Techniki zagęszczania ” Seismic Resilience

Techniki zagęszczania

Densyfikacja lub metody zagęszczania polegają na zmianie układu cząstek gruntu w bardziej zwartą konfigurację, co powoduje zwiększenie gęstości. Zwiększa to wytrzymałość gruntu na ścinanie i jego odporność na upłynnienie.

Zaletą zagęszczania jest możliwość łatwego sprawdzenia stopnia przetworzenia, a w przypadku wystąpienia upłynnienia przemieszczenia są prawie zawsze zredukowane.

Jednakże techniki zagęszczania powodują zazwyczaj wysoki poziom hałasu i drgań, boczny zasięg poprawy musi być szerszy niż w przypadku technik zestalania lub wzmacniania, a sprawdzenie przetworzenia może zająć kilka tygodni. Z wyjątkiem cementacji zagęszczającej i iniekcji żywicznej, techniki zagęszczania są także zwykle nieodpowiednie do obróbki gruntu pod istniejącymi konstrukcjami.

Niemniej jednak, zagęszczanie luźnych, piaszczystych osadów za pomocą wibracji lub zagęszczania udarowego jest szeroko stosowane, co czyni je jednym z najbardziej popularnych środków przeciwdziałania upłynnianiu.

Zagęszczanie dynamiczne

Zagęszczanie dynamiczne polega na wielokrotnym zrzucaniu dużego ciężaru (zwykle 5-20 ton) na powierzchnię gruntu w celu zwiększenia gęstości gruntu bezpośrednio pod punktem uderzenia.

W miarę zagęszczania gruntu na powierzchni tworzą się duże kratery uderzeniowe, które muszą być wielokrotnie wypełniane i ponownie zagęszczane, aż grunt osiągnie docelową wytrzymałość.

Wysokość zrzutu, ciężar i odstępy między zrzutami różnią się w zależności od warunków gruntowych i wód gruntowych.

Zagęszczanie dynamiczne było szeroko stosowane w projektach w Nowej Zelandii i może zapewnić doskonały stopień poprawy gruntu. Wiadomo, że jest to metoda szybka i ekonomiczna, zwłaszcza w leczeniu dużych obszarów. Jednak wysoki poziom wibracji generowanych podczas procedury oznacza, że może ona nie być odpowiednia dla obszarów wrażliwych na wibracje lub miejsc w pobliżu konstrukcji o wysokiej wartości.

Szybkie zagęszczanie udarowe

Szybkie zagęszczanie udarowe jest mniejszą wersją zagęszczania dynamicznego. Wykorzystuje się w nim młot do wbijania pali przymocowany do dużej stalowej płyty końcowej zainstalowanej na ramieniu koparki. Płyta końcowa jest wbijana w grunt za pomocą szybkich uderzeń młota.

W ten sposób zwiększa się gęstość gruntu poprzez zagęszczanie warstw powierzchniowych w miarę wbijania płyty oraz poprzez wibro zagęszczanie niżej położonych gruntów.

Szybkie zagęszczanie udarowe może poprawić gęstość gruntu do kilku metrów i jest szczególnie odpowiednie dla gleb piaszczystych w obszarach, gdzie istnieje odpowiednia odległość od sąsiednich budynków.

Szybkie zagęszczanie udarowe działa poprzez wibrację matrycy cząstek gruntu w celu zwiększenia jego gęstości.

Zagęszczanie wibracyjne

Zagęszczanie wibracyjne polega na wprowadzeniu obciążonej sondy (lub wibroflotu) do gruntu w celu zastosowania wibracji poziomych.

Po wprowadzeniu sondy na najniższą głębokość gruntu, który ma być zagęszczony, sonda jest aktywowana i albo wielokrotnie wciągana i opuszczana pomiędzy górną i dolną głębokością docelową, wciągana z ustaloną prędkością lub wciągana w ustalonych przyrostach.

Proces ten jest zazwyczaj powtarzany kilka razy w kwadratowej lub trójkątnej siatce, w zależności od wielkości zagęszczanego terenu.

Woda, strumienie powietrza lub wykopy są czasami używane, aby pomóc sondzie osiągnąć głębokość docelową. Ponieważ grunt ulega zagęszczeniu, wokół sondy powstaje pusta przestrzeń, a do otworu należy dodać materiału, aby ją skompensować.

Typowe głębokości zabiegów wynoszą od 5 do 15 m, ale zagęszczanie wibracyjne wykonywano do głębokości nawet 35 m.

Kolumny kamienne

Ta technika polega na wprowadzaniu do gruntu pionowych kolumn zagęszczonego zasypu granulowanego w siatce trójkątnej lub kwadratowej w poprzek terenu. W procesie tym nie wykorzystuje się wykopów. Zasypka jest następnie zagęszczana przy użyciu jednej z innych technik zagęszczania (często zagęszczania wibracyjnego), co powoduje dalsze zwiększenie gęstości otaczającej gleby.

Kolumny kamienne są najbardziej skuteczne w przypadku piasków o zawartości drobnoziarnistych cząstek poniżej 20%, ale mogą być skuteczne w przypadku piasków pylastych i mułków piaszczystych.

Kolumny kamienne są zwykle rozmieszczone w odległości 1,5-4,0 m od siebie i mogą zagęszczać glebę do głębokości 4-15 m, ale gleby o głębokości do 30 m były uzdatniane tą metodą.

Kolumny kamienne mogą rozpraszać zanieczyszczenia gruntu lub wód gruntowych podczas budowy i w trakcie eksploatacji. Należy stosować techniki alternatywne, jeśli na terenie budowy lub w jego pobliżu występuje zagrożenie skażeniem.

Pale zagęszczające

Pale zagęszczające obejmują instalację stałych wbijanych pali w celu zagęszczenia gruntu poprzez przemieszczenie i wibracje.

Pale są zwykle wykonane z betonu sprężonego lub drewna i rozmieszczone w kwadratowej lub trójkątnej siatce oddalonej od siebie o trzy do czterech średnic pali na całym terenie budowy. Można je wbijać na głębokość do 16 m.

Do pewnego stopnia pale mogą również zmniejszyć naprężenia ścinające w glebie między palami, poprawiając odporność na upłynnienie. Może to być użyteczna zaleta, gdy niepraktyczna jest poprawa gruntu poprzez samo zagęszczanie.

Compaction grouting

Compaction grouting polega na wstrzykiwaniu bardzo sztywnego zaczynu do gruntu pod wysokim ciśnieniem. Zaprawa nie miesza się z gruntem. Proces wstrzykiwania powoduje jego ekspansję w serii etapowych baniek, które naciskają i wypierają otaczający grunt, zwiększając jego gęstość.

Typowo, zaczyn składa się z mieszaniny gleby, cementu i wody, chociaż wytrzymałość zaczynu jest nieistotna, ponieważ technika ta zagęszcza, a nie wzmacnia grunt.

Ponieważ wykorzystuje sprzęt o małej skali, zwrotny i pozbawiony wibracji, zagęszczanie jest szczególnie odpowiednie do stosowania pod istniejącymi strukturami i w połączeniu z aplikacjami wyrównywania budynków.

Jednakże technika ta może powodować ruchy górotworu w gruntach powierzchniowych, które nie mają wystarczającego utwierdzenia nad sobą, aby ograniczyć rozszerzanie się zaczynu.

Iniekcja żywicy

Iniekcja żywicy jest podobna do zagęszczania, ale wykorzystuje agresywnie rozszerzającą się żywicę poliuretanową zamiast zaczynu.

Rurki iniekcyjne są wbijane w ziemię w regularnych odstępach na całym terenie, a kontrolowane objętości mieszaniny żywicy są pompowane do gleby. Mieszanka żywiczna reaguje chemicznie wkrótce po wstrzyknięciu, zmieniając się z cieczy w stan stały i gwałtownie rozszerzając się do wielokrotności swojej pierwotnej objętości. Rozszerzenie to powoduje zagęszczenie przyległych gleb.

W typowej instalacji, rura iniekcyjna jest albo cofana etapami z ustaloną objętością żywicy wstrzykiwanej na każdym etapie, albo jest powoli wycofywana w jednolitym tempie, podczas gdy ustalona objętość żywicy jest wstrzykiwana po drodze.

Najlepsze wyniki uzyskuje się w czystych piaskach, ale dobre wyniki można również uzyskać w piaskach pylastych.

Mimo, że iniekcja żywiczna ma zastosowanie w miejscach oczyszczonych, jest szczególnie odpowiednia do stosowania pod istniejącymi konstrukcjami.