Выбор техники для доувлажнения и уплотнения грунта в пазухах котлована

Для  доувлажнения грунта во время уплотнения, на объект строительства необходимо доставлять воду.

В связи с удаленностью объекта строительства от населенных пунктов следует предусмотреть доставку воды техникой, которая бы позволяла использовать доставленную воду для доувлажнения грунта при уплотнении, питьевых и технических  потребностей, а также кратковременного ее хранения. 

Уплотнение грунта с минимальными расходами энергии может быть достигнуто при его определенной влажности, которую называют оптимальной.

Точное значение оптимальной можно установить только опытным путем, а на стадии предварительных  расчетов оптимальную влажность грунтов принимают в зависимости от их типа.

Так для суглинистых грунтов оптимальная влажность находится в пределах 12…20%. Необходимое количество воды для доувлажнения грунта определяется по формуле:

где:

 q - объем  воды, необходимый для доувлажнения 1 м³ грунта, м³;

 W₀ - оптимальная влажность грунта, (20 %);

 Wп - естественная влажность грунта в карьере или резерве;

 Wв - потери влажности при транспортировке и укладке грунта, (1-2%);

  - плотность грунта в естественном состоянии;

 - плотность воды, (1,0 т/м³).

Общее количество воды для доувлажнения будет определяться по такой формуле:

где:

 Q - общее количество воды для доувлажнения грунта, м³;

 V_зз - объем грунта для обратной засыпки;

 q - объем  воды, необходимый для доувлажнения 1 м³ ґрунта;

    Производительность  автоцистерны определяется по формуле:

где:

 V_цист .- объем цистерны автомобиля, 10,0 м³;

 n - количество циклов автоцистерны в час;

 Т_ц - длительность цикла работы  автоцистерны;

 К_в - коэффициент использования рабочего времени.

 Длительность цикла работы  автоцистерны:

где: 

t_н - время наполнения автоцистерны;

 L - дальность транспортировки воды,  км;

 V_ср  - средняя скорость движения автоцистерны,  км /мин.;

 t_з.а.  - время слива автоцистерны,  мин.;

 t_м - время на маневры при наполнении и сливе цистерны, мин.

Сменная производительность  автоцистерны определяется по формуле:

Процесс уплотнения грунта состоит из следующих взаимосвязаных строительных операций:

 -подготовка основы под каждый слой;

 -насыпка-навал грунта;

 -послойное разравнивание грунта;

 -доувлажнение грунта;

 -уплотнение грунта.

Существуют различные способы уплотнения грунта. Наибольшее распространение получило уплотнение грунта машинами статического и динамического действия.  К машинам статического действия относятся разные виды катков, а к машинам динамического действия - трамбующие машины и устройства. Выбор способа уплотнения зависит от условий уплотнения. В стесненных условиях использовать катки не целесообразно. Поэтому в данном случае наиболее пригодным методом уплотнения может быть использование трамбующей плиты на базе крана-экскаватора.

Основными параметрами  трамбующей плиты являются ее  масса, размер площади основы и высота ее падения. При трамбовании, как и при других способах уплотнения, необходимо, чтобы выполнялось условие:

  где:

  - максимально допустимое напряжение в грунте при ударе;

 - предельное значение прочности грунта.

Если    , то верхняя часть уплотняемого слоя почвы    будет разрушаться в результате образования трещин, которые являются недопустимыми.

При уплотнении трамбованием происходит удар трамбующей плиты о грунт, поэтому для оценки величины последнего может быть использована величина импульса. При одном и том же импульсе рабочего органа но разной площади основы плит качество уплотнения будет разным. Поэтому, для учета влияния площади трамбующей плиты, целесообразно ввести понятие об удельном импульсе. Величину удельного импульса можно найти по формуле:

где:

Y  -  полный импульс в н сек.;

F - площадь трамбующей плиты, м²;

m - масса трамбующей плиты, кг;

g - ускорение силы притяжения; 

H - высота падения, м.

Предельные значения удельных импульсов, выше которых наступает разрушение грунта, для разных грунтов такие:

Табл.2.2 Предельные значения удельных импульсов грунтов

 Полученное значение удельного импульса не превышает допустимого для тяжелых суглинков, поэтому принятая трамбующая плита может быть использована для трамбования грунта в пазухах котлована.

Производительность экскаватора с трамбующей плитой можно определить по формуле:

 где:

 П_F  - производительность экскаватора с трамбующей плитой, м²/час.;     

 F - площадь ударной поверхности плиты, 3,18 м²;

 m - количество ударов за минуту, 1,6;

Рис.2.4  Схема уплотнения грунта в пазухах котлована НС трамбованием

 n - количество ударов необходимых для уплотнения грунта, 6;

 К_пер - коэффициент перекрытия, 0,8;

 К_в - коэффициент использования рабочего времени, 0,8.

Производительность  трамбования в единицах объема грунта, м³

где: Н₀ – толщина слоя грунта в плотном состоянии, 0,8м.

Длительность работ по уплотнению грунта в пазухах котлована определяется по формуле:

 где: Т - длительность работ по уплотнению грунта в пазухах котлована, сменах;

V_оз - объем обратной засыпки,  м³;

 П_V - производительность трамбования, м³/час.;

 t_см - длительность изменения, 8 часов;

n       - количество смен в сутки, 1;