CC BY
38
МОСТИ ТА ТУНЕЛ1: ТЕОР1Я, ДОСЛ1ДЖЕННЯ, ПРАКТИКА
УДК 624.131.23/.138.22:624.131.381
П. А. ДОНЧЕНКО1, В. М. КОНОВАЛ2, I. О. ПОНОМАРЕНКО3*
1 Кафедра «Промислове та цивiльне виробництво», Черкаський Державний технологiчний ушверситет, вул. Шевченка, 460, Черкаси, Украша, 18006, тел. +38 (047) 273 02 79, ел. пошта vponomarenko@ua.fm, (ЖСГО 0000-0002-8408-1092
2 Кафедра «Промислове та цившьне виробництво», Черкаський Державний технологiчний унiверситет, вул. Шевченка, 460, Черкаси, Украша, 18006, тел. +38 (096) 364 91 93, ел. пошта vponomarenko@ua.fm, (ЖСГО 0000-0002-6740-6617
3* Кафедра «Промислове та цив!льне виробництво», Черкаський Державний технолопчний ушверситет, вул. Шевченка, 460, Черкаси, Украша, 18006, тел. +38 (047) 273 02 79, ел. пошта vponomarenko@ua.fm, ОЯСГО 0000-0003-4296-3975
ДОСЛ1ДЖЕННЯ I ВИБ1Р ОПТИМАЛЬНИХ ВАР1АНТ1В МЕХАН1ЗОВАНИХ СПОСОБ1В ЗАКР1ПЛЕННЯ ЛЕСОВИХ ГРУНТОВИХ ОСНОВ
Мета. На даному етапi розвитку будiвельних технологiй необхiдно виконувати пошук, вибiр i модерш-зацiю варiантiв техшчних i технологiчних рiшень використання сершних установок, i обладнання для закрь плення, i стабшзащ! лесових грунтов основ будiвель, i споруд мехашзованими способами в умовах Укра1ни. Методика. Для виршення проблемы укрiплення лесових грунпв шляхом укочування та визначення параме-трiв ущiльнення проведено натурш дослiдження шляхом побудови графiка залежносп сухого грунту в!д вологостi при стандартнш роботi ущiльнення. З метою перевiрки рiвномiрностi ущiльнення грунтiв по гли-бинi проведено контрольне динашчне зондування ущiльнених дiлянок за допомогою пенетрометрп. Результати. Детальнi геотехнiчнi обстеження буд!вельно! дiлянки з використанням вiброкотка VibroMax УМ-115Б дозволити визначити, що як1сть i стан грунтiв, а також ступiнь !х ущiльнення в!дповщае нормати-вним показникам. При цьому к1льк1сть проходжень вiброкотка по кожнш грунтовiй смузi повинна бути не менше 10 разiв для досягнення вологостi ущiльненого грунту менше оптимально! величини. Наукова новизна. За результатами розрахуншв та динамiчного зондування в мюцях вiдбору проб грунту встановлено, що ущшьнення при наявнiй вологосп меншiй за оптимальну можна проводити i при меншiй И величиш i це дае можливiсть отримати позитивнi показники по ущiльненню слабких водонасичених грунтiв. Практична значимiсть. Запропоноваш пiдходи по визначенню мiцнiсних та деформацшних характеристик, а також ступешв !х ущiльнення, вiдповiдаючи проектним та нормативним документам.
Ключовi слова: закршлення лесових грунпв; метод вiброукочування; проходження вiброкотка; щiльнiсть грунту; оптимальна волопсть; динамiчне зондування
Вступ
Напрямок представлено! науково досл!дно! роботи е актуальним в умовах Черкаського ре-г!ону ! в ц!лому для Укра!ни по т1й причин!, що проблема лесових грунпв ! !х закршлення ви-никла дек!лька десятил!ть назад. Багато вчених зробили великий внесок у вивчення дано! про-блеми, але разом !з тим питання закр!плення взагал! лесових грунт!в е на сьогодн! ще далеко не вивченими.
