Опыт уплотнения грунтов

Поверхностное уплотнение тяжелыми трамбовками получило широкое применение при строительстве жилых, гражданских, промышленных зданий на площадках с I типом по просадочности во всех районах распространения просадочных грунтов.

Территория строительства нового района города Набережные Челны расположена на II—V террасах р. Камы и характеризуется в южной части относительно ровным рельефом с наличием блюдцеобразных понижений глубиной 0,5—1 м. Северная часть имеет уклон в сторону реки и покрыта овражно-балочной сетью с глубиной оврагов до 7 м.

Южная часть территории сложена лессовидными суглинками с прослойками супесей, которые на глубину до 8—12 м обладают просадочными свойствами.

Характеристика грунтов
Объемная масса скелета, т/м3
Природная влажность
Влажность на границе раскатывания
Влажность на границе текучести
Число пластичности
Степень влажности
1,25—1,55
0,09—0,19
0,15—0,21
0,24—0,36
0,04—0,16
0,3—0,7

В местах блюдцеобразных понижений природная влажность грунтов повышается до 0,22—0,28. Относительная просадочность суглинков и супесей в пределах просадочной толщи при бытовом давлении 0,01—0,05, при нагрузке на грунт 0,3 МПа, 0,02—0,10. Начальное просадочное давление суглинков и супесей на глубине до 2 м 0,1 МПа, а на глубине 4 м 0,12—0,14 МПа.

Северная часть территории сложена переслаивающей толщейг из отдельных слоев толщиной 1—5 м суглинков, супесей, песков мелких и пылеватых. Отдельные слои суглинков и супесей, залегающие на глубину до 12—15 м, обладают просадочными свойствами с относительной просадочностью при давлении на грунт 0,3 МПа бпр =0,01—0,03.

Эффективность уплотнения просадочных лессовых грунтов тяжелыми трамбовками изучалась при проведении опытных работ перед началом строительства и в процессе производственного уплотнения по результатам анализа данных контрольного определения качества уплотнения грунтов. По данным опытных работ глубина уплотнения трамбовкой с диаметром основания 1,4 м и массой 3,5 т при объемной массе скелета грунта на нижней границе 1,6 т/м3 составила 2 м, а трамбовкой с диаметром основания 1,6 м и массой 5,5 т — 3 м. По результатам производственного уплотнения средняя объемная масса скелета грунта на глубине 3 м равнялась 1,64 т/м3 и фактическая глубина уплотнения 3,5 м.

Полученные в процессе производственного уплотнения значительно большие глубины и степень уплотнения по сравнению с опытным уплотнением являются результатом увеличения высоты сбрасывания трамбовки до 7—8 м, количества ударов до 20— 25 по одному следу, а высокая объемная масса скелета — пониженной природной влажностью грунтов.

Производственное уплотнение грунтов выполнялось кранами-экскаваторами 10011 и 1252 грузоподъемностью 15 и 20 т, трамбовками с диаметром основания 1,6 м и весом 4—5,5 т. При этом весе трамбовок обеспечивалась нормальная работа кранов и исключался их повышенный износ. Трамбовки должны были сбрасываться с высоты 5—6 м.
Уплотнение грунтов выполнялось при их природной влажности. При влажности, близкой к оптимальной и отличающейся не более чем ±0,04, требуемая глубина уплотнения достигалась при 12—14 ударах трамбовки по одному следу. При более низкой влажности увеличивалось количество ударов трамбовки и высота ее сбрасывания до указанных выше значений.

В местах залегания переувлажненных грунтов, приуроченным к так называемым просадочным блюдцам, в процессе уплотнения происходил выпор грунта и не достигалась требуемая глубина и степень уплотнения грунтов. В этих местах переувлажненный грунт выбирался на всю его толщину или требуемую глубину уплотнения и заменялся лессовым суглинком с влажностью, близкой к оптимальной.

Уплотнение грунтов тяжелыми трамбовками производилось круглогодично с отдельными перерывами лишь в течение декабря, января, февраля. Стоимость 1 м2 уплотнения грунтов основания на глубину 2 м согласно установленной для города расценке 0,3—0,4 руб., а средняя производительность 150 м2 уплотненного основания в смену. В среднем в год уплотнение выполнялось на площади около 39 тыс. м2, объем уплотненного тяжелыми трамбовками грунта более 70 тыс. м3.

Сжимаемость и модуль деформации уплотненных на глубину 2,5 м тяжелыми трамбовками лессовидных суглинков определялись путем испытания их опытными фундаментами размером в плане 1,4Х 1,41 м и площадью 2 м2 с замачиванием на последней ступени загрузки. Результаты испытаний показали, что уплотнение просадочных лессовидных суглинков обеспечивает практически полное исключение просадок и снижение их сжимаемости в 10—12 раз. Модуль деформации уплотненного грунта при давлении на грунт 0,2—0,43 МПа равнялся 22,5—17,5 МПа, после полного водонасыщения снизился до 14 МПа. Зависимости осадки от нагрузки имеют четко выраженный линейный характер, что свидетельствует о том, что несущая способность уплотненного грунта при нагрузке 0,43 МПа еще не исчерпана.

Результаты наблюдений за осадками зданий детсадов, магазинов, школ, жилых домов высотой до 5 этажей показали, что стабилизировавшиеся осадки их фундаментов на уплотненных тяжелыми трамбовками просадочных грунтах составляют 10— 25 мм, т. е. значительно меньше предельно допустимых. При этом никаких деформаций в конструкциях зданий не наблюдается.