Эффективность применения метода

В связи с тем что рассматриваемый метод глубинного уплотнения основан на пробивке скважин в грунте, эффективность его применения прежде всего определяется возможностью и интенсивностью пробивки скважин формой и размерами уплотненных зон вокруг скважин, степенью повышения объемной массы скелета грунта в пределах уплотненных зон и всего уплотненного массива.

Выполненные исследования по изучению влияния формы наконечника ударного снаряда на эффективность глубинного уплотнения станками ударно-канатного бурения показали, что наиболее рациональным при пробивке является наконечник, имеющий форму параболоида (см. рис. 75). При применении наконечников в форме конуса с углом 30—40°, усеченного конуса, с плоской подошвой, с лидирующим шпилем эффективность пробивки скважин снижается в 1,2—1,8 раза.

Исследованиями установлено, что с увеличением диаметра наконечника снижается интенсивность пробивки скважин, так, при увеличении диаметра с 210 до 425 мм интенсивность пробивки скважин снижается в 3,5—4,0 раза. В то же время уменьшение диаметра наконечника приводит к повышению необходимого количества скважин, поэтому для глубинного уплотнения наиболее целесообразно применять наконечники максимальных размеров. Одновременно установлено, что при энергии одного удара около 3 тм, обеспечиваемой станком ударно-канатного бурения, наиболее оптимальным является наконечник диаметром 425 мм, которым в большинстве случаев пробивают скважины.

Если при пробивке скважин наконечник должен создавать значительные горизонтальные напряжения для расширения скважин, то при набивке ее грунтом — вертикальные, что наиболее эффективно при плоской подошве наконечника и цилиндрической его форме. Толщина уплотненного слоя грунта в скважине при плоской подошве наконечника по сравнению с параболическим возрастает в 1,5—2,0 раза. Однако применение двух различных типов наконечников оказывается не технологичным и поэтому в практике глубинного уплотнения для пробивки и набивки скважин применяется один тип — параболический.

На эффективность пробивки скважин, так же как и на уплотнение грунтов, существенно влияет степень плотности и влажности грунтов. По мере снижения влажности и повышения степени плотности и тем самым прочности грунтов интенсивность пробивки скважин снижается. При повышенной влажности происходит засасывание пробивного снаряда в грунте. Поэтому наиболее целесообразно пробивку у скважин выполнять в грунтах с влажностью, близкой к оптимальной.

В результате пробивки скважин с вытеснением грунта в стороны вокруг них образуется, уплотненная зона диаметром (2,5—4) d (d — диаметр скважины), величина которой зависит от степени плотности грунта, по мере ее повышения диаметр уплотненной зоны возрастает. Максимальные значения объемной массы скелета грунта наблюдаются вдоль скважины (1,85— 1,95 т/м³). По мере удаления от стенок скважины объемная масса скелета грунта снижается до природной.

В процессе погружения ударного снаряда в грунт вследствие недостаточной пригрузки его в верхней части и влияния динамической нагрузки наряду с перемещением грунта в стороны происходит выпор его вверх и соответственно разуплотнение. Толщина верхнего разуплотненного слоя, называемая буферным слоем определяется энергией удара, физико-механическими характеристиками грунтов и другими факторами. Исследования показали, что при применении станков ударно-канатного бурения толщина буферного слоя в супесях 1,2—1,5, суглинках 2,0—2,5, в глинах 3,0—3,5 м.

Одним из наиболее важных вопросов применения глубинного уплотнения просадочных грунтов пробивкой скважин является обеспечение прочности и устойчивости уплотненных массивов, особенно при воздействии на них дополнительных нагрузок от сил нагружающего трения, возникающих при просадках окружающих грунтов от собственного веса.