Katedra Inżynierii Wodnej i Geotechniki Metody Wzmacniania Gruntów Podłoża Budowlanego Zagęszczanie gruntu
Zagęszczanie gruntu Zadaniem zagęszczenia jest zmniejszenie porowatości gruntu w wyniku: wibracji: metoda wałowania wibracyjnego, wibroflotacji, impulsów: metoda ciężkiego ubijania, metoda wybuchów. Ze względu na różne właściwości gruntów, stosuje się różne metody w celu uzyskania odpowiedniego ich zagęszczenia, w zależności od energii, sposobu jej przekazania, a także rodzaju gruntu i jego wilgotności. Uzyskanemu zagęszczeniu przy zadanej wilgotności odpowiadająparametry geotechniczne zapewniające odpowiednią nośność i odkształcalność podłoża.
Zagęszczanie gruntu Tabela 1. Rodzaje oddziaływań i maszyn do zagęszczania Rodzaj oddziaływania Statyczne Wibracyjne Udarowe Hydromechaniczne i wybuchowe Maszyny do zagęszczania walce gładkie, okołkowane, kołowe i ogumione; ciągnione i samojezdne; ciągniki gąsiennicowe i kołowe płyty wibracyjne (samobieżne, ciągnione), walce wibracyjne (gładkie, okołkowane, na kołach ogumionych), wibratory wgłębne ubijaki swobodne i spadające (grawitacyjne), ubijaki elektryczne i spalinowe, ubijaki pneumatyczne miotacze wodne, ładunki wybuchowe
Zagęszczanie. Wałowanie statyczne. Obciążenie statyczne powoduje odkształcenie podłoża gruntowego w wyniku procesu przemieszczenia ziarn i cząstek gruntu. Po wyparciu i sprężeniu powietrza oraz po wyparciu wody z porów - ziarna i cząstki gruntu przejmują obciążenie. W wyniku przemieszczenia cząstek i ziarn twardych gruntu zachodzi niszczenie słabszych cząstek i ziarn proces zasadniczo nieodwracalny. Rys. 1. Proces zagęszczania przy oddziaływaniu statycznym: a) przemieszczanie ziarngruntu, b) siły działające na ziarna.
Zagęszczanie. Wałowanie statyczne. Walce statyczne: Głębokośćoddziaływania wynosi od 10 do 50 cm w zależności od: rodzaju gruntu i jego wilgotności, typu i masy walca, liczby przejazdów walca ślad po śladzie. Muszą posiadać dużą masę w celu uzyskania założonych efektów zagęszczania. Niewielka głębokość zagęszczania znacznie ogranicza zakres ich zastosowania. Zwiększenie głębokości zagęszczania jest możliwe przez odpowiedni dobór wymiarów wału walca głównie jego średnicy i szerokości.
Zagęszczanie. Wałowanie statyczne. Walce statyczne gładkie zastosowanie: roboty drogowe stosowane do prac końcowych, których celem jest uzyskanie równej i gładkiej powierzchni przy niewielkiej głębokości zagęszczenia, roboty ogólnobudowlane do zagęszczania podsypek pod fundamenty: piaskowych, żwirowych i tłuczniowych (wciskanie tłucznia w podłoże gruntów spoistych), dogęszczanie górnych warstw nasypów zagęszczanych sprzętem wibracyjnym, zagęszczanie warstw gruntów spoistych wbudowywanych w nasypy specjalistyczne, np. rdzenie i ekrany zapór, warstwy uszczelniające składowisk odpadów(najodpowiedniejsze walce okołkowane lub walce ogumione).
Zagęszczanie. Wałowanie statyczne. Typ walca do zagęszczania podłoża i warstw w nasypach powinien być dobrany, w zależności od: rodzaju robót, rodzaju i wilgotności gruntu; Grubość warstw zagęszczanych w nasypach (w zależności od rodzaju gruntu i maszyn zagęszczających), przyjmuje się orientacyjnie lub dokładnie ustala na podstawie próbnego zagęszczania na poligonie doświadczalnym (badawczym), przygotowanym bezpośrednio na budowie.
Zagęszczanie. Wałowanie statyczne. Zagęszczanie gruntu występuje wtedy, gdy każda część gruntu zagęszczanego przechodzi kilka cykli odkształcenia ( 2 cykle) każdy cykl obejmuje odkształcenia w co najmniej dwóch różnych kierunkach. Przy takim obciążeniu ziarna i cząstki gruntu klinują się wzajemnie i pionowe obciążenie statyczne tego układu nie może zmienić. Wystarczy jednak zmienić kierunek działania siły z pionowego na poziomy, a wtedy ziarna i cząstki przemieszczą się w inną stronę, zmieniając porowatość gruntu. W przypadku walców ogumionych oddziaływanie na podłoże zależy od: masy walca, liczby kół, ciśnienia w oponach. Zmniejszenie ciśnienia w oponie walca powoduje zmniejszenie ciśnienia na styku z gruntem, (zwiększa się powierzchnia oddziaływania), a tym samym uzyskuje się zmianę (zmniejszenie) głębokości zagęszczania.
Zagęszczanie. Wałowanie statyczne. Walce statyczne Rodzaj napędu Element roboczy Rozmieszczenie elementów roboczych Obciążenie na jednostkę długości wału Konstrukcje specjalne samojezdny wał gładki jednoosiowy walce lekkie p < 250 kn/cm do zagęszczania skarp ciągniony wał okołkowany dwuwałowy dwuosiowy walce średnie p = 250 450 kn/cm walce ciężkie p = 450 650 kn/cm kompaktory wał ożebrowany trzywałowy dwuosiowy walce b. ciężkie p > 650 kn/cm wał ogumiony wał kombinowany stalowy i ogumiony trzyosiowy Rys. 2. Klasyfikacja walców statycznych podziałze względu na wspólne charakterystyczne cechy lub sposób działania oraz sposób napędu
Zagęszczanie. Wałowanie statyczne. Tabela 2. Orientacyjne wartości grubości warstw zagęszczanych i liczba przejść maszyn o działaniu statycznym Rodzaj sprzętu zagęszczającego Samobieżne walce statyczne gładkie Samobieżne walce statyczne szerokokołkowe Statyczne walce przyczepne okołkowane Statyczne walce przyczepne ogumione Rodzaj gruntu zwały rumosze żwiry i po spółki iły, gliny, piaski rumosze żwiry i pospółki piaski kamieniste gliniaste gliniaste gliniaste h n h n h n h n h n h n h n 0,20- - 0,20-0,30 3-5 0,20-0,30 3-5 4-5 0,15-0,20 4-5 0,15-0,25 4-5 - - 0,30 - - - - - 0,25-0,30 4-6 0,25-0,30 4-6 0,30-0,40 4-6 - - - - - - - - - 0,15-0,2 7-9 - - - Spycharki gąsiennicowe - - - Zgarniarki ciężkie samobieżne 0,20-0,25 0,15-0,25 6-8 0,20-0,30 4-5 0,20-0,30 4-5 0,20-0,30 4-5 10-15 0,15-0,25 7-9 0,15-0,25 7-9 0,15-0,25 6-10 - - - 0,2-0,3 8-12 0,3-0,4 6-8 0,30-0,40 6-8 0,20-0,30 6-8 h grubość warstwy do zagęszczenia, [m]; n liczba przejść sprzętu zagęszczającego po 1 śladzie
Zagęszczanie. Metody wibracyjne. Zagęszczanie gruntu metodą wibracyjną polega na przenoszeniu drgań mechanicznych wywołanych przez wibrator na masę gruntową. Drgania gruntu zmniejszają opór tarcia wewnętrznego między poszczególnymi ziarnami i cząstkami grunt zachowuje sięjak ciecz. Ziarna i cząstki gruntu przezwyciężają opór tarcia wewnętrznego, ślizgają się po ziarnach sąsiednich oraz przesuwają pod działaniem siły ciężkości i nadawanego pędu do miejsc pustych w masie gruntowej i układająsięszczelnie obok siebie. Uzyskany wynik grunt zagęszczony, w którym mniejsze ziarna i cząstki wypełniają pory między ziarnami większymi.
