И.Г.Рабинович, Ю.А.Багдасаров, Н.И.Руденко и др. //Основания, фундаменты и механика грунтов. 1991. №1.
6. Патент Российской Федерации №2149238, кл. Е 02 D 3/046, опубл. 20.05.2000.
7. Авторское свидетельство СССР №1477837, кл. Е 02 D 3/046, опубл. 07.05.89.
8. Ягин В.П. Новое объяснение поведения водонасыщенных грунтов при сильных сотрясениях. //Основание, фундаменты и механика грунтов. 2000. №6.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
СПОСОБ ГЛУБИННОГО УПЛОТНЕНИЯ ГРУНТА | 2007 |
|
RU2346111C2 |
СПОСОБ ВОЗВЕДЕНИЯ МАЛОЗАГЛУБЛЕННЫХ И ПОВЕРХНОСТНЫХ ФУНДАМЕНТОВ В СЛОЕ ТАЛЫХ ГРУНТОВ, ПОДСТИЛАЕМОМ ВЕЧНОМЕРЗЛЫМИ ИЛИ СКАЛЬНЫМИ ГРУНТАМИ | 2003 |
|
RU2249082C1 |
СПОСОБ УПЛОТНЕНИЯ ВОДОНАСЫЩЕННЫХ ГРУНТОВ | 1998 |
|
RU2149238C1 |
СПОСОБ ВОЗВЕДЕНИЯ МАЛОЗАГЛУБЛЕННЫХ И ПОВЕРХНОСТНЫХ ФУНДАМЕНТОВ В УСЛОВИЯХ ВЕЧНОМЕРЗЛЫХ ГРУНТОВ | 2011 |
|
RU2465407C1 |
Способ возведения прерывистых ленточных фундаментов | 1982 |
|
SU1032114A1 |
СПОСОБ ВОЗВЕДЕНИЯ СВАЙНОГО ФУНДАМЕНТА В СЛАБОМ ГРУНТЕ | 2003 |
|
RU2258114C2 |
Способ уплотнения массива лессового просадочного грунта | 1985 |
|
SU1308703A1 |
Способ строительства канала | 1990 |
|
SU1763558A1 |
Способ возведения сваи | 1989 |
|
SU1693204A1 |
Способ подготовки оснований | 1988 |
|
SU1620535A1 |
Изобретение относится к строительству и предназначено для уплотнения несвязных и малосвязных грунтов на большую глубину под застройку. Способ включает выполнение в зимнее время в намеченном в плане месте отверстия в сезонно-мерзлом слое грунта диаметром, равным или превышающим диаметр трамбовки, вытрамбовывание скважиноподобного углубления в этом намеченном месте, послойное заполнение углубления дренирующим грунтом и воздействие ударами трамбовки на каждый слой дренирующего грунта, обеспечивающего втрамбовывание этого грунта под сезонно-мерзлый слой уплотняемого грунта. Отверстия выполняют путем удара трамбовки по ослабленному в намеченном в плане месте сезонно-мерзлому слою после достижения им заданной толщины, достаточной для пригружения уплотняемого талого грунта, расположенного под сезонно-мерзлым слоем. Технический результат заключается в упрощении работ при одновременном повышении равномерности уплотнения грунта, увеличении объема вовлечения в уплотнение грунта и в увеличении приращения его плотности с одного места трамбования. 8 з.п. ф-лы, 6 ил.
RU 2003111079 A, 10.12.2004 | |||
Способ глубинного уплотнения просадочных грунтов | 1987 |
|
SU1477837A1 |
СПОСОБ УПЛОТНЕНИЯ ВОДОНАСЫЩЕННЫХ ГРУНТОВ | 1998 |
|
RU2149238C1 |
ЩИТОВОЙ ДЛЯ ВОДОЕМОВ ЗАТВОР | 1922 |
|
SU2000A1 |
Способ получения молочной кислоты | 1922 |
|
SU60A1 |
Авторы
Даты
2006-12-20—Публикация
2005-06-01—Подача