Уплотнение обеспечивает перемещение и перераспределение отдельных частиц внутри грунта таким образом, чтобы образовалась компактная, устойчивая к внешним воздействиям структура. В свою очередь высокое качество уплотнения обеспечивает устойчивость и продолжительность службы устроенных на грунтовых основаниях инженерных сооружений: дороги, фундаменты и т. п.
В зависимости от состава и свойств грунта применяются различные способы и методы уплотнения грунта. Для уплотнения несвязных и малосвязных грунтов используют вибрационные плиты, при эксплуатации которых важно правильно выбрать скорость их передвижения, необходимое число проходов, а также возможность их передвижения по уплотняемой поверхности. Именно об этом мы поговорим в данной статье.
Обратимся к теории.
По данным основного специалиста по теории подготовки строительных грунтов Н. Я. Хархуты, скорость движения и необходимое число проходов — взаимосвязаны, так как для достижения требуемой плотности грунт должен подвергаться вибрированию определенное время, которое зависит от вида и состояния грунта, а также от параметров вибрационной плиты.
Необходимая продолжительность вибрирования tвиб определяется по формуле tвиб = с/f, где:
с — требуемое число циклов нагружений (сколько раз плита должна удариться своим весом о поверхность грунта, чтобы достичь требуемого результата уплотнения);
f — частота колебаний виброплиты в 1 минуту.
Число проходов виброплиты по одному следу n считаем по формуле: n = v * tвиб /B, где v — скорость перемещения виброплиты; В — размер опорной плиты вибромашины в направлении ее перемещения.
Таким образом, исследования Хархуты Н. Я. показывают, что число проходов виброплиты не должно быть меньше двух и более трех, т.к. вследствие образования призмы волочения на поверхности грунта образуются неровности, имеющие волнообразный характер. При последующих проходах плиты эти неровности увеличиваются. В то же время один проход, независимо от интенсивности воздействия плиты на грунт, не может обеспечить необходимое уплотнение грунта, которое достигается вторым или третьим проходом.
В то же время для виброплит с правильно подобранной массой и относительной возмущающей силой число приложенной нагрузки ©, необходимое для доведения грунта до требуемой плотности, должно быть в пределах 1500−5000 в одно место. Соответственно, качество уплотнения грунта зависит от количества ударов в одно место, а объем уплотняемого слоя — от массы вибромашины и площади ее основания.
Далее, расчеты показывают, что при числе нагрузок равном 5400 в минуту (частота вибровозбудителя 90Гц) и минимальном количестве требуемых ударных нагрузок 1500 скорость для трех проходов с длиной основания виброплиты 0,5 м должна быть в пределах 5,4 м/мин. При скорости 15 м/мин каждый участок грунта получает примерно 180 ударов и требуется уже 8,5 проходов, что приведет к ухудшению качества поверхности.
Исходя из экспериментальных данных, мы приходим к выводу, что скоростные качества виброплит не являются одним из определяющих факторов для их выбора. Можем смело утверждать, что заявленные изготовителями, в том числе и европейскими, скорости перемещения вибромашин не являются наилучшими для оптимального соотношения стоимости работ и качества уплотнения грунта.
Следует также учитывать, что количество ударов плиты может не совпадать с числом колебаний (оборотов дебаланса), т. к. практически все малые и средние виброплиты обладают ударным характером колебаний. А это значит, что количество ударов, уплотняющих грунт, уменьшается в два и более раз в единицу времени при неизменной скорости. Установлено также, что увеличение скорости движения плит от 15 до 30 м/мин ведет к уменьшению амплитуды колебания грунта на 15−20%, и соответственно уменьшается и глубина проработки грунта. Так, если при оптимальной скорости легкой виброплиты 8−10м/мин толщина качественно уплотненного грунта находится в пределах 0,15 — 0,2 м, то при увеличении скорости до 30 м/мин глубина проработки не превысит 0,1 м.
В заключение, хотели бы подчеркнуть, что теория подготовки грунтов под строительство проработана еще в середине прошлого века и с тех пор существенно ничего нового в этой области добавлено не было. И поэтому установленные оптимальные скорости передвижения самоходных виброплит актуальны и сейчас:
Стремление преподносить увеличение скорости виброплит как преимущество — в особенности, до тридцати метров в минуту — стремление сомнительное. Выбирайте виброплиты правильно, основываясь на фундаментальных данных.