Zagęszczanie. Metody wibracyjne. Zalety wibracyjnego sposobu zagęszczenia podłoża gruntowego: zwiększenie zakresu wartości sił działających na podłoże, zmniejszenie wartości kąta tarcia wewnętrznego w trakcie zagęszczania podłoża, co wpływa na skuteczność działania maszyny, wykorzystanie zjawisk rezonansu w układzie dynamicznym maszynapodłoże, uzyskanie dużych przyspieszeń drgań, co wpływa na proces zagęszczania.
Zagęszczanie. Metody wibracyjne. Czynniki mające wpływ na wibracyjne zagęszczenie gruntów: Skład granulometryczny i wskaźnik różnoziarnistości. Zawartość cząstek pylastych grunty niespoiste, zawierające > 5% cząstek pylastych, zagęszczają się wibracyjnie gorzej niż grunty bez tych cząstek (większe zagęszczenie uzyskuje się metodą ubijania). Grubość ziarn dla gruntów o grubszym uziarnieniu uzyskuje się większe wartości porowatości minimalnej. Wskaźnik różnoziarnistości wzrost U powoduje zmniejszenie porowatości minimalnej, grunt zagęszcza się lepiej. Kształt i stopień obtoczenia ziarn. Grunty o ziarnach kulistych i gładkich mają mniejszą porowatość minimalną niż grunty o ziarnach ostrokrawędzistych i nieobtoczonych. W celu uzyskania porowatości minimalnej dla gruntu o ziarnach obtoczonych potrzebne jest mniejsze przyspieszenie wibracji niż dla gruntu o ziarnach ostrokrawędzistych. Wilgotność gruntu. Jest jednym z najważniejszych czynników wpływających na zagęszczenie. Najlepiej wibracyjnie zagęszcza się grunt w przy wilgotności optymalnej. Przy małej wilgotności, w przypadku oddziaływania dużych sił kapilarnych, zagęszczenie gruntów jest najtrudniejsze.
Zagęszczanie. Metody wibracyjne. Czynniki mające wpływ na wibracyjne zagęszczenie gruntów: Amplituda drgań. Dobiera się w zależności od: uziarnienia, wilgotności, sił tarcia między cząsteczkami, kształtu ziarn gruntu. Ze zwiększeniem średniej wielkości ziarn, podobnie jak ze zmniejszeniem wilgotności, powinna wzrastać amplituda drgań. Amplituda drgań powinna być także większa przy ziarnach ostrokrawędzistych niż przy ziarnach obtoczonych. Amplituda drgań nie może być zbyt duża, gdyż przy zagęszczaniu cząstki gruntu przemieszczają się chaotycznie, co w rezultacie może powodować rozluźnienie się zagęszczonej masy gruntu. Dopuszczalna wartość amplitudy dla gruntów niespoistych powinna wynosić 0,3-0,4 mm. Wpływ amplitudy na zagęszczenie gruntów nie jest jednoznacznie wyjaśniony, przyjmuje się, że wzrost amplitudy powoduje zmniejszenie porowatości gruntu. Częstotliwość drgań. Powinna być uzależniona od amplitudy drgań, celem zapewnienia niegasnącego charakteru drgań. Zwiększeniu częstotliwości drgań powinno odpowiadać zmniejszenie amplitudy. Najmniejszą porowatość otrzymuje się przy częstotliwości 22 33 Hz.
Zagęszczanie. Metody wibracyjne. Czynniki mające wpływ na wibracyjne zagęszczenie gruntów: Przyspieszenie drgań. Główny czynnik wpływający na zagęszczenie gruntu. Stałe przyspieszenie drgań powoduje, że zagęszczenie gruntu pozostaje stałe, niezależnie od tego, czy przyspieszenie to uzyskano w wyniku zmian amplitudy czy też częstotliwości drgań. Grunty wilgotne wykazują wzrost zagęszczenia ze wzrostem przyspieszenia drgań. Łatwiejsze zagęszczenie przy większym przyspieszeniu drgań spowodowane jest znacznym zmniejszeniem się tarcia wewnętrznego między ziarnami gruntu. Przy tym samym przyspieszeniu drgań, większy stopień zagęszczenia uzyskuje się dla piasków drobnych niż grubych. Obciążenie statyczne. Wpływ obciążenia statycznego na zagęszczenie wibracyjne zależy od: uziarnienia gruntu, przyspieszenia drgań, częstotliwości i amplitudy drgań. Wzrost obciążenia statycznego powoduje konieczność zwiększenia przyspieszenia wibracji potrzebnego do uzyskania maksymalnego zagęszczenia (wzrost częstotliwości lub amplitudy drgań). Wpływ obciążenia na wibracyjne zagęszczenie jest większy w przypadku gruntów wilgotnych niż suchych. Grunty niespoiste przy wilgotności około (0,3 0,5)w opt zagęszczają się najtrudniej.
Zagęszczanie. Metody wibracyjne. Czynniki mające wpływ na wibracyjne zagęszczenie gruntów: Czas wibracji. Zagęszczenie gruntu zwiększa się ze wzrostem czasu wibracji. Czas wibracji potrzebny do osiągnięcia maksymalnego zagęszczenia zależy od: uziarnienia gruntu, wilgotności gruntu, obciążenia i zastosowanej metody zagęszczania. Czas potrzebny do uzyskania minimalnej porowatości gruntu o uziarnieniu 0,7-1,0 mm powinien zasadniczo wynosić ponad 15 min; czas ten zależy od amplitudy i rodzaju gruntu. Energia zagęszczania. Zagęszczenie gruntu metodą wibracyjną (zagęszczanie powierzchniowe) zależy od przekazywanej energii. Ze wzrostem energii wzrasta zagęszczenie.
