В зависимости от прочности связей между минеральными частицами грунты подразделяют на связные и несвязные. Прочность связей определяется содержанием влаги в грунте.

     При уплотнении нарушаются связи между  минеральными частицами, создается  более плотная их компоновка и  вытесняется воздух, благодаря чему грунт приобретает прочность  и стабильность, повышается его несущая способность.

     Плотность грунта оценивается степенью его  уплотнения. Наибольшая степень уплотнения при наименьших энергозатратах достигается  при оптимальной влажности, которая  также определяется прибором стандартного уплотнения.Уплотнение грунтов следует производить при влажности, близкой к оптимальной.

     В практике известны три основных метода уплотнения грунтов: статическая укатка, ударное трамбование и вибрирование. Для повышения эффективности уплотнения в последние годы созданы уплотняющие машины, работающие по принципу вибрационной укатки и частоударного трамбования, а также комбинированного воздействия.

     С учетом этого грунтоуплотняющие  машины подразделяются на машины статического, ударного, вибрационного и комбинированного действия. Они в зависимости от способа их перемещения бывают прицепные и самоходные, а также в виде навесного оборудования к базовым машинам

     По  виду рабочего органа уплотняющие машины подразделяются на: – катки статические  и вибрационные с гладкой, кулачковой и решетчатой металлической обечайкой и катки пневмоколесные; – трамбующие машины на базе гусеничных тракторов, управляемые вручную трамбовки с электрическим или бензиновым двигателем, а также трамбовки на базе гидромолотов к гидравлическим

     Ученые  разработали новую технологию уплотнения: сквозь грунт, словно через фильтр, они пропустили смесь газов и подожгли их. В процессе горения, проходившего с "черепашьей" скоростью, почва прогрелась до 1500 (!) градусов. В таком пекле вся вода и растворимые вещества выгорели, грунт спекся и превратился в очень плотную твердую "подошву". Такая "подошва" позволяет обойтись без традиционных свай и втрое уменьшить расходы: забивка только одной сваи обходится в три тысячи рублей. Фундамент, созданный по новой технологии, сокращает сроки возведения здания и помогает избежать появления возможных трещин в домах при "просадке" грунта. Новая технология уже прошла апробацию в Казахстане. 

2. Трамбующая  машина

     Трамбующая  машина с падающими плитами ДУ-12А  предназначена для уплотнения тяжелых  связных грунтов, отсыпаемых слоями толщиной 0,8 м и более при сосредоточенных объемах работ (подъезды к мостам и другим инженерным сооружениям), а также для уплотнения дамб и плотин.

     Трамбующая  машина представляет собой навесное оборудование к гусеничному трактору, снащенному ходоуменьшителем. Редуктор привода плит имеет выходной вал, по концам которого смонтированы кривошипы с блоками полиспастного механизма, установленные на эксцентриках. Привод редуктора осуществлен через фрикционную муфту от переднего конца коленчатого вала двигателя трактора.

     Конструкция кривошипно-полиспастного механизма плит обеспечивает поочередный подъем и сброс обеих плит, выбор слабины каната перед подъемом, а также свободное падение плит с учетом осадки грунта. Направляющие трамбующих плит заделаны в траверсе задней подвески при помощи резиновых амортизаторов и имеют управляемые из кабины трактора удлинители.

     В качестве привода электротрамбовок применены встроенные трехфазные синхронные электродвигатели на 220 В. В этих трамбовках применены ударный механизм пружинного типа и динамические гасители вибрации корпуса. Электротрамбовка ИЭ-4504 имеет трамбующий башмак, на котором закреплены два цилиндра, служащие направляющими для рабочих пружин. Пружины установлены на штоках с предварительным натяжением. Штоки пружин жестко соединены с ползунами кривошипно-шатунного механизма. На кривошипных валах установлены неуравновешенные массы, вращающиеся в разные стороны, благодаря чему создастся результирующая центробежных сил, действующая вдоль вертикальной оси трамбовки и гасящая колебания корпуса. При вращении электродвигателя кривошипно-шатунные механизмы через ступенчатые штоки и пружины сообщают трамбующему башмаку возвратно-поступательное движение, и он в конце каждого двойного хода ударяет по грунту.  

