СПОСОБ УПЛОТНЕНИЯ ПОДСЫПКИ Российский патент 2007 года по МПК E02D3/12 

Изобретение относится к строительству и может быть использовано для уплотнения песчаной или грунтовой подсыпки.

Одним из эффективных способов повышения несущей способности естественных или искусственных (намывных или насыпных) песчаных оснований является уплотнение грунтов. Для уплотнения песчаных оснований используют метод глубинного виброуплотнения.

Известен способ уплотнения песчаной подсыпки, включающий погружение в грунт вибрирующего приспособления, выполненного в виде «виброелочки», выдержку указанного приспособления на данной глубине и периодическое, по мере подъема, повторное опускание его при непрерывной работе вибратора. В процессе уплотнения через сопло в нижнем конце штанги вибратора в грунт под давлением подается вода (Основания, фундаменты и механика грунтов. №2, 1983, Стройиздат, М-ва, В.М.Зубков и др. Способ глубинного виброуплотнения песчаных оснований).

Недостатками известного способа является неравномерная плотность грунта по глубине после уплотнения, обусловленная более продолжительным воздействием вибратора на грунт в верхних слоях, чем в нижних. Кроме того, в виброустановке с пространственной структурой имеются большие потери на внедрение и вибрирование радиальных элементов уплотнителя в поверхностном слое грунта, что приводит к частому выходу из строя вибропогружателей и невозможность увеличения глубины уплотнения без повышения мощности вибратора. Особенно это характерно для уплотнения песчаных грунтов большой мощности. Кроме того, невозможно указанным способом уплотнять песчаные грунты.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ уплотнения песчаной или грунтовой подсыпки, включающий вибропогружение в слой песчаной подсыпки уплотняющего приспособления, подъем уплотняющего приспособления и периодическое повторное опускание уплотняющего приспособления на заданную глубину при непрерывной работе вибратора (RU патент №2049854, кл. Е02D 3/12, 1992 г) /1/.

Уплотняющее приспособление, с помощью которого осуществляют уплотнение грунта, выполнено в виде вибратора, соединенного с наконечником, непосредственно погружаемым в грунт. Наконечник выполнен в виде трубы, снабженной лопастями /1/.

Недостатками известного способа является низкая эффективность способа, поскольку конструкция наконечника уплотняющего приспособления не позволяет уплотнять песчаные и грунтовые подсыпки большой толщины, при этом известный способ виброуплотнения не обеспечивает равномерного уплотнения грунта по всей толщине слоя.

Технический результат, на достижение которого направлено настоящее изобретение, заключается в повышении эффективности уплотнения песчаной или грунтовой подсыпки при обеспечении равномерного уплотнения подсыпки по глубине и возможности уплотнения подсыпки толщиной до 40 метров.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе уплотнения подсыпки, включающем вибропогружение в слой песчаной подсыпки уплотняющего приспособления, вибрацию подсыпки, подъем уплотняющего приспособления и периодическое повторное опускание уплотняющего приспособления на заданную глубину при непрерывной работе вибратора, согласно изобретению, перед вибропогружением уплотняющего приспособления в слой подсыпки на глубину не более 3 метров устанавливают дренаж, выполненный в виде горизонтально размещенных перфорированных трубок, обернутых фильтрующим материалом и соединенных с колодцами, при этом уплотняющее приспособление выполнено в виде цилиндрического утяжеленного вибронаконечника со смещенным центром, преимущественно заостренного в нижней части и соединенного с тросиком, размещенным внутри шланга, диаметр которого не больше наружного диаметра вибронаконечника, при этом вибропогружение уплотняющего приспособления осуществляют на всю глубину слоя подсыпки -0,5-40 метров, подъем уплотняющего приспособления осуществляют или плавно и непрерывно со скоростью не более 0,5 м/сек, или ступенчато, при этом вибрируют нижний слой подсыпки 2-7 минут, поднимают уплотняющее приспособление на 20-40 см, вибрируют 2-3 минуты, затем переходят к вибрации следующего слоя, после полного подъема уплотняющего приспособления его повторно опускают на заданную глубину на расстоянии 20-1500 см от места предыдущего погружения при непрерывной работе вибратора, после окончания уплотнения подсыпки из дренажной системы сливают воду, через неделю делают пробы грунта на всех глубинах и при необходимости осуществляют повторное уплотнение подсыпки.

Вибронаконечник может быть установлен с возможностью вращения и снабжен винтовой нарезкой.