Zagęszczanie. Metody wibracyjne. Wałowanie wibracyjne. walce wibracyjne oddziaływają jednocześnie statycznie i dynamicznie na podłoże - zwiększając efektywność zagęszczania, elementem roboczym jest wał, który dzięki układowi wymuszającemu porusza się ruchem drgającym, działając w sposób dynamiczny na zagęszczane podłoże, wydajność walców wibracyjnych o podobnym ciężarze przy zagęszczaniu gruntów jest kilkakrotnie większa od wydajności walców statycznych, dzięki większej prędkości wałowania oraz większych głębokościach zagęszczania gruntu, oddziaływanie ciężkich walców wibracyjnych w gruntach niespoistych sięga około 2,0 m, walce wibracyjne najefektywniej zagęszczają grunty niespoiste; stosuje się je również do zagęszczania narzutu kamienistego i rumoszy oraz zagęszczania gruntów spoistych (walce wibracyjne szerokostopowe), przy zagęszczeniu sprzętem wibracyjnym, górna część warstwy jest mniej zagęszczona niż dolna, wymaga to dodatkowego zagęszczenia górnej części warstwy np. walcem statycznym.
Zagęszczanie. Metody wibracyjne. Wałowanie wibracyjne. Walce wibracyjne Rodzaj napędu Liczba osi Rodzaj wałów Liczba wałów wibracyjnych samojezdny jednoosiowe gładkie jednowałowe przyczepne ciągniony dwuosiowe okołkowane jednowałowe z własnym napędem (ręczne) ożebrowane dwuwałowe z własnym napędem trzyosiowe ogumione dwuwałowe wibracyjne w układzie tandem Rys. 3. Klasyfikacja walców wibracyjnych podział w zależności od cech konstrukcyjno-eksploatacyjnych czterowałowe dwuosiowe samojezdne
Zagęszczanie. Metody wibracyjne. Wałowanie wibracyjne. Tabela 3. Orientacyjne wartości grubości warstw zagęszczanych i liczba przejść sprzętu ubijającego i wibracyjnego Rodzaj gruntu Rodzaj sprzętu zwały rumosz żwiry i pospółki iły, gliny, piaski rumosze żwiry i pospółki piaski zagęszczającego kamieniste gliniaste gliniaste gliniaste h n h n h n h n h n h n h n Płyta ubijak na koparce 0,50-0,70 3-4 0,50 3-4 0,50 3 - - 0,40 3-4 0,3 4-5 0,30-0,40 4-5 Ubijaki spalinowe - - - - 0,20-0,40 3-4 0,15-0,35 3-4 0,10-0,30 4-5 0,10-0,30 4-5 0,10-0,30 4-5 Zagęszczarki wibracyjne lekkie - - - - - - 0,2-0,50 3-5 - - - - 0,2-0,3 6-8 Zagęszczarki wibracyjne kroczące - - - - 0,60-1,00 2-4 0,50-0,80 3-4 - - - - - - Walce wibracyjne samobieżne gładkie - - - - 0,20-0,50 2-4 0,15-0,30 3-5 - - - - - - Walce wibracyjne przyczepne gładkie 0,65-0,90 3-4 0,65-0,90 3-4 0,50-0,80 2-3 0,40-0,20 3-5 0,65-0,90 3-4 0,40-0,50 3 - - Przyczepne walce wibracyjne szeroko-kołkowe - - - - - - 0,40-0,60 3-5 0,30-0,40 4-6 0,30-0,45 4-6 0,35-0,40 4-6 h grubość warstwy do zagęszczenia, [m]; n liczba przejść sprzętu zagęszczającego po 1 śladzie
Zagęszczanie. Metody wibracyjne. Zagęszczarki płytowe. W zagęszczarkach płytowych elementem oddziałującym bezpośrednio na podłoże jest stalowa płyta robocza, wprawiana w drgania przez zespół wymuszający wibrację. Ze względu na nieznaczną masę własną zagęszczarek, oddziaływanie dynamiczne odgrywa tu dominującą rolę. Kształt oraz wymiary płyty mają istotny wpływ na uzyskiwane efekty eksploatacyjne maszyny. Wymiary płyty są dobierane w zależności od: siły wymuszającej zespołu wibracyjnego, rodzaju prac, które maszyna ma wykonywać. Dobór płyt zagęszczarek ze względu na skuteczność zagęszczania zależy od: kształtu płyty, powierzchni płyty, częstotliwości drgań, zainstalowanej mocy. Średni nacisk płyt wynosi od 15 do 25 kpa. W celu uzyskania większej głębokości zagęszczania należy stosować zagęszczarki o małej częstotliwości (< 45 Hz), dużej mocy (> 7 kw) oraz o powierzchni S pł > 0,4 m 2.
Zagęszczanie. Metody wibracyjne. Zagęszczarki płytowe. Zastosowanie zagęszczarek płytowych: warstwowe zagęszczania gruntów niespoistych w poziomie i na stokach, układanie przewodów kanalizacyjnych i wodociągowych, zagęszczanie zasypek gruntowych, zagęszczanie podbudów piaskowych oraz tłuczniowych, zagęszczanie miejsc trudno dostępnych małe wymiary i niewielki ciężar (łatwo nimi manewrować).
Zagęszczanie. Metody wibracyjne. Zagęszczarki płytowe. Zagęszczarki płytowe Źródło napędu Układ dynamiczny Zespół wymuszający Przemieszczenie poziome silnik elektryczny silnik spalinowy mieszany silnik spalinowy i hydrauliczny jednomasowy dwumasowy złożony wibrator kołowy wibrator o drganiach kierowanych wibrator o drganiach złożonych wibrator o drganiach niesymetrycznych zagęszczarki samobieżne zagęszczarki ciągnione zagęszczarki doczepiane zagęszczarki wbudowane Rys. 4. Klasyfikacja zagęszczarek płytowych
Zagęszczanie. Metody wibracyjne wgłębne. Zagęszczenie wgłębne polega na zniszczeniu luźnej struktury gruntu i następnie zwiększeniu stopnia upakowania ziarn i cząstek. Grunty nasycone zniszczenie struktury występuje w postaci upłynnienia; wibracja powoduje natychmiastowe zwiększenie ciśnienia wody w porach, co znacznie zmniejsza wytrzymałość gruntu na ścinanie. Po rozproszeniu ciśnienia porowego cząstki i ziarna układają się szczelniej niż w stanie pierwotnym, a więc występuje zagęszczenie. Grunty nienasycone upłynnienie nie występuje, zagęszczenie jest wynikiem wyciskania powietrza z porów.
