Технология уплотнения грунта: виды и типы оборудования

Технология уплотнения грунта является важнейшей составляющей в подготовке площадки для строительных работ. Чтобы фундамент сооружения или основание дорожного покрытия не проседало, особое внимание уделяются составу почвы и материалам, которыми уплотняют место будущего возведения сооружения. По статистике, уплотнение на 1 процент увеличивает прочность несущей способности будущего сооружения до 15%.

Прогресс не стоит на месте, а технологии уплотнения грунта и асфальта механизированы и реализуются с помощью специальных машин.

Оборудование для уплотнения земляного покрытия можно классифицировать по разным параметрам (в зависимости от состава, влажности, толщины и т.д.).

Процесс уплотнения грунта

Чтобы достичь необходимой плотности земляного покрова, используют один из трех методов:
- Укатка;
- Трамбовка;
- Вибрирование.

Наиболее эффективным является сочетание нескольких методов или же придание рабочего действия одному из них. Например, передвигающаяся вибрационная машина даёт максимальный эффект. Также оборудование можно разделить на статическое, которое работает за счет своей массы. Наиболее ярким примером может быть асфальтоукладочный каток. Или же вибрационное оборудование, позволяющее достигать уплотнения на глубине. Так как виброкатки наиболее эффективны и занимают большую часть рынка в данной сфере, рассмотрим эту категорию подробнее.

Вибрационное уплотнение считается наиболее сложным процессом, однако результат соответствующий. Прежде, чем начать работу, необходимо учесть всевозможные характеристики грунта: размеры частиц, плотность, влажность и многое другое. При работе с данной категорией оборудования важно умение оператора настраивать машину под различные исходные параметры почвы.

Рассмотрим наиболее популярные группы вибрационного оборудования для уплотнения грунта:
- Виброплиты и реверсивные виброплиты;
- Вибротрамбовки;
- Ручные виброкатки;
- Траншейные катки.

Виброплиты чаще всего используют в местах, недоступных каткам, или там, где это экономически выгоднее. Бензиновые и дизельные виброплиты применяются для автономной работы вдали от коммуникаций. Машины отличаются компактными размерами и высокими показателями эффективности. Реверсивные плиты позволяют облегчить работу за счёт прямого и обратного хода. Вес виброплит Atlas Сорсо составляет от 50 до 150 кг.

Вибротрамбовки предназначены для более глубокого уплотнения и зачастую используются в трудных условиях эксплуатации. Компактные и очень маневренные машины потребляют оптимальное количество ресурсов, справляются с грунтом не самого лучшего качества. При весе 50-90 кг техника за несколько проходов позволяет достичь уплотнения на глубину 40 см и более.

Реверсивные виброплиты отличаются надежностью корпуса, производительностью, большим весов по сравнению с обычными виброплитами (до 900 кг). Однако большой вес компенсируются реверсивностью, т.е. способностью машины двигаться вперед и назад. Потребляют минимальное количество топлива и довольно быстро окупаются.

Ручные виброкатки используют при утрамбовке тонкого слоя песка, сыпучего грунта. Являются незаменимым оборудованием при оборудовании детских площадок, тротуарных дорожек, автостоянок. Компактные катки управляются вручную с помощью ручек. Отличительной особенностью является возможность отключения вибрации и использование катка при различных погодных условиях, т.к. он термоустойчив и защищён от механических повреждений. Хорошо себя зарекомендовали двухвальцовые ручные виброкатки Atlas Copco.

Преимущества вибрационной техники:

- Компактные размеры;
- Высокая производительность;
- Не загрязняют окружающую среду;
- Оптимальное потребление топлива;
- Маневренность и мобильность;
- Измерительные приборы;
- Системы контроля;
И другое.

Технология уплотнения грунта

Первым этапом в работе, связанной с уплотнением грунта, является разравнивание рабочей площадки бульдозером, а затем автогейдерами. Разравнивание производится горизонтальными слоями с оптимальной толщиной 20-40 см в рыхлом состоянии. Далее следует отсыпка земляного сооружения чередующимися слоями (однородный и разнородный). На данном этапе важно предусмотреть отвод воды, атмосферных осадков путем создания небольшого уклона в сторону бровки. Не допускается в пределах одного слоя смешивание видов грунта. Это может привести к нестабильной влажности и плотности.

Для достижения прочности необходимо достичь оптимальной влажности. В разных источниках можно встретить различные цифры показателя оптимальной влажности, это значение рассчитывается по формулам и в лабораторных условиях. В таблице приведены усредненные значения:

Грунты	Оптимальная влажность
Песчаные	8-12%
Супесчаные	9-15%
Суглинистые	12-15%
Глины	19-23%

При слишком высоком или слишком низком уровне влажности работы прекращаются до момента достижения оптимальных показателей.

В зависимости от толщины слоя выбирается машина для дальнейшей работы. Катки до 10 тонн (средней массы) уплотняют слои толщиной 10-25 см при 2-10 проходах машины по одному следу. Количество проходов увеличивается до достижения необходимой плотности. Вибрационными катками уплотняют слои до 1,5 метров при проходе аппарата по следу 2-6 раз.

Для глинистых пород используют кулачковый - траншейный каток, имеющий на поверхности кулачки различной формы. А для песчаных грунтов наиболее оптимально использование виброплит.

Способы и методы

Выделяют два основных способа прохода катка по площадке: круговой и челночный. Из названий можно понять принцип работы: при круговом методе аппарат совершает поворот для продолжения движения. Если поворот невозможен, прибегают к челночному методу, когда машина делает проход полосами.

При уплотнении грунта оборудование динамического действия подбирают плиту, соответствующую по весу, форме и размеру, и сбрасывают её с определенной высоты. Это эффективный метод, который имеет свои нюансы и не везде может быть применим. Более распространенным является использование машин статистического действия, которые сообщают колебательные и вибрационные движения.

Стоит отметить, что слишком сильная вибрация может стать разрушающей для грунта Нужно грамотно выбирать настройки в зависимости от состава обрабатываемого материала. Также при выборе настроек и самой машины учитывают размеры площадки, объём работы, экономические показатели.

Коэффициент уплотнения грунта

Коэффициентом уплотнения называют отношение плотности грунта к его максимальной плотности. Так как в почве находятся пузырьки воздуха или влаги, она становится рыхлой и не такой плотной, как может быть. Если возвести сооружение на неподготовленной почве, то под нагрузкой со временем процесс уплотнения будет протекать и сооружение просядет. Поэтому важно изначально выяснить коэффициент уплотнения. Как правило он принимает значение от 0 до 1. Как выясняют данный показатель?

Максимальную плотность выясняют в лаборатории, путем утрамбовки почвы в колбе. Затем начальную плотность делят на максимальную и получают коэффициент уплотнения. Максимальная плотность зависит от влажности и для каждого рода почвы известна оптимальная влажность. Возникает логичный вопрос: как узнать начальную плотность? Проще всего это сделать при помощи режущих колец. Кольцо необходимо забить в грунт. Затем масса почвы, оставшейся в кольце, делится на его объём и получается чистая плотность взятого материала.