При недостаточной для работы вибратора в оптимальном режиме влажности слоя подсыпки осуществляют искусственное увлажнение последнего путем подачи воды через перфорированную трубку, предназначенную также для отвода лишней воды при уплотнении грунта.

Кроме того, вокруг дренажа может быть размещен слой гранитной щебенки мелкой фракции толщиной 0,05-0,3 м.

Вокруг слоя гранитной щебенки может быть размещен слой песка, преимущественно доходящий до поверхности подсыпки, при этом перфорированные трубки размещают на расстоянии не менее 1 метра.

Предложенный способ может быть использован для уплотнения всех видов подсыпки: песчаной, грунтовой и т.д.

Способ уплотнения подсыпки поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен слой песчаной подсыпки с дренажной трубкой, на фиг.2 - слой подсыпки с дренажными трубками и уплотняющим приспособлением, на фиг.3 изображен вариант выполнения вибронаконечника с винтовой нарезкой.

В слое 1 песчаной подсыпки размещен дренаж, выполненный в виде перфорированных трубок 2, обернутых фильтрующим материалом 3. В слой 1 подсыпки погружено уплотняющее приспособление, представляющее собой вибронаконечник 4, соединенный тросиком 5, размещенным в шланге 6 с двигателем 7.

Вокруг дренажа, при необходимости, обусловленной мелкой фракцией окружающей почвы, размещают слой гранитной щебенки 8 толщиной 0,05-0,3 м. При наличии глинистой почвы вокруг слоя гранитной щебенки 8 размещают слой песка 9, преимущественно доходящий до поверхности 10 подсыпки.

Перед проведением работ по виброуплотнению подсыпки, проводя статическое зондирование слоя подсыпки, на основании которого выбирается режим работы вибратора, способ плавного и непрерывного (выбирают скорость подъема) или ступенчатого подъема уплотняющего приспособления, определяют высоту каждого слоя, подвергающегося вибровоздействию (в случае ступенчатого вибровоздействия) и время вибровоздействия.

После завершения работ по виброуплотнению открывают пробки дренажной системы (на чертеже не показаны) и сливают воду.

Через неделю делают пробы грунта на всех глубинах и при необходимости процесс виброуплотнения повторяют.

Способ поясняется конкретным примером его осуществления.

Пример 1.

В слое подсыпки толщиной 7 метров рыли траншею и на глубину 0,5 метра размещали перфорированную трубку 2, обернутую фильтрующим материалом 3 типа «дарнит». Вокруг дренажа, из-за того, что окружающая почва имеет мелкую фракцию, размещали слой гранитной щебенки толщиной 0,05 м. При зондировании получили следующие параметры подсыпки: р_а=1,24 г/см², Ja=0,072.

Далее производили непосредственно работы по уплотнению подсыпки. Вибропогружение наконечника 4 уплотняющего приспособления осуществляли на всю глубину слоя подсыпки, вибрировали нижний слой подсыпки 3 минуты. Время и скорость плавного и непрерывного подъема вибронаконечника предварительно определяли в зависимости от гранулометрического состава и начальной плотности песчаной или грунтовой подсыпки, определяемых с помощью статического зондирования подсыпки. Если влажность грунта была недостаточна для работы вибратора в оптимальном режиме, производили дополнительное увлажнение грунта путем подачи воды в дренажную трубку 2.

После завершения работ по виброуплотнению открывали пробки дренажной системы (на чертеже не показаны) и сливали воду.

Через неделю делали пробы грунта на всех глубинах и при необходимости процесс виброуплотнения повторяли. Плотность песков после уплотнения составила

р_а=1,65 г/см², Ja=0,80.

Контрольное уплотнение песков с помощью известного способа /1/ позволило уплотнить песчаную подсыпку только до значений р_а=1,58 г/см², Ja=0,7, что значительно ниже достигнутых по предлагаемому способу.

Пример 2.

В слое подсыпки толщиной 40 метров рыли траншею и на глубину 2 метра размещали на расстоянии 1 метра друг от друга перфорированные трубки 2, обернутые фильтрующим материалом 3 типа «дарнит». Вокруг дренажа размещали слой гранитной щебенки толщиной 0,3 м. При наличии глинистой почвы вокруг слоя гранитной щебенки размещали слой песка, доходящий до поверхности подсыпки.