Zagęszczanie. Metody wibracyjne wgłębne. Wibroflotacja. 1 - silnik hydrauliczny, 2 - mimośród, 3 - ostrze stożkowe, 4 - wylot wody wpłukującej, 5 - skrzydełka z blachy, 6 - przegub, 7- wyloty przewodów elastycznych, 8 -zaczep do podwieszania na haku żurawia (koparki), 9 - górne wyloty wody Rys. 7. Schematyczny przebieg wibroflotacji : a) schemat zespołu wibrowpłukującego, b) zagłębienie wibroflotu, c) najgłębsze położenie - zagęszczanie, d) formowanie słupa;
Zagęszczanie. Metody wibracyjne wgłębne. Wibroflotacja. Metoda polega na wpłukiwaniu w grunt na żądaną głębokość specjalnego wibratora (wibroflotatora), w dolnej części zaopatrzonego w element wzbudzający drgania poziome. Parametry wibratora: średnica 0,35 0,45 m, długość do 5,0 m, masa 2,5 3,5 t, amplituda drgań do 25 mm, częstotliwość 30 50 Hz, strefa oddziaływania 1,5 do 5,0 m od jego osi (zależy od rodzaju gruntu i mocy urządzenia).
Zagęszczanie. Metody wibracyjne wgłębne. Wibroflotacja. Drgający wibroflotator przy udziale płuczki wodnej pod ciśnieniem do 0,8 MPa, zagłębia się w grunt z prędkością 1 2 m/min na wymaganą głębokość. W czasie zagęszczania podnosi się wibroflotator z prędkością około 0,3 m/min przy zamkniętym dolnym wypływie wody i otwartym górnym. W trakcie zagłębiania podawana jest zasypka. Punkty wibroflotacji rozmieszcza się w siatce trójkątów równobocznych. Głębokość zagęszczania może dochodzić do 50 m. Wibroflotator nie zagęszcza górnej warstwy podłoża (około 0,5 m) powinna być ona zagęszczona inną metodą. Rys. 6. Rozmieszczenie punktów wibroflotacji w układzie siatki trójkątów równobocznych
Zagęszczanie. Metody wibracyjne wgłębne. Wibroflotacja. Rys. 8. Schemat wibroflotu [Keller]
Zagęszczanie. Metody wibracyjne wgłębne. Wibroflotacja. Rys. 9. Etapy wykonywania zagęszczenia metodą wibroflotacji [Keller] Zagłębianie. Drgający wibrator, przy udziale płuczki wodnej, pogrąża się w grunt do planowanej głębokości. Drobne frakcje gruntu są przy tym wynoszone na powierzchnię przez wypływającą wodę. Po osiągnięciu planowanej głębokości zmniejsza się dopływ wody. Zagęszczanie. Wykonuje się od dołu do góry. Strefa oddziaływania wibratora osiąga średnicę do 5 m. Przyrost zagęszczenia poznaje się po zwiększonym poborze prądu przez wibrator. Wypełnianie. Wokół wibratora tworzy się lej na skutek osiadania gruntu, który wypełnia się materiałem dowiezionym lub rodzimym. Zasyp stanowi do 10% zagęszczanej objętości. Zakończenie. Po wykonaniu wibroflotacji poziom roboczy wyrównuje się, następnie dodatkowo zagęszcza wibratorem powierzchniowym.
Zagęszczanie. Metody wibracyjne wgłębne. Wibrowymiana. Cel wzmocnienie słabych gruntów spoistych, które nie poddają się zagęszczeniu własnemu. Wzmocnienie polega na uformowaniu w nich kolumn z zagęszczonego kruszywa w postaci zespołu wielkośrednicowych pali tłuczniowych, przejmujących część obciążenia działającego na grunt (nie na ich całkowitym zagęszczeniu). W niektórych gruntach spoistych i mieszanych, zależnie od stopnia nasycenia ich wodą, poziome wibracje i rozpychanie na boki mogą również prowadzić do ich zagęszczenia efekt składowy wzmocnienia podobny jak przy wibroflotacji. Zalety kolumn: wzmacniają podłoże, ułatwiają i przyspieszają odprowadzenie wody gruntowej sprzyjają konsolidacji, charakteryzują się dużą sztywnością i wytrzymałością na ścinanie.
Zagęszczanie. Metody wibracyjne wgłębne. Wibrowymiana. Dobre efekty w gruntach o zawartości frakcji iłowej do 2% i pylastej do 15%: w gruntach spoistych znaczny udział frakcji pylasto-ilastych powoduje wytłumienie wibracji. uziarnienie gruntu podłoża i zasypki ma wpływ na wyniki zagęszczania. Wydajność metody: zależy od wyjściowego stopnia zagęszczenia gruntu oraz parametrów wibratora, od 20 do 60 m 3 /h, czas pracy na jednym stanowisku (dla powyższej wydajności), przy zagęszczaniu gruntu na głębokość 10,0 m, waha się w granicach 15 60 min.
Zagęszczanie. Metody wibracyjne wgłębne. Wibrowymiana. Ogólne zasady wykonywania metody: Gruboziarniste kruszywo podawane jest do górnego zasobnika wibratora wyposażonego w śluzę wlotową. Wewnątrz wibratora kruszywo przesuwane jest za pomocą sprężonego powietrza w kierunku otworu wylotowego przy ostrzu. Wibrator jest zawieszony i porusza się wzdłuż prowadnicy jednostki gąsienicowej, która dodatkowo może go dociskać. Kruszywo wypływające pod ostrzem wibratora w fazie jego podciągania jest następnie zagęszczane i rozpychane na boki przy powrocie i docisku wibratora. W wyniku posuwisto-zwrotnego trybu pracy wibratora formowane są kolumny z kruszywa, które współpracują z gruntem w przenoszeniu obciążenia. Rys. 11. Schemat wibroflotu do wibrowymiany [Keller]
Zagęszczanie. Metody wibracyjne wgłębne. Wibrowymiana. Rys. 12. Etapy wibrowymiany [Keller] 1. Przygotowanie. Podczepiony od masztu wibrator śluzowy ustawia się w oznaczonym punkcie za pomocą jednostki gąsienicowej, która jest podpierana hydraulicznie. Pojemnik na kruszywo jest zaopatrywany przez ładowarkę. 2. Napełnianie. Pojemnik z kruszywem jest wciągany na maszt i opróżniany przez śluzę do zasobnika w rurze prowadzącej. Po zamknięciu śluzy kruszywo przemieszcza się przy udziale sprężonego powietrza w kierunku wylotu w ostrzu 3. Zagłębianie. Wibrator rozpycha i penetruje w grunt do przewidzianej głębokości, przy udziale wypływu powietrza i docisku maszyny podstawowej. 4. Budowanie. Budowanie kolumny następuje ruchem posuwisto-zwrotnym. Podciąganiu wibratora towarzyszy wypływ kruszywa w zwolnioną przestrzeń pod ostrzem, wspomagany sprężonym powietrzem. Powrót powoduje rozpychanie i zagęszczanie kruszywa. 5. Zakończenie. Po wykonaniu kolumn należy dodatkowo zagęścić powierzchniowo dno wykopu i ewentualną podsypkę pod fundamentem lub warstwę wyrównawczą usypaną na powierzchni roboczej.
