Способ уплотнения песчаной или грунтовой подсыпки в зимнее время

 

Изобретение относится к строительству и может быть использовано для уплотнения замерзшей песчаной или грунтовой подсыпки. Способ уплотнения песчаной или грунтовой подсыпки в зимнее время включает 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. Новым является то, что при уплотнении замерзшей подсыпки перед вибропогружением уплотняющего приспособления слой песчаной подсыпки оттаивают, затем в слой подсыпки на глубину 1/8–1/2 толщины указанного слоя, но не более 1.5 метров, устанавливают дренаж, выполненный в виде горизонтально размещенных перфорированных трубок, обернутых фильтрующим материалом, при этом вибропогружение уплотняющего приспособления осуществляют на всю глубину слоя подсыпки – 0.7–10 метров, вибрируют нижний слой подсыпки 2–7 минут, подъем уплотняющего приспособления осуществляют послойно, при этом каждый раз поднимают 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 20–150 см от места предыдущего погружения при непрерывной работе вибратора. Технический результат, обеспечиваемый изобретением, состоит в повышении эффективности уплотнения замерзшей подсыпки, при равномерном уплотнении подсыпки по высоте ее слоя. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к строительству и может быть использовано для уплотнения замерзшей 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, М.: Стройиздат. 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 невозможности увеличения глубины уплотнения без повышения мощности вибратора. Особенно это характерно для уплотнения песчаных грунтов большой мощности. Кроме того, невозможно указанным способом уплотнять замерзшие 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. Е 02 D 37/12, 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 невозможность уплотнения замерзшей песчаной или грунтовой подсыпки, что в свою очередь делает невозможным осуществление данных работ в зимнее время, удлиняя сроки строительства объектов.

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.

Техническим результатом, на достижение которого направлено настоящее изобретение, является повышение эффективности уплотнения песчаной или грунтовой подсыпки в зимнее время, при обеспечении равномерного уплотнения подсыпки по глубине, и возможность уплотнения подсыпки толщиной до 10 метров.

Указанный результат достигается тем, что в способе уплотнения песчаной или грунтовой подсыпки в зимнее время, 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 при уплотнении замерзшей подсыпки, перед вибропогружением уплотняющего приспособления, слой песчаной подсыпки оттаивают, затем, в слой подсыпки на глубину 1/8-1/2 толщины указанного слоя, но не более 1,5 метров, устанавливают дренаж, выполненный в виде горизонтально размещенных перфорированных трубок, обернутых фильтрующим материалом, при этом вибропогружение уплотняющего приспособления осуществляют на всю глубину слоя подсыпки - 0,7-10 метров, вибрируют нижний слой подсыпки 2-7 минут, подъем уплотняющего приспособления осуществляют послойно, при этом каждый раз поднимают 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 20-150 см от места предыдущего погружения, при непрерывной работе вибратора, при этом 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, оттаивание подсыпки могут осуществлять путем забивания в песок металлических штырей на всю глубину слоя, на расстоянии 0,2-1 м и подсоединения штырей, размещенных рядом, к разным полюсам источника напряжения, при этом оттаивание осуществляют 1-5 часов.

Предложенный способ может быть использован для уплотнения замерзшей песчаной или грунтовой подсыпки.

Способ уплотнения песчаной или грунтовой подсыпки в зимнее время 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 - слой подсыпки со штырями, подключенными к источнику напряжения.

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. Для размораживания слоя подсыпки в нее вбивают металлические штыри 8, которые подсоединяют к разными полюсами источника напряжения 9.

Способ поясняется конкретным примером его осуществления.

Пример

Уплотнялась замерзшая песчаная подсыпка мощностью (толщиной слоя) 8 метров. Перед вибропогружением уплотняющего приспособления слой песчаной подсыпки оттаивали путем забивания в песок металлических штырей 8 на всю глубину слоя 1 подсыпки (8 метров). Штыри 8 забивали на расстоянии 0,5 метра и подсоединяли к разным полюсам источника напряжения 9. После подачи напряжения оттаивание осуществлялось в течение 3 часов. После оттаивания слоя подсыпки рыли траншею и на глубину 1/8 толщины слоя подсыпки размещали перфорированную трубку 2, обернутую фильтрующим материалом 3, типа "дарнит".