Перед проведением работ по виброуплотнению подсыпки, проводя статическое зондирование слоя подсыпки, на основании которого выбирается режим работы вибратора, способ плавного и непрерывного или ступенчатого подъема уплотняющего приспособления, определяли высоту каждого слоя, подвергающегося вибровоздействию (при ступенчатом вибровоздействии), и время вибровоздействия. При зондировании получили следующие параметры подсыпки: р_а=1,24 г/см², Ja=0,072.

Далее производили непосредственно работы по уплотнению подсыпки. Использовали вибронаконечник 4 с винтовой нарезкой 12. Вибронаконечник 4 установлен с возможностью вращения в одну сторону при погружении в грунт и в другую при его поднятии. Такое выполнение вибронаконечника облегчает его погружение и извлечение из грунта.

Вибропогружение наконечника 4 уплотняющего приспособления осуществляли на всю глубину слоя подсыпки (40 метров), вибрировали нижний слой подсыпки 7 минут. Время вибрации каждого слоя и высоту каждого слоя, подвергающегося вибровоздействию, предварительно определяли в зависимости от гранулометрического состава и начальной плотности песчаной или грунтовой подсыпки, определяемых с помощью статического зондирования подсыпки. Если влажность грунта была недостаточна для работы вибратора в оптимальном режиме, производили дополнительное увлажнение грунта путем подачи воды в дренажную трубку 2.

После окончания вибрации нижнего слоя наконечник уплотняющего приспособления поднимали на 40 см, вибрировали следующий слой в течении 3-х минут, затем переходили к вибрации последующих слоев, сохраняя при этом толщину вибрируемого слоя в 40 см, а время вибровоздействия - 3 минуты. После полного подъема наконечника уплотняющего приспособления его повторно погружали на расстоянии 50 см от места предыдущего погружения. Указанное расстояние также предварительно определяли, исходя из гранулометрического состава и начальной плотности подсыпки.

Все вышеперечисленные работы осуществляли при непрерывной работе вибратора.

В процессе послойного уплотнения лишняя вода поднималась вверх и отводилась по дренажной трубке, забивание которой предотвращает слой фильтрующего материала на поверхности трубки и слои гранитной щебенки мелкой фракции и песка.

С целью регистрации завершенной консолидации провибрированного слоя песчаной подсыпки контрольное определение достигнутой плотности было проведено через неделю после вибропогружения.

Плотность песков после уплотнения составила: р_а=1,65 г/см², Ja=0,80. Контрольное уплотнение песков с помощью известного способа /1/ позволило уплотнить песчаную подсыпку только до значений р_а=1,58 г/см², Ja=0,7, что значительно ниже достигнутых по предлагаемому способу.

Предложенный способ уплотнения обеспечивает равномерное уплотнение подсыпки по всей ее глубине, при этом толщина слоя подсыпки может составлять до 40 метров.

Обеспечению равномерного уплотнения песчаной подсыпки с толщиной слоя до 40 метров также способствует организация отвода свободной воды из зоны виброуплотнения, вода поднимается в верхние слои и отводится по дренажной трубке, высота расположения которой выбирается с учетом толщины слоя грунта и его гранулометрического состава.

Закрытие перфорированной трубки фильтрующим элементом и засыпка, при необходимости, вокруг дренажной трубки слоев гранитной щебенки и песка исключают кольматацию отверстий перфорированной трубки как крупными, так и тонкодисперсными частицами.

Таким образом, предложенный способ уплотнения подсыпки позволяет повысить эффективность уплотнения песчаной и грунтовой подсыпки, при обеспечении равномерного уплотнения подсыпки по глубине, и возможность уплотнения подсыпки с толщиной слоя до 40 метров.