В Укра!н! лесов! грунти займають 20-35 в!д-сотк!в !! територ!!. Досв!д буд!вництва та екс-плуатац!! буд!вель ! споруд на лесових проса-дочних грунтах показуе, що основною причи-
ною деформац!! фундамент!в, ст!н, перегородок ! несучих конструкц!й е нер!вном!рн!сть просадок грунтових основ, як! виникають в результат! !х замочування. Причиною замочування е сильн! зливи, непланова вирубка л!с!в, п!дви-щення р!вня грунтових вод, перевищений тер-м!н експлуатац!! зовн!шн!х ! внутр!шньо-майданчикових мереж водопостачання, водов!-дведення, теплов! мереж!. Великий вплив ма-ють ! помилки при проведенн! !нженерно-геолог!чних вишукувань, а також невиконання техн!чних умов при веденн! буд!вельно-монтажних роб!т, особливо в зимовий пер!од.
МОСТИ ТА ТУНЕЛ1: ТЕОР1Я, ДОСЛЩЖЕННЯ, ПРАКТИКА_
Сьогоднi в нашш кра1ш рiзнi спецiалiзованi пiдприeмства в основному займаються поставкою iмпортних машин i обладнання по закрш-ленню i стабшзаци рiзних груш1в для тдви-щення несучо! спроможносп основ будiвель i споруд. На даний час е багато машин з рiзними показниками для рiзних варiантiв закрiплення грунтiв при 1Х реконструкцп i будiвництвi.
В наступних 2017-2018 роках плануеться ш-дйом розвитку основних напрямкiв народного господарства. В цьому плат одним iз перспек-тивних й економiчних напрямюв е використан-ня в^чизняно1 техшки i обладнання, якi б вщ-повiдали технологiям закрiплення грунтiв ме-ханiзованими способами для пiдсилення основ будiвель i споруд й забезпечили б зниження трудовитрат i економда матерiальних ресурсiв.
Мета
Приклади аваршних станiв основ фундамен-тiв, будiвель i споруд в Укрш'ш свщчать про те, що властивостi лесових просадочних грунтiв i особливо !х поведiнка пiд навантаженням i при замочуванш недостатньо вивченi. Тому доско-нале вивчення особливостей структури лесових порщ е ключем до виршення само! проблеми закрiплення грунтiв. Ршення ще1 проблеми i е метою даного дослщження, що дае можливють досягти вщповщного прогресу в розробщ ефек-тивних методiв закрiплення лесових трунив. Це дасть змогу шдвищити надiйнiсть будiвництва i виключити можливють руйнування зведених на цих грунтах iнженерних будiвель i споруд.
Методика
Огляд i аналiз механiзованих способiв за-крiплення лесових грунтiв, тзнання глибини i природи !х просадочносп дае можливiсть роз-робляти iнженернi методи i технологiчнi спо-соби виконання робiт по !х закршленню.
В теперiшнiй час цi методи в основному зводяться до фiзико-технiчноl дп на нестiйку специфiчну структуру лесових грунтiв в транс-формаци !х в стiйкий недеформований стан. При цьому виходячи iз суп мехашзму просадки, спецiалiсти прагнуть пiдвищити щiльнiсть лесового грунту i збiльшити мiцнiсть контактiв мiж мшеральними частинками.
Найбiльш розповсюдженими способами за-крiплення просадочних грунтiв е наступи [1-3]:
- поверхневе ущiльнення важкими трам-бiвками;
- влаштування грунтових подушок;
- глибинне ущiльнення попередшм замо-чуванням;
- глибинне ущiльнення грунтовими палями;
- витрамбовування котлованiв;
- ущшьнення пiдводними вибухами;
- термiчна обробка грунту;
- струменевi цементащя;
- способи хiмiчного закрiплення (цементащя, силшатизащя, смолiзацiя, бiтумiзацiя, глишзащя).