3. Прицепные вибрационные катки

     Прицепные виброкатки А-4, А-8, А-12 с гладкими кулачковыми  и решетчатыми вибровальцами  предназначены для уплотнения различных  насыпных грунтов. Катки с гладкими вальцами эффективно применять для уплотнения несвязных и малосвязных грунтов, а кулачковые рекомендуется использовать при уплотнении тяжелых связных грунтов.

     Решетчатые  катки эффективно использовать для  уплотнения комковатых и смерзшихся грунтов. Рабочим органом катков является вибровалец, внутри которого вмонтирован дсбалансный вибровозбудитель с круговыми колебаниями. Вибровалец установлен в охватывающей тяговой рам с дышлом при помощи рези неметаллических амортизаторов.

     Виброкаток  ДУ-62 состоит из одноосного пневмоколесного тягача с силовой установкой и кабиной, с которым шарнирно сочленен вибровалец с охватывающей рамой. Силовой установкой катка служит дизельный двигатель с раздаточным редуктором и насосной станцией, включающей два насоса переменной производительности и насосы для подпитки гидросистемы и системы управления катком. Один из насосов переменной производительности питает гидромоторы привода на ход тягача и вибровальца, а другой — гидромотор привода вибровозбудителя вальца.

     Самоходный  виброкаток ДУ-62 предназначен для уплотнения грунтов, а также уплотнения гравийно-щебеночных материалов дорожных оснований, в том числе обработанных вяжущим.

     Применение  насосов переменной производительности позволяет бесступенчато изменять скорости движения катка и производить плавное его реверсирование. Применение насоса переменной производительности для привода гидромотора вибровозбудителя обеспечивает изменение параметров вибрации катка.

     Высокий уплотняющий эффект катка ДУ-62 обеспечивается за счет тяжелого вибровальца и гидрообъемного привода, позволяющего менять параметры вибрации и скорости движения катка. Дорожный вибрационный каток ДУ-57 предназначен для послойного уплотнения несвязных, связных и крупнообломочных фунтов при возведении насыпей, дамб, плотин и других сооружений. 

4. Прицепные и полуприцепные статические катки

     Прицепной кулачковый статический каток ДУ-26А  предназначен для послойного уплотнения связных грунтов при возведении насыпей, плотин, дамб, оснований дорог  и других земляных сооружений. Каток ДУ-26А состоит из металлического вальца с кулачками, рамы со скребками, двух дышел со сцепными устройствами. Валец с кулачками является рабочим органом катка. Внутренняя полость вальца заполняется балластом — песком или каменными материалами. К наружной поверхности обечайки вальца в шахматном порядке приварены стальные кулачки. Днища вальца имеют люки со съемными крышками, через которые производят загрузку и выгрузку балласта. На оси вальца в специальных корпусах вмонтированы подшипники. Рама катка представляет собой сварную конструкцию, состоящую из двух продольных и двух поперечных балок коробчатого сечения. К продольным балкам рам приварены планки для крепления подшипниковых узлов вальца. С внутренней стороны к поперечным балкам приварены скребки, которые предназначены для очистки вальца от налипающего грунта.

     Прицепной каток на пневмоколесах ДУ-39Б  предназначен для послойного уплотнения насыпных грунтов, стабилизированных  грунтов и гравийно-щебеночных материалов при сооружении насыпей, плотин, дамб и оснований дорог. Полуприцепной пневмоколесный каток ДУ-37В агрегатируется с пневмоколесным трактором Т-158 и предназначен для послойного уплотнения грунтов и гравийно-щебеночных материалов, в том числе стабилизированных грунтов, обработанных неорганическими вяжущими.

5. Разновидности грунтоуплотняющих машин и области их рационального применения

     Дорожные  катки. К числу наиболее распространенных уплотняющих средств относятся  дорожные катки, которые необходимы в дорожном, аэродромном, гидротехническом, промышленном и гражданском строительстве, а также при ремонте и реконструкции объектов для послойного уплотнения связных и несвязных грунтов, щебеночных, грунтоцементных, битумо-ми                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                           неральных нижних и верхних слоев (толщиной 20 см и более) дорожных оснований и уплотнения уложенных слоем толщиной до 10… 15 см асфальтобетонных смесей в дорожных покрытиях.

