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.
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.