Zagęszczanie. Metody impulsowe. Sposób oddziaływania urządzenia zagęszczającego na podłoże i charakter zmian naprężeń w gruncie, ma istotny wpływ na rezultaty procesu zagęszczania. Analiza oddziaływań dynamicznych wykazują, że maksymalne naprężenia oraz duży stopień zagęszczania uzyskuje się przy impulsowym (udarowym) działaniu siły na zagęszczane podłoże. Efekt zagęszczania jest proporcjonalny do ilości włożonej energii. Minimalne wartości jednostkowej energii uderzenia, przy których element zagęszczający zdolny jest zapewnić dla różnych gruntów wskaźnik zagęszczenia I s >0,95 w warstwie gruntu o grubości 0,30 0,50 m, wynoszą 450 850 (knm)/m 2.
Zagęszczanie. Metody impulsowe. Konsolidacja dynamiczna. Metoda polega na zmianie parametrów mechanicznych gruntu wskutek bardzo intensywnego ubijania jego powierzchni (w kilku fazach) stalowymi lub stalowo-betonowymi ubijakami. Duża energia uderzenia powoduje powstanie zjawiska upłynnienia gruntu. Wielokrotnie powtarzane uderzenia powodują, że powietrze zawarte w porach gruntu, spręża się, a gdy objętość jego zbliża się do minimalnej wartości, grunt traci wytrzymałość. Ilość energii potrzebnej do osiągnięcia tego stanu jest określana jako energia nasycenia. Konsolidację dynamiczną stosuje się do zagęszczania gruntów spoistych i niespoistych oraz gruntów refulowanych i nasypów z gruntów gruboziarnistych i kamienistych, a także odpadów komunalnych. Miąższość zagęszczanych warstw wynosi 2 40 m (najbardziej efektywne zagęszczanie uzyskuje się dla warstw o miąższości do 10 m).
Zagęszczanie. Metody impulsowe. Konsolidacja dynamiczna. Duże wartości energii potrzebnej do upłynnienia gruntu są uzyskiwane przez swobodne opuszczanie ubijaków: ciężar ubijaków 100-500 kn (nawet 2 do MN), wysokość spadania 5-40 m, częstotliwość uderzeń ubijaka 1-3/minutę, odległość między punktami uderzeń 2-15 m, w jednym punkcie przeciętnie 2-15 uderzeń. Liczba uderzeń wykonywanych w jednym miejscu, jak i rozmieszczenie miejsc uderzeń zależą od rodzaju gruntu oraz wymaganego wskaźnika zagęszczenia i głębokości zagęszczania.
Zagęszczanie. Metody impulsowe. Konsolidacja dynamiczna. Sprzęt: ubijaki spadające swobodnie o dużej masie, dowolny dźwig podnoszący ubijak - o odpowiednim udźwigu i wysokości, mogący poruszać się po terenie nieutwardzonym, mający możliwość natychmiastowego ubijania po zmianie stanowiska. Maszyny te muszą mieć też możliwość swobodnego opuszczania ubijaka co 1 3 min.
Zagęszczanie. Metody impulsowe. Konsolidacja dynamiczna. Etapy procesu zagęszczania podłoża: wyrównanie powierzchni, zagęszczanie (kilku fazowe) uderzenia lokalizujemy w tych samych punktach lub między miejscami uderzeń z poprzedniej fazy, wypełnienie powstałych kraterów dowożonym gruntem zagęszczalnym lub wyrównanie spycharką, wyrównanie i zagęszczenie przypowierzchniowej warstwy gruntu (tzw. ironing - prasowanie) wykonywana z użyciem mniejszej energii na całej powierzchni techniką miejsce przy miejscu. Każdej fazie zagęszczania podłoża towarzyszy zmniejszenie porowatości gruntu oraz wzrost ciśnienia wody w porach. Pomiędzy poszczególnymi fazami ciśnienie wody w porach ulega rozproszeniu, jednocześnie wzrasta wytrzymałość gruntu na ścinanie, które w końcu zagęszczania osiąga wartość maksymalną.
Zagęszczanie. Metody impulsowe. Konsolidacja dynamiczna. Projekt konsolidacji dynamicznej powinien obejmować badania geotechniczne podłoża gruntowego miąższość i zasięg warstw geotechnicznych oraz właściwości fizyczne i mechaniczne gruntów. Badania laboratoryjne obejmują: uziarnienie, wilgotność naturalną, gęstość objętościową szkieletu gruntowego, porowatość, zawartość części organicznych, spójność i kąt tarcia wewnętrznego, ściśliwość, przepuszczalność hydrauliczną, parametry zagęszczalności.
Zagęszczanie. Metody impulsowe. Konsolidacja dynamiczna. Projekt konsolidacji dynamicznej powinien obejmować badania geotechniczne podłoża gruntowego miąższość i zasięg warstw geotechnicznych oraz właściwości fizyczne i mechaniczne gruntów. Po rozpoznaniu podłoża gruntowego na podstawie badań próbnych należy ustalić: masę ubijaka, wysokość spadania, rozmieszczenie punktów uderzeń, liczbę uderzeń w jednym miejscu, liczbę faz oraz przerwy między nimi, program pomiarów kontrolnych.
Zagęszczanie. Metody impulsowe. Konsolidacja dynamiczna. Efekty konsolidacji dynamicznej grunty mało wilgotne uderzenie spowodowane spadającym ciężarem powoduje zagęszczenie gruntu analogiczne do metody Poctora; grunty znajdujące się poniżej poziomu wody gruntowej, grunty wilgotne fala uderzeniowa przekazywana przez spadający ciężar powoduje: zwiększenie ciśnienia porowego wody gruntowej i wyciśnięcie częściowe wody z przestrzeni między ziarnami, przemieszczenie i zbliżenie się wzajemne ziaren gruntu; zagęszczenie szkieletu gruntowego, wzajemne przemieszczenie ziaren gruntu.
Zagęszczanie. Metody impulsowe. Konsolidacja dynamiczna. Sposoby kontroli skuteczności wzmocnienia podłoża Badania kontrolne przeprowadza się w celu określenia parametrów geotechnicznych wzmocnionego podłoża. Wybór rodzaju badań zależy od podłoża i stosuje się: sondowania dynamiczne, sondowania statyczne, badania presjometryczne, próbne obciążenia przy użyciu sztywnej płyty o wymiarach 1,0 x 1,0 m lub większych, próbne obciążenia płytą VSS, badania ugięciomierzem dynamicznym.