Першi чотири способи включенi в дiючi ДБН [2] та iншi нормативнi документи i широко застосовуються в практицi будiвництва.
Вс способи виконуються за допомогою спещальних технологiй, машин i обладнання. Для визначення грунтових умов i конструкцш зданiй та споруд на просадочних грунтах доста-тньо широко використовуеться прорiзка просадочних грунтiв палями й опорами з метою за-безпечення мшмальних осадок.
Недолiком деяких способiв е вплив динам> чних дш на близько розмiщенi споруди.
Ущшьнення лесового грунту енерпею вибу-ху [4-7] ефективне при освоенш нових терито-рiй. Вибухами ущшьнюються великi об'еми грунту з використанням пробурених свердло-вин, в яю розмiщують вибуховi речовини. Конструкци зарядiв можуть бути рiзними. При цьому заряди потрiбно розмiщувати над лесо-вими грунтами у водонасиченi або обводнеш грунти.
Одним iз способiв закршлення лесових гру-нтiв е термiчне закрiплення [8]. Дослiдженнями встановлено, що при температурi вище +400 °С лес втрачае сво! просадочнi властивосп i пере-творюеться в суглинок. Технолопчна послщов-нiсть операцiй наступна: в свердловиш розмi-щують форсунку, через яку насосом подають паливо iз повiтрям. В стволi свердловини запа-люють факел, який протягом певного часу створюе в лесовому груш! обпалення. При го-рiння факела температура в свердловиш скла-дае ид +400 °С до +600 °С.
При такiй температурi через деякий час створюеться мiцний (Я > 1 МПа) обпалений масив дiаметром до 3 м з граничною температурою +400 °С. Щд дiею високо1 температури спостер^аеться обпалювання i спiкання мше-
МОСТИ ТА ТУНЕЛ1: ТЕОР1Я, ДОСЛЩЖЕННЯ, ПРАКТИКА
ратв, а на контактах мiж окремими частинками формуються мщш фазовi контакти кристатза-цiйного типу, стшю по вiдношенню до дп води. В результатi пiдвищуеться мiцнiсть лесового грунту i вiн стае непросадочним.
Одним iз прогресивних методiв закрiплення лесових грунтiв е метод розрядно^мпульсно1 технологи [9, 10], суть якого полягае в наступ-ному: свердловину, яку заповнили мiлко зерни-стим бетоном або цементним розчином, оброб-ляють серiею високовольтних електричних ро-зрядiв. При цьому виникае електрогiдравлiчний ефект, в результатi якого формуеться тшо палi або кореня анкера, цементуеться та ущшьню-еться навколишнiй грунт. Початковий дiаметр свердловини у 130...300 мм в результат ди серп розрядiв може бути збшьшений, в залежнос-н вiд енерги, яка подаеться в свердловину, i гiдрогеологiчних умов територи бiльше нiж в 2 рази фундаменту. В результат навколишнi грунти утрамбовуються, знижуеться !х порис-тють в зонi ди ударного iмпульсу. Динамiчнi ди, що виникають в процес формування поза зоною обробки, незначш i не впливають на конструкци. Лшвщувати просадочнiсть лесового грунту можливо при використанш грунтових подушок iз непосадочного грунту [11-13]. В цьому випадку котлован тд споруду, що прое-ктуеться, виконують в лесовш основi нижче на 2 м вщмпки закладання тдошви фундаменту. Викопаний грунт пошарово (по 0,3.0,5 м) ук-ладаеться в котлован з трамбуванням кожного шару катками або вiброкотками типу УШгошах УМ 115Б з робочою частотою вщ 31 до 36 Гц i вiдцентровою силою вiд 163 до 261 кН. Причо-му щшьшсть сухого грунту досягае 16,8 кН/м3, а вологого - вiд 17,3 до 20,0 кН/м3 [14, 15].