Изобретение относится к строительству и может быть использовано для уплотнения песчаной или грунтовой подсыпки. Технический результат, на достижение которого направлено настоящее изобретение, заключается в повышении эффективности уплотнения песчаной или грунтовой подсыпки, при обеспечении равномерного уплотнения подсыпки по глубине, и возможности уплотнения подсыпки толщиной до 40 метров. Указанный технический результат достигается тем, что в способе уплотнения песчаной или грунтовой подсыпки, включающем вибропогружение в слой песчаной подсыпки уплотняющего приспособления, вибрацию подсыпки, подъем уплотняющего приспособления и периодическое повторное опускание уплотняющего приспособления на заданную глубину при непрерывной работе вибратора, согласно изобретению, перед вибропогружением уплотняющего приспособления в слой подсыпки на глубину не более 3 метров устанавливают дренаж, выполненный в виде горизонтально размещенных перфорированных трубок, обернутых фильтрующим материалом и соединенных с колодцами, при этом уплотняющее приспособление выполнено в виде цилиндрического утяжеленного вибронаконечника со смещенным центром, преимущественно заостренного в нижней части, и соединенного с тросиком, размещенным внутри шланга, диаметр которого не больше наружного диаметра вибронаконечника, при этом вибропогружение уплотняющего приспособления осуществляют на всю глубину слоя подсыпки -0.5-40 метров, вибрируют, подъем уплотняющего приспособления осуществляют или плавно и непрерывно со скоростью не более 0,5 м/сек, или ступенчато, при этом вибрируют нижний слой подсыпки 2-7 минут, поднимают уплотняющее приспособление на 20-40 см, вибрируют 2-3 минуты, затем переходят к вибрации следующего слоя, после полного подъема уплотняющего приспособления его повторно опускают на заданную глубину на расстоянии 20-1500 см от места предыдущего погружения при непрерывной работе вибратора, после окончания уплотнения подсыпки из дренажной системы сливают воду, через неделю делают пробы грунта на всех глубинах и при необходимости осуществляют повторное уплотнение подсыпки. Вибронаконечник может быть установлен с возможностью вращения и снабжен винтовой нарезкой. При недостаточной для работы вибратора в оптимальном режиме влажности слоя подсыпки осуществляют искусственное увлажнение последнего путем подачи воды через перфорированную трубку, предназначенную также для отвода лишней воды при уплотнении грунта. Кроме того, вокруг дренажа может быть размещен слой гранитной щебенки мелкой фракции толщиной 0,05-0,3 м. Вокруг слоя гранитной щебенки может быть размещен слой песка, преимущественно доходящий до поверхности подсыпки, при этом перфорированные трубки размещают на расстоянии не менее 1 метра. Предложенный способ может быть использован для уплотнения всех видов подсыпки: песчаной, грунтовой и т.д. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ уплотнения подсыпки, включающий вибропогружение в слой песчаной подсыпки уплотняющего приспособления, вибрацию подсыпки, подъем уплотняющего приспособления и периодическое повторное опускание уплотняющего приспособления на заданную глубину при непрерывной работе вибратора, отличающийся тем, что перед вибропогружением уплотняющего приспособления в слой подсыпки на глубину не более 3 м устанавливают дренаж, выполненный в виде горизонтально размещенных перфорированных трубок, обернутых фильтрующим материалом и соединенных с колодцами, при этом уплотняющее приспособление выполнено в виде цилиндрического утяжеленного вибронаконечника со смещенным центром, преимущественно заостренного в нижней части и соединенного с тросиком, размещенным внутри шланга, наружный диаметр которого не больше наружного диаметра вибронаконечника, при этом вибропогружение уплотняющего приспособления осуществляют на всю глубину слоя подсыпки -0,5-40 м, вибрируют нижний слой, подъем уплотняющего приспособления осуществляют или плавно и непрерывно со скоростью не более 0,5 м/с, или ступенчато, при этом вибрируют нижний слой подсыпки 2-7 мин, поднимают приспособление на 20-40 см, вибрируют 2-3 мин, затем переходят к вибрации следующего слоя, после полного подъема уплотняющего приспособления его повторно опускают на заданную глубину на расстоянии 20-1500 см от места предыдущего погружения при непрерывной работе вибратора, после окончания уплотнения подсыпки из дренажной системы сливают воду, через неделю делают пробы грунта на всех глубинах и при необходимости осуществляют повторное уплотнение подсыпки.2. Способ уплотнения подсыпки по п.1, отличающийся тем, что вибронаконечник установлен с возможностью вращения и снабжен винтовой нарезкой.3. Способ уплотнения подсыпки по п.1, отличающийся тем, что при недостаточной для работы вибратора в оптимальном режиме влажности слоя подсыпки осуществляют искусственное увлажнение последнего путем подачи воды через перфорированную трубку, предназначенную также для отвода лишней воды при уплотнении грунта.4. Способ уплотнения подсыпки по п.1, отличающийся тем, что вокруг дренажа размещают слой гранитной щебенки мелкой фракции толщиной 0,05-0,3 м.5. Способ уплотнения подсыпки по п.4, отличающийся тем, что вокруг слоя гранитной щебенки размещают слой песка, преимущественно доходящий до поверхности подсыпки, при этом перфорированные трубки размещены на расстоянии не менее 1 м.