Zagęszczanie. Metody impulsowe. Konsolidacja dynamiczna. Sposoby kontroli skuteczności wzmocnienia podłoża Sondy określamy stopień zagęszczenia podłoży z mineralnych gruntów niespoistych. Natomiast w nasypach z odpadami (żużlem, gruzem, śmieciami itp.) mierzone opory wbijania nie są tożsame z zagęszczeniem ośrodka i takie sondowania należy traktować jako rozpoznanie jakościowe. Próbne obciążenie płytą VSS o średnicy 30 cm dotyczy tylko o wierzchniej, około 60 cm warstwy podłoża. Podobną głębokość zasięgu pomiarowego ma ugięciomierz dynamiczny, mierzący moduł dynamiczny podłoża, który (po kalibracji) można interpretować jako pomocniczy parametr służący do szybkiego określenia zagęszczenia i nośności górnej warstwy podłoża. Próbne obciążenia wykonane z zastosowaniem sztywnej płyty (stalowej lub żelbetowej), o wymiarach co najmniej 1,0 x 1,0 m dostarczają informacji o nośności i odkształcalności górnej części podłoża. Badania takie można wykonać metodą balastową, wykorzystując jako obciążenie żelbetowe ubijaki lub betonowe płyty drogowe. Można też obciążyć płytę siłownikiem hydraulicznym podłożonym pod odpowiedni balast.
Zagęszczanie. Metody impulsowe. Konsolidacja dynamiczna. Badania kontrolne drgań wywołanych wzmacnianiem dynamicznym Ograniczeniem stosowania metody jest bliskie sąsiedztwo istniejących obiektów budowlanych ze względu na wpływ drgań na ich konstrukcję. Przed rozpoczęciem ubijania należy sprawdzić pomiarami czy przyspieszenie drgań [m/s 2 ] nie przekracza wartości dopuszczalnych. W tym celu należy miernik drań przytwierdzić do konstrukcji obiektu i wykonać testujące uderzenia z różnych wysokości w miejscu najbliższym projektowanego obszaru zagęszczenia.
Zagęszczanie. Metody impulsowe. Konsolidacja dynamiczna. Badania kontrolne drgań wywołanych wzmacnianiem dynamicznym Wyniki zarejestrowanych przyspieszeń umożliwiają określenie: sposobu propagacji fal sprężystych w podłożu, wywołanych wzmacnianiem dynamicznym, obszarów wpływów dynamicznych i podanie bezpiecznej odległości źródła wymuszenia od obiektu. Zmniejszenie oddziaływania dynamicznego na budowlę, można wykonać przez: wytłumić fale powierzchniowe, odcinając obiekt od źródła drgań rowem o głębokości min 1,5 m, zmniejszyć energię 1 udaru, ograniczając wysokość zrzutu ubijaka i zwiększając odpowiednio ilość uderzeń, zabezpieczyć obiekt stalową ścianką szczelną.
Zagęszczanie. Metody impulsowe. Konsolidacja dynamiczna. Przykłady skuteczności wzmocnienia słabych podłoży metodą udarową Przykład 1 - Zagęszczenie luźnego nasypu z piasku średniego Przebudowa mostu granicznego przez Odrę w Świecku wymagała podwyższenia i poszerzenia istniejącego nasypu na dojeździe (po polskiej stronie) o wysokości około 18 m. Przeprowadzone badania wykazały, że nasyp wykonany jest z piasku średniego w przewadze w stanie luźnym. Dla zachowania ciągłości ruchu na połowie jezdni roboty prowadzono w dwóch etapach. Nasyp zagęszczano ubijakiem o masie 10 t, zrzucanym z wysokości 10 m, przy 3 seriach uderzeń na całej powierzchni.
Zagęszczanie. Metody impulsowe. Konsolidacja dynamiczna. Przykłady skuteczności wzmocnienia słabych podłoży metodą udarową Przykład 1 - Zagęszczenie luźnego nasypu z piasku średniego Nasyp ze stanu luźnego doprowadzono do stanu zagęszczonego (do głębokości około 3,5 m) i średnio zagęszczonego (do około 7 m). Po wyrównaniu powierzchni i powierzchniowym dogęszczaniu (ciężkim walcem wibracyjnym) stwierdzono obniżenie całej powierzchni średnio o 0,85 m (lokalnie nawet o 1,20 m). Porównanie stanu nasypu z piasku średniego przed i po dynamicznym zagęszczeniu
Zagęszczanie. Metody impulsowe. Konsolidacja dynamiczna. Przykłady skuteczności wzmocnienia słabych podłoży metodą udarową Przykład 2 - Wzmocnienie nasypów o bardzo zróżnicowanym składzie Centrum handlowe wraz z parkingiem zlokalizowano na terenie byłego wyrobiska, wypełnionego nasypami, o średniej grubości 6,0 m. Wśród nasypów wydzielono 3 warstwy geotechniczne, różniące się stanem i właściwościami: 1A - przypowierzchniowa część nasypów (tworząca dość wytrzymałą skorupę ) głównie gruz ceglany i piaski o grubości do 1,5 m, 1B - utworzona w przewadze z żużla (do 50% składu), zalegająca do poziomu wody gruntowej, średnio do głębokości 3,5 m, 1C - nasypy zalegające pod wodą; w ich składzie występują: żużle, grunty niespoiste, piaski gliniaste, namuły organiczne.
Zagęszczanie. Metody impulsowe. Konsolidacja dynamiczna. Przykłady skuteczności wzmocnienia słabych podłoży metodą udarową Przykład 2 - Wzmocnienie nasypów o bardzo zróżnicowanym składzie Opis zagęszczenia: energia zagęszczenia: ubijak żelbetowy o masie 10 ton, wymiarach 2 x 2 m, zrzucany z wysokości 10 m; liczba uderzeń: powierzchnię podzielono jak szachownicę na kwadraty o boku 2,5 m, udary przekazywano najpierw na czarne pola (po 6 udarów), później po 4 udary na białe pola szachownicy. Ocena skuteczności wykonanego zagęszczenia: Badania kontrolne stanu podłoża przed i po dynamicznym zagęszczeniu obejmowały: sondowania sondą dynamiczną, badania presjometryczne, próbne obciążenia podłoża płytą o wymiarach 0,9 x 0,9 m, próbne obciążenia płytą VSS oraz oznaczenia modułu dynamicznego ugięciomierzem dynamicznym. Po wykonaniu (w pierwszym etapie) 6 uderzeń ubijaka na powierzchni nasypu tworzyły się kawerny o głębokości do 60 cm. W obszarach między kawernami występowało wyraźne przypowierzchniowe rozluźnienie nasypu.