Технолопя струменево1 цементаци закрш-лення грунпв була розроблена в тому чи^ i в Украш в два останш десятирiччя [10]. Ця тех-нологiя виконуеться високонапiрним струме-нем цементного розчину, який виходить тд високим тиском iз моштора, розмiщеного на нижньому кiнцi бурово1 колони i обертаючого-ся навколо свое1 вiсi. В результатi в грунтовому масивi формуються палi дiаметром 0,6.1,0 м з грунтобетону iз високими протифшьтрацшни-ми характеристиками i достатнiми мiцнiсними властивостями. При цьому цементащя основ досягае високого рiвня технолопчносн та еко-номiчноl ефективносп, оскiльки здiйснюеться
високошвидкiсне закрiплення основ грунтоце-ментними палями.
Ущiльнення грунту на глибиш до 25 м i б> льше проводять набивними палями [3]. Технолопя !х виготовлення полягае в наступному: в грунт забивають металевi палi (труби iз закри-тим кiнцем), виконуеться часткове ущшьнення грунту i зниження просадочносп леса, який ро-змшений по довжинi труби. Пiсля виконання робiт труби виймають, а в отримаш свердловини трамбуеться грунт з невеликою кшьюстю води. Довжина труби вибираеться, виходячи з проходження лесово1 посадочно1 товщини. В результан одержуемо палю, яка сво1м кшцем опираеться на непросадочний грунт.
Просадку багатьох типiв лесових грунпв можливо зменшити за допомогою методу сил> катизаци [10]. Сутнiсть цього методу полягае в наступному: в грунт через перфоровану трубу подають розчин силшату натрда разом з розчином хлористого кальщю, або спочатку розчин силшату натрiю, а поим - розчин хлористого кальщю.
При з'еднанш обох розчишв в порах проса-дочного грунту створюеться водонерозчинний гель кремшево1 кислоти, який цементуе грунт i робить його непросадочним.
Закрiплення грунпв можна здiйснювати смолами [9]. Суть методу полягае у введенш в грунт високомолекулярних оргашчних сполук типу карбамщних, фенолформальдегiдних та iнших синтетичних смол в сумiшi з твердника-ми - кислотами, кислими солями.
Через певний час в результан взаемоди з твердниками смола полiмеризуеться. Час геле-утворення складае 1,5.2,5 години, повне змщ-нення вщбуваеться пiсля двох дiб. Смолiзацiя ефективна в сухих i водо насичених шсках с коефiцiентом фiльтрацil Кф = 0,5...25 м/добу.
Мiцнiсть закршленого грунту, що досягаеться, коливаеться в межах 1.5 МПа i залежить в основному вiд концентрацil смоли в розчиш. Органiзацiя робiт аналопчна силiкатизацil, але треба нагрiвати смолянисту речовину. Радiус закрiпленоl зони складае 0,3.1,0 м i залежить вщ коефiцiента фiльтрацil Кф. Метод вщно-
ситься до дорогих i неекономiчних.
Всi перерахованi методи мають достатньо обмежений рiвень застосування, оскшьки пот-ребують спецiального обладнання, великих ма-терiальних витрат та енергп. Крiм того, техно-
МОСТИ ТА ТУНЕЛ1: ТЕОР1Я, ДОСЛ1ДЖЕННЯ, ПРАКТИКА_
логи закрiплення rpyHTiB е достатньо складни-ми.
Тому велике значення мають дослiдження, особливо в просадочних грунтах, по ïx укрш-ленню з використанням не тшьки зволоження, а i меxанiзмiв для поверхневого yщiльнення грунту укочуванням i вiбрацiею [13-16].
Результати
Як вщомо, при великих об'емах вщсипае-мих земляних споруд грунт ущшьнюють способом пошарового укочування. При цьому шари грунту товщиною 15.20 см укочують легкими котками (вагою 3...5 т), а товщиною 30...40 см - тяжкими (вагою 10.12 т) [16].