Перед проведением работ по виброуплотнению подсыпки, проводя статическое зондирование слоя подсыпки, на основании которого выбирается режим работы вибратора, высота каждого слоя, подвергающегося вибровоздействию и время вибровоздействия. При зондировании получили следующие параметры подсыпки: р_а=1,24 г/см², Ja=0,072.

Далее производят непосредственно работы по уплотнению подсыпки. Вибропогружение наконечника 4 уплотняющего приспособления осуществляют на всю глубину слоя подсыпки (8 метров), вибрируя нижний слой подсыпки 6 минут. Время вибрации каждого слоя и высоту каждого слоя, подвергающегося вибровоздействию, предварительно определяют в зависимости от гранулометрического состава и начальной плотности песчаной или грунтовой подсыпки, определяемых с помощью статического зондирования подсыпки. Если влажность грунта недостаточна для работы вибратора в оптимальном режиме, производят дополнительное увлажнение грунта путем подачи воды в дренажную трубку 2.

Гладкий вибронаконечник в отличие от "виброелочки" легче погружается в грунт и извлекается из него, при этом повышается надежность уплотняющего приспособления за счет исключения поломок наконечника.

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

Все вышеперечисленные работы осуществляют при непрерывной работе вибратора.

В процессе послойного уплотнения лишняя вода поднимается вверх и отводится по дренажной трубке, забивание которой предотвращает слой фильтрующего материала на поверхности трубки.

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

Плотность песков после уплотнения составила: р_а=1,65 г/см, 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 замерзшей подсыпки по всей ее глубине, при этом толщина слоя подсыпки может составлять до 10 метров.

Предложенный способ уплотнения песчаной или грунтовой подсыпки позволяет обеспечить предварительное оттаивание грунта, без чего невозможно его уплотнение. Оттаивание производят с помощью металлических штырей, заглубленных в грунт и подключенных к разным полюсам источника напряжения. Расстояние между штырями выбирают в зависимости от состава и влажности подсыпки.

Обеспечению равномерного уплотнения песчаной подсыпки с толщиной слоя до 10 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 исключает кольматацию отверстий перфорированной трубки как крупными, так и тонкодисперсными частицами.

Таким образом, предложенный способ уплотнения песчаной и грунтовой подсыпки в зимнее время позволяет повысить эффективность уплотнения замерзшей песчаной и грунтовой подсыпки, при обеспечении равномерного уплотнения подсыпки по глубине, и возможность уплотнения подсыпки с толщиной слоя до 10 метров.

Формула изобретения

1. Способ уплотнения песчаной или грунтовой подсыпки в зимнее время, 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 при уплотнении замерзшей подсыпки перед вибропогружением уплотняющего приспособления слой песчаной подсыпки оттаивают, затем в слой подсыпки на глубину 1/8 - 1/2 толщины указанного слоя, но не более 1,5 м, устанавливают дренаж, выполненный в виде горизонтально размещенных перфорированных трубок, обернутых фильтрующим материалом, при этом вибропогружение уплотняющего приспособления осуществляют на всю глубину слоя подсыпки - 0,7 - 10 м, вибрируют нижний слой подсыпки 2 - 7 мин, подъем уплотняющего приспособления осуществляют послойно, при этом каждый раз 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 - 150 см от места предыдущего погружения при непрерывной работе вибратора.

2. Способ уплотнения песчаной или грунтовой подсыпки в зимнее время 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.

3. Способ уплотнения песчаной или грунтовой подсыпки в зимнее время по п.1, отличающийся тем, что оттаивание слоя подсыпки осуществляют путем забивания в песок металлических штырей на всю глубину слоя на расстоянии 0,2 - 1 м и подсоединения штырей, размещенных рядом, к разным полюсам источника напряжения, при этом оттаивание осуществляют 1 - 5 ч.

РИСУНКИРисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3