Zagęszczanie. Metody impulsowe. Konsolidacja dynamiczna. Przykłady skuteczności wzmocnienia słabych podłoży metodą udarową Przykład 2 - Wzmocnienie nasypów o bardzo zróżnicowanym składzie Badania nośności wykazały wyraźny wpływ zagęszczenia na podłoże; średnie wartości modułu odkształcenia wynosiły: dla stanu naturalnego A E 0 = 8,152 kpa, na dnie kawerny B E 0 = 10,958 kpa, (powiększenie o 35%), między kawernami C E 0 = 6,762 kpa. Przeprowadzenie drugiej serii udarów (4 uderzenia w białe pola szachownicy) spowodowało dodatkowe dogęszczenie nasypowego podłoża. Po zakończeniu dynamicznego zagęszczenia powierzchnię wyrównano spycharką i dogęszczono ciężkim okołkowanym walcem wibracyjnym. Stwierdzono wówczas obniżenie całej powierzchni terenu średnio o 45 cm.
Zagęszczanie. Metody impulsowe. Konsolidacja dynamiczna. Przykłady skuteczności wzmocnienia słabych podłoży metodą udarową Przykład 2 - Wzmocnienie nasypów o bardzo zróżnicowanym składzie Badania presjometryczne przeprowadzone przed i po dynamicznym zagęszczeniu wykazały wzrost nośności nasypowego podłoża. Tabela 1. Średnie wartości naprężeń granicznych z badań presjometrycznych Nr warstwy 1A 1B 1C Naprężenia graniczne Stan naturalny Po zagęszczeniu 0,70 1,18 0,50 0,87 0,30 0,77
Zagęszczanie. Metody impulsowe. Konsolidacja dynamiczna. Przykłady skuteczności wzmocnienia słabych podłoży metodą udarową Przykład 2 - Wzmocnienie nasypów o bardzo zróżnicowanym składzie Sondowanie dynamiczne ocena jakościowa. Porównanie stopnia zagęszczenia nasypów przed dynamicznym zagęszczeniem oraz po wykonaniu zabiegu wykazuje przyrosty zagęszczenia, wynoszące dla warstw odpowiednio: 1A - 36%, 1B - 65%, 1C - 74%. Porównanie średnich wartości stopnia zagęszczenia nasypów: a) w stanie naturalnym, b) po zagęszczeniu dynamicznym, c) przyrosty zagęszczenia.
Zagęszczanie. Metody impulsowe. Konsolidacja dynamiczna. Tabela 4. Przykłady stosowania konsolidacji dynamicznej Grunt h z, [m] m b, kn Liczba Liczba Energia, h b, [m] serii uderzeń (knm)/m 2 Narzut kamienny 0,5-6,0 60 10 2 10-12 1760 Narzut kamienny 10 123 10 1 lub 2 2(3) 205 Odpady 6-12 180 28 4 10 750-815 Piasek pylasty 12 180 28 4 3 3000-4500 Piasek + glina 12 - - - - 1200-1600 2500-3500 Piasek + pył 40 1700 25 3-6 2 2400-4600 Piasek + pył 6-7 120 12 2 3 1460 Piasek + nasyp 12 150 15, 25 2 15 1120 Less 5 35-152 7-10 5 6-8 - Pył + ił 8 100 12-15 2 4-5 - Namuł + ił 15-18 - 6 - h z - głębokość zagęszczenia, m b - ciężar ubijaka (siła statyczna), h b - wysokość spadania ubijaka
Zagęszczanie. Metody impulsowe. Metoda wybuchów. Detonacja ładunków wybuchowych powoduje powstawanie i rozprzestrzenianie się w gruncie fali uderzeniowej, która wywołuje szybkie i duże przyrosty ciśnienia wody w porach gruntu przy jednoczesnych dużych naprężeniach w szkielecie gruntowym. Naprężenia te są większe od naprężeń wynikających z oporów tarcia i spójności i powodują w masie gruntu określonej zakresem oddziaływania energii wybuchu, wzajemne przemieszczanie cząstek gruntu. Przemieszczanie cząstek powoduje zniszczenie dotychczasowej struktury gruntu, oraz tworzenie się nowej, bardziej zwartej struktury gruntu pod wpływem działania sił grawitacji (zjawisko osiadania). Równolegle z przebiegiem tego zjawiska nadciśnienie w porach gruntu maleje w miarę odpływu wypieranej wody. Czas trwania procesu konsolidacji zależy zasadniczo od wartości wywołanego wybuchem nadciśnienia wody w porach gruntu i jego przepuszczalności. 60
Zagęszczanie. Metody impulsowe. Metoda wybuchów. Zagęszczanie metodą wybuchów nawodnionych gruntów niespoistych lub spoistych jest jednym z najskuteczniejszych sposobów, szczególnie w przypadkach konieczności zagęszczenia podłoża gruntowego o dużej powierzchni (kilkadziesiąt tysięcy m 2 ) i znacznej głębokości (20 30 m). W porównaniu z innymi metodami zagęszczania gruntów, metoda ta charakteryzuje się znacznie mniejszymi kosztami, a przede wszystkim szybszym czasem realizacji. Zagęszczanie gruntów metodą wybuchów stosuje się przede wszystkim do wzmacniania gruntów pod wodą oraz na dużych obszarach narefulowanych (nasypowych). Szczególnie korzystne wyniki osiąga się podczas zagęszczania narzutów kamiennych, piasków i żwirów.
Zagęszczanie. Metody impulsowe. Metoda wybuchów. Rys. 14. Podział wybuchów w zależności od sposobu rozmieszczenia i kształtu ładunków wybuchowych: a) powierzchniowy skupiony, b) podwodny skupiony, c) ukryty skupiony, d) ukryty odcinkowy, e) ukryty wydłużony; 1 ładunek wybuchowy, 2 - sznur detonacyjny, 3 - otwór, 4 - przybitka
Zagęszczanie. Metody impulsowe. Metoda wybuchów. Przebieg procesu zagęszczania wybuchami: wytworzona w czasie wybuchu bryła gazowa i fale uderzeniowe rozchodzą się w ośrodku gruntowym i wywołują zmianę szkieletu gruntowego, którego ziarna lub cząstki doznają wolniejszego lub szybszego przegrupowania (upakowania) na skutek dużych odkształceń ścinających w gruncie, następnie upłynnienia gruntu i rozproszenia ciśnienia wody w porach. wywołane przegrupowanie pociąga za sobą zwiększenie zagęszczenia zależnego od rodzaju gruntu i jego przepuszczalności, położenia materiału wybuchowego oraz objętości zagęszczanego gruntu. Podczas procesu wybuchu obserwuje się podniesienie powierzchni gruntu, a niekiedy wyrzucenie wody (gejzer), co tłumaczy wzrost ciśnienia wody w porach gruntu. Rozproszenie ciśnienia wody w porach gruntu jest na ogół bardzo szybkie i zależy od jego przepuszczalności.
Zagęszczanie. Metody impulsowe. Metoda wybuchów. Proces technologiczny zagęszczania wybuchami: zagłębienie w gruncie rur o średnicy około 20 cm (z zastosowaniem wibracji, wpłukiwania lub wiercenia) głębokość wprowadzenia rur nie powinna być większa od ¾ H, (H - miąższość warstwy zagęszczanej; rozstaw rur przyjmuje się w granicach 5 15 m); umieszczenie na dnie otworu materiału wybuchowego (dynamit, trotyl, amonit) o masie od 1 do 12 kg (lub więcej); jeżeli w zagęszczanej warstwie występuje przewarstwienie gruntów spoistych, wówczas stosuje się również ładunki wydłużone, wypełniające znaczny odcinek rury; wypełnienie rury gruntem (przybitka) rura może być wyciągnięta zarówno przed, jak i po zdetonowaniu ładunku; detonowanie ładunków według założonej kolejności; może być konieczne wykonanie dwóch lub trzech detonowań ładunków w odstępach kilkugodzinnych, a nawet kilkudniowych.
Zagęszczanie. Metody impulsowe. Metoda wybuchów. Rys. 15. Schemat rozmieszczenia ładunków wybuchowych w siatce kwadratowej
Zagęszczanie. Metody impulsowe. Metoda wybuchów. Kontrola geotechniczna gruntu podłoża przed i po wykonaniu wybuchów obejmuje oznaczenie: gęstości objętościowej gruntu in situ, właściwości mechanicznych in situ (sondy, presjometr), osiadania poszczególnych warstw podłoża (repery wgłębne), osiadania powierzchni gruntu (pomiary geodezyjne), propagację fal (sejsmografy), szczególnie w kierunku najbliższych budynków lub budowli, w celu określenia niebezpiecznych stref oddziaływania wybuchów.
Zagęszczanie. Metody impulsowe. Metoda wybuchów. Zalety metody: możliwość zastosowania w gruntach niespoistych i spoistych oraz na lądzie i w akwenach wodnych, skuteczność zagęszczania gruntu do znacznej głębokości (około 25 30 m), znacznie skrócony czas realizacji i znacznie niższy koszt prac w porównaniu z innymi metodami (np. wibroflotacja). Wady metody: niemożliwość zastosowania w terenach zabudowanych, nieskuteczność zagęszczenia gruntu powyżej zwierciadła wody gruntowej, konieczność uprzedniego zweryfikowania technologii prac na poletku doświadczalnym.
Zagęszczanie. Metody impulsowe. Metoda wybuchów podwodnych. Proces zagęszczenia nawodnionych gruntów niespoistych charakteryzuje się bardzo szybką fazą osiadania przy jednoczesnym zmniejszeniu porowatości gruntu zwiększeniu jego zagęszczenia. Końcowe wyniki zagęszczenia zależą od: masy ładunków, liczby jednocześnie odstrzelanych ładunków, rozkładu przestrzennego ładunków, całkowitej liczby odstrzałów dla zagęszczania wyznaczonego obszaru. Rys. 16. Schemat rozmieszczenia ładunków pod wodą 1 - pływak, 2 - sznur detonacyjny, 3 linka, 4 - ładunek wybuchowy, 5 - obciążnik
Zagęszczanie. Metody impulsowe. Metoda wybuchów podwodnych. Metoda umożliwia zagęszczanie gruntów na różnej głębokości. Rozmieszczenie ładunków wybuchowych oraz odległość ich zawieszenia ponad powierzchnią warstwy zagęszczanej zależy od masy ładunku oraz głębokości wody. Rys. 17. Ciężar oraz odległość ładunku od dna w funkcji głębokości wody
Zagęszczanie. Metody impulsowe. Metoda wybuchów. Zastosowania. Wymiana gruntu słabego i zagęszczanie zasypu wybuchami Budowa falochronu w Porcie Północnym w Gdańsku Rys. 18. Szczegóły zagęszczania warstwy piasku narefulowanego pod falochron skrzyniowy w Porcie Północnym w Gdańsku.
Zagęszczanie. Metody impulsowe. Metoda wybuchów. Zastosowania. Konsolidacja metodą wybuchów. Składowisko rudy żelaza w Porcie Północnym w Gdańsku Rys. 19. Poszczególne fazy formowania pali piaskowych za pomocą wybuchów ukrytych ładunków wydłużonych
Zagęszczanie. Zagęszczanie gruntów pod wodą. Wibrowanie powierzchniowe. Zagęszczenie podłoża odbywa się za pomocą specjalnej zagęszczarki wibracyjnej, zbudowanej z żelbetowej stopy połączonej sztywno z żelbetową rurą o średnicy 1,9 m i grubości ścian 15 cm, przy czym w górnej części rury ponad zwierciadłem wody przymocowany jest ciężki wibrator wraz z pomostem roboczym obsługi. Ujemną cechą zagęszczarki wibracyjnej jest jej duży ciężar, wymagający korzystania z ciężkiego 100-tonowego dźwigu pływającego oraz ograniczenie stosowania do gruntów o dużym współczynniku filtracji. Rys. 20. Wibracyjna ubijarka do zagęszczania narzutu kamienne pod wodą
Zagęszczanie. Zagęszczanie gruntów pod wodą. Zagęszczanie ubijakami ciężkimi. Do zagęszczania dna morskiego przy budowie nabrzeży portów i basenów stoczni stosowane są ciężkie ubijaki. Ubijaki są podnoszone za pomocą wciągarek umieszczonych na pontonach lub też na specjalnie przystosowanych do tego celu statkach. Ubijaki o masie do 30 t są opuszczane na głębokość 10 15 m. Zastosowanie tej metody do ubijania dna pod wodą zmniejsza wielokrotnie (około 15-krotnie) nakłady w porównaniu np. z kosztami wymiany gruntu z dna. Rys. 21. Ubijanie dna morskiego pod wodą ciężkim ubijakiem 1 - ponton, 2 - ubijak
Zagęszczanie. Zagęszczanie gruntów pod wodą. Wibrowymiana. Służy do wgłębnego wzmacniania gruntów spoistych i realizowana jest za pomocą takiego samego sprzętu, jaki stosuje się w przypadku metody wibroflotacji. Istotą tej technologii jest uformowanie w słabym gruncie spoistym kolumn wprowadzonego i zagęszczonego kruszywa. Metoda polega na wstępnym wykonaniu wibratorem wgłębnym otworu o średnicy około 1,0 m. Na dno otworu o wysokości 1,0 m wprowadza się gruboziarniste kruszywo, które zagęszcza się ponownie wibratorem wprowadzonym w otwór.
Zagęszczanie. Zagęszczanie gruntów pod wodą. Wibrowymiana. Rys. 22. Proces technologiczny wzmacniania gruntu pod wodą metodą wibrowymiany: a) wykonywanie wibroflotatorem otworu o średnicy okolo 1,0 m, b) wprowadzone na dno otworu grube kruszywo zagęszczane wibroflotatorem ponownie wprowadzonym w otwór, c) formowanie kolumny zagęszczonego gruntu aż do powierzchni dna