     Из  большого разнообразия подлежащих уплотнению катками материалов и специфических  условий работ вытекает необходимость  применения катков различного назначения, типов и типоразмеров с различными видами рабочих органов (с гладкими, кулачковыми и решетчатыми металлическими вальцами и катков на пневмоколесах).

     Изменяющиеся  в процессе уплотнения физико-механические свойства материалов требуют применения катков с различными удельными давлениями, а также катков статического, вибрационного и комбинированного воздействия на уплотняемый материал. Особенности строительных условий требуют применения катков как самоходных, обеспечивающих челночное движение, так и прицепных — более прочных и дешевых в эксплуатации.

     Прицепные статические катки на пневмоколесах  и катки с кулачковой или решетчатой металлической обечайкой относятся  к простым и надежным уплотняющим  средствам и работают в сцепе  с базовым тягачом. Уплотняющий эффект при их применении достигается за счет перекатывания пригруженного балластом рабочего органа (пневмоколес, кулачкового или решетчатого вальца) по поверхности грунта.                            

     Пневмоколесные  катки эффективны на всех видах грунтов  при соблюдении заданной толщины  отсыпки.

     При устройстве насыпей из комковатых грунтов  или грунтов со смерзшимися комьями (в зимнее время) для их дробления  в процессе уплотнения следует применять кулачковые и решетчатые катки с последующим завершением процесса уплотнения тяжелыми пневмоколесными катками.

     Кулачковые  катки создают большую удельную нагрузку на грунт и за счет внедрения  в его массив кулачков большую, чем  пневмокатки, глубину проработки слоя грунта. Поэтому их рекомендуется использовать при послойном уплотнении тяжелых связных грунтов.

     По  сравнению со статической укаткой, виброукатка при одинаковой массе  катка обеспечивает в 2…3 раза большую  глубину проработки несвязного грунта за меньшее число проходов. Поэтому катки вибрационного действия целесообразно применять при уплотнении несвязных грунтов, отсыпаемых слоем толщиной до 0,6…0,8 м, когда требуется высокая производительность укатки. Однако при этом следует иметь в виду, что по сравнению со статическим катком, виброкаток имеет более сложную конструкцию, стоимость его машино-смены значительно выше, а ресурс машины меньше.

     Самоходные  виброкатки оснащаются гладким, кулачковым, а также решетчатым вибровальцом. Область их применения с тем или иным видом рабочего органа аналогична области применения катков прицепных с той лишь разницей, что самоходные катки обладают более высокой маневренностью и мобильностью.

     Трамбующие  машины. Уплотнение фунта этими машинами осуществляется за счет ударного воздействия  свободно падающей плиты или груза.

     В управляемых вручную трамбовках удар производится трамбующим башмаком, приводимым от электрического или бензинового двигателя посредством кривошипно-шатунного механизма. В трамбовках на базе гидромолотов, навешиваемых на стреле экскаваторов, ударное воздействие осуществляется через трамбующую пяту, вмонтированную в гидромолот.

     Благодаря ударному воздействию эта группа машин обеспечивает высокую эффективность  уплотнения как на связных, так и  на несвязных грунтах. Трамбующие машины со свободнопадающими плитами следует  применять при сосредоточенных работах на уплотнении тяжелых связных грунтов (подъезды к мостам, места вблизи упорных стен и других инженерных сооружений, а также ответственные насыпи и дамбы). Трамбующие машины обеспечивают проработку тяжелого суглинистого грунта, отсыпаемого слоями толщиной до 0,8… 1,2 м и более. 

6. Производительность  катков

Производительность катков: Пэ=L(B-b)h₀zK_b / (L/υ+tp)n,  

где L – длина участка уплотнения,

B – ширина полосы уплотнения,

b – ширина перекрытия полос = 0,15-0,3;

h₀ – толщина уплотняемых слоев в плотном теле;

 z – число уплотняемых слоев;

Kв – коэф. исп-я маш. по времени = 0,8-0,9;

υ –рабочая скорость катка;

t_р – время на разворот катка в конце участка = 0,01-0,03;

n – необх. число проходок по 1му следу.

     При уплотнении грунта тяжелыми трамбовками  необходимо соблюдать следующие  правила техники безопасности: запрещается  работать на неисправном кране и  производить его смазку и ремонт во время работы крана; не допускается  менять вылет стрелы с поднятой трамбовкой и передвигать кран на новую стоянку с трамбовкой, поднятой на высому более 0,5 м. Во время трамбования не допускается нахождение людей у работающего крана на расстоянии, меньшим длины вылета стрелы. При маневре крана следует подавать предупреждающий сигнал и передвижение осуществлять только при отсутствии людей в зоне действия крана.

     Если  глубинное уплотнение производят в  непосредственной близости от существующего  здания, безопасное расстояние для  производства работ назначается  в зависимости от местных условий   и   применяемой  технологии.

     Взрывные  работы производятся специализированными  организациями при строгом соблюдении техники безопасности и действующих  Единых правил безопасности при взрывных работах. Технологическая карта  по взрывным работам должна содержать: противосейсмические защитные мероприятия, указания по технике безопасности и производству взрывных работ, ликвидации возможных отказов зарядов ВВ.

     В застроенных массивах глубинные  заряды не должны превышать 10 кг, а расстояния до существующих зданий должны быть не менее 50—70 м. Сейсмобезопасное расстояние определяют по формуле

     Для безотказного взрывания следует  применять для каждой скважины два  электродетонатора с параллельным подключением или две нитки детонирующего  шнура при огневом способе взрывания. В грозу взрывные работы не производятся.

7. Требования безопасности

  7.1. При производстве работ необходимо  соблюдать требования СНиП III-4-80 «Техника безопасности в строительстве», СНиП 3.02.01-87 «Земляные сооружения, основания и фундаменты» и ВСН 52-96 «Инструкция по производству земляных работ в дорожном строительстве и при устройстве подземных инженерных сетей».

  7.2. К работам по уплотнению грунтов допускаются лица, достигшие 18 лет, прошедшие медицинское освидетельствование, специальное обучение, вводный инструктаж и инструктаж на рабочем месте по технике безопасности.

  7.3. Все применяемые машины, приспособления  должны иметь паспорта и инвентарные номера, по которым они записываются в специальные журналы учета и периодических осмотров. К управлению строительными машинами и к работе с приспособлениями допускаются специально обученные рабочие и обслуживающий персонал.

  7.4. Места работ на улицах, проездах, во дворах, а также в местах, где происходит движение людей или транспорта, должны быть ограждены защитными ограждениями. На ограждении необходимо устанавливать предупредительные надписи и знаки, а в ночное время место производства работ должно быть освещено.

  7.5. Лица, допускаемые к управлению  ручными электрическими машинами, должны иметь II квалификационную  группу по технике безопасности.

  7.6. При производстве работ пользоваться  только исправным оборудованием  и приспособлениями.

  7.7.Производство  земляных работ в зоне действующих  подземных коммуникаций следует  осуществлять под непосредственным  руководством прораба или мастера,  а в охранной зоне кабелей,  находящихся под напряжением,  или действующего газопровода,  кроме того, под наблюдением работников электро- или газового хозяйства.

  При разгрузке грунта располагать автомобиль-самосвал не ближе чем на расстоянии 1 м  от бровки траншеи.

  7.8. Не допускать присутствия людей,  а также производства других  работ в зоне действия землеройных машин.

  7.9. Односторонняя засыпка пазух  у свежевыложенных подпорных  сетей и фундаментов допускается  после осуществления мероприятий,  обеспечивающих устойчивость конструкции  при принятых условиях, способах  и порядке засыпки.

  7.10. Систематически контролировать состояние откосов траншей, а при появлении трещин принимать меры против обрушения грунта.

  7.11. Систематически проверять качество  уплотнения грунтов. Вблизи конструкций  все работы выполнять только  в светлое время суток.

  7.12. Спуск рабочих в котлован (траншею) и их подъем должен осуществляться по лестницам, установленным на границе опасной зоны для прохода людей при работе машин.

        1.Д.П. Волков «Строительные машины»

        2.Н.Г. Гаркави «Машины для земляных работ» 
 

1. В.И. Калицун, В.С. Кедров «Гидравлика, водоснабжение и канализация»,  М,2003;

    2. Н.Н. Абрамов «Водоснабжение», М, 1982;

3. И.В. Прозоров, Г.И. Николадзе «Гидравлика, водоснабжение и канализация», М, 1990

    4. А.И. Василенко, А.А. Василенко «Канализация», Киев, 1975;

5. М/у «Водоснабжение и канализация зданий», Н.С. Жальских, Абакан,2003.