В зависимости от состава и свойств грунта применяются различные способы и методы уплотнения грунта. Для уплотнения несвязных и малосвязных грунтов используют вибрационные плиты, при эксплуатации которых важно правильно выбрать скорость их передвижения, необходимое число проходов, а также возможность их передвижения по уплотняемой поверхности. Именно об этом мы поговорим в данной статье.
Обратимся к теории.
По данным основного специалиста по теории подготовки строительных грунтов Н. Я. Хархуты, скорость движения и необходимое число проходов — взаимосвязаны, так как для достижения требуемой плотности грунт должен подвергаться вибрированию определенное время, которое зависит от вида и состояния грунта, а также от параметров вибрационной плиты.
Необходимая продолжительность вибрирования tвиб определяется по формуле tвиб = с/f, где:
с — требуемое число циклов нагружений (сколько раз плита должна удариться своим весом о поверхность грунта, чтобы достичь требуемого результата уплотнения);
f — частота колебаний виброплиты в 1 минуту.
Число проходов виброплиты по одному следу n считаем по формуле: n = v * tвиб /B, где v — скорость перемещения виброплиты; В — размер опорной плиты вибромашины в направлении ее перемещения.
Таким образом, исследования Хархуты Н. Я. показывают, что число проходов виброплиты не должно быть меньше двух и более трех, т.к. вследствие образования призмы волочения на поверхности грунта образуются неровности, имеющие волнообразный характер. При последующих проходах плиты эти неровности увеличиваются. В то же время один проход, независимо от интенсивности воздействия плиты на грунт, не может обеспечить необходимое уплотнение грунта, которое достигается вторым или третьим проходом.
В то же время для виброплит с правильно подобранной массой и относительной возмущающей силой число приложенной нагрузки ©, необходимое для доведения грунта до требуемой плотности, должно быть в пределах 1500−5000 в одно место. Соответственно, качество уплотнения грунта зависит от количества ударов в одно место, а объем уплотняемого слоя — от массы вибромашины и площади ее основания.
Далее, расчеты показывают, что при числе нагрузок равном 5400 в минуту (частота вибровозбудителя 90Гц) и минимальном количестве требуемых ударных нагрузок 1500 скорость для трех проходов с длиной основания виброплиты 0,5 м должна быть в пределах 5,4 м/мин. При скорости 15 м/мин каждый участок грунта получает примерно 180 ударов и требуется уже 8,5 проходов, что приведет к ухудшению качества поверхности.
Исходя из экспериментальных данных, мы приходим к выводу, что скоростные качества виброплит не являются одним из определяющих факторов для их выбора. Можем смело утверждать, что заявленные изготовителями, в том числе и европейскими, скорости перемещения вибромашин не являются наилучшими для оптимального соотношения стоимости работ и качества уплотнения грунта.
Следует также учитывать, что количество ударов плиты может не совпадать с числом колебаний (оборотов дебаланса), т. к. практически все малые и средние виброплиты обладают ударным характером колебаний. А это значит, что количество ударов, уплотняющих грунт, уменьшается в два и более раз в единицу времени при неизменной скорости. Установлено также, что увеличение скорости движения плит от 15 до 30 м/мин ведет к уменьшению амплитуды колебания грунта на 15−20%, и соответственно уменьшается и глубина проработки грунта. Так, если при оптимальной скорости легкой виброплиты 8−10м/мин толщина качественно уплотненного грунта находится в пределах 0,15 — 0,2 м, то при увеличении скорости до 30 м/мин глубина проработки не превысит 0,1 м.
В заключение, хотели бы подчеркнуть, что теория подготовки грунтов под строительство проработана еще в середине прошлого века и с тех пор существенно ничего нового в этой области добавлено не было. И поэтому установленные оптимальные скорости передвижения самоходных виброплит актуальны и сейчас:
- скорость легких виброплит — 6−12 м/мин,
- скорость тяжелых виброплит — 15−20м/мин.
Стремление преподносить увеличение скорости виброплит как преимущество — в особенности, до тридцати метров в минуту — стремление сомнительное. Выбирайте виброплиты правильно, основываясь на фундаментальных данных.