Для зменшення об'емiв робiт i пiдвищення ефективносп укочування грунт yщiльнюють при оптимальнш вологостi. Суть методу поля-гае в наступному. Бyдiвельними нормами рег-ламентуеться нормативна щiльнiсть сухого
грунту споруди pH [2].
Потiм при рiзнiй вологостi грунту, з якого вщсипаеться споруда, проводиться стандартне ущшьнення i будуеться графiк залежностi щшьносп сухого грунту вiд вологостi при данш (стандартнiй) роботi yщiльнення. Оптимальна волопсть вiдповiдае максимальнiй щiльностi сухого грунту при данш фшсованш робот yщi-льнення.
В сучасних умовах найбшьше розповсю-дження отримали однобарабаннi кyлачковi са-моxiднi вiбрацiйнi котки типу Vibromax VM 132, HAMM 3516, ATLAS 1140. Вони мають масу вщ 14000 до 15750 кг, навантаження на переднш мiст 8000.9300 кг, на задш колеса -6000.6450 кг.
З метою визначення характеру ущшьнення грyнтовоï подушки вiброкотком Vibromax VM 115D в умовах Черкаського бyдiвельного об'екту було виконано дослiдне ущшьнення грунту на вщмггщ — 8,200 , а поим шару зворо-тноï засипки по смyзi з розмiрами 7,0^25,0 м до рiвнi - 7,900.
З даноï дослiдноï дiлянки було вибрано про-би для визначення щiльностi скелету грунту шсля його yщiльнення з оптимальною волопс-тю.
Кiлькiсть проходок котка по дшянщ досль джувано1' грунтово1' подушки становить 12 ра-зiв. Пiсля yщiльнення грунту в зонах було во-
брано по 2 проби на р!вн! —7,900 та дв! проби на р!вн! — 8,200 на щ!льн!сть та волог!сть з од-н!е! зони в середин! ущ!льнювального шару. Методом р!жучого к!льця визначено щ!льн!сть вологого грунту п!сля ущшьнення грунтово! подушки.
На основ! анал!зу в!д!браних проб на воло-г!сть грунту було встановлено, що на досл!дн!й д!лянц! з в!дм!ткою — 8,200 волопсть ущ!льне-ного грунту становить Ж = 0,146 , а на дшянщ з в!дм!ткою — 7,900 - 0,127.
Результати дослщження показують, що щ!льн!сть скелету грунту рй на в!дм!тц! — 7,900 становить 1,86.1,87 г/см3, а на в!дм!т-ц! — 8,200 - 1,75.1,76 г/см3, що задовольняе проектному значенню ущшьнення грунту зво-ротно! засипки котловану ра = 1,70 г/см3 при 12 проходах в!брокотка [17-19].
З метою перев!рки р!вном!рност! ущшьнення грунт!в по глибин! було проведено контро-льне динам!чне зондування ущ!льнено! д!лянки за допомогою пенетрометра ДПТ-4 [20]. Результати зондування св!дчать про р!вном!рне ущ!льнення грунт!в по глибин!, а к!льк!сть уда-р!в на кожн! 10 см занурення зонда складае не менше н!ж 10 удар!в, що експериментальним шляхом п!дтверджуе проектне значення щ!ль-ност! скелету грунту ра = 1,70 г/см3.
Таким чином, за результатами контрольного геотехн!чного обстеження дано! досл!дно! д!ля-нки можна зробити наступний висновок: як!сть ! стан грунт!в, а також ступ!нь !х ущ!льнення в!дпов!дае вимогам затвердженого проекту ! нормативних документ!в. При цьому к!льк!сть проходжень в!брокотка повинна бути не менше 10 раз!в для досягнення оптимально! вологост! ущ!льненого грунту Ж = 0,150 .
З в!дм!тки — 8,200 з ц!лого грунту було в!-д!брано проби для визначення ф!зико-механ!чних властивостей грунту в природному стан!.
Анал!з результат!в дослщження показав, що щ!льн!сть скелету рй грунту на в!дм!тц! — 8,200 в природному стан! становить 1,61.1,62 г/см3, а природна волопсть грунту становить Ж = 0,084.
К!льк!сть води необх!дна для зволоження 1
3
м грунту до оптимально! вологост! становить:
Мости та тунелк теорiя, дослщження, практика, 2016, № 9
МОСТИ ТА ТУНЕЛ1: ТЕОР1Я, ДОСЛ1ДЖЕННЯ, ПРАКТИКА
P
Q =-(W - W ) =
^ 1 + W опт
356,85 -(0,15 -0,084) = 21,73 т,
1 + 0,084
де P - маса ущшьненого шару грунту в котло-ваш.
P = ^кот^шаруРгрунту = 610• 0,30-1,95 = 356,85 т.
Враховуючи площу котловану, кшьюсть води на 1 м2 ущiльненого шару товщиною 0,3 м становить 36 л/м2.
Були проведеш також геотехнiчнi досл> дження ущшьнення грунтово! подушки на вщ-мггщ —7,900 , що вщсипалась з грунту природ-но! вологостi, складеного у вiдвал поблизу бу-дiвельного майданчику з подальшим зволожен-ням та ущiльненням. Проби були вщбраш з шурфiв, виконаних тсля ущiльнення засипки на вщмггщ — 7,300 .
Як слщуе з аналiзу результатiв визначення фiзико-механiчних властивостей грунту першо-го шару ущшьнення, щшьшсть скелету грунту коливасться в допустимих межах i в середньо-му складае 1,87 г/см3. Середне значення воло-гостi грунта в пробах складае W = 0,120. За результатами розрахунюв та динамiчного зондування в мюцях вщбору проб грунту можна стверджувати, що ущшьнення при наявнш вологост^ меншiй за оптимальну, яка становить 0,15, можна проводити i при меншш вологостi.
В результат геотехнiчного монiторингу ви-конання ущшьнення грунтово! подушки котловану на вщмггщ — 7,600 встановлено, що щшьшсть скелету грунту коливаеться в допустимих межах i в середньому складае 1,89.1,91 г/см3. Середне значення вологосп груштв в пробах складае W = 0,1243. За результатами розрахунюв та динамiчного зондування в мюцях вщбору проб грунту можна стверджувати, що ущшьнення при наявнш вологосп, меншш за оптимальну, яка становить 0,15, також можна проводити i при меншш вологосп.
В результат геотехшчних дослщжень ущь льнення грунтово! подушки котловану на вщм> тщ — 7,300 встановлено, що щшьшсть скелету грунту коливаеться також в допустимих межах i в середньому складае 1,75.1,90 г/см3. Середне значення вологосп грунтв в пробах складае W = 0,106 . Таким чином, можна стверджувати,
що ущшьнення при наявнш вологосп, меншш за оптимальну, можна проводити i при меншш вологосп.
Вс подальшi дослщження ущшьнення грун-тово! подушки на вщм^ках — 7,000 ; — 6,700 ;
— 6,400; — 6,100; — 5,800; — 5,500; — 5,350 дозволили зробити висновки, що отримаш при попередшх експериментах, значення щшьносп вщповщають проектним величинам.
Геотехшчш дослщження ущшьнення вирiв-нюю чого шару гранульованого шлаку на вщ-мггку — 5,200, показали, що щшьшсть скелету шлакового шару знаходиться в межах, передба-чених проектом.
Додатково в процес дослщжень було проведено компресшш випробування грунту для визначення його деформацшних характеристик.
Випробування наданих параметрiв характеристик проводились для ущшьненого шару по-тужшстю 0,9 м (по двi проби з кожного - всьо-го 6 проб грунту на вщмггках — 5,500 ; — 5,800 ;
— 6,100).
Значення модуля деформаци грунту задано-го стану на iнтервалi тиску вщ 0,1 до 0,2 МПа становить 10,12 МПа, не iнтервалi вiд 0,2 до 0,3 МПа - 22, 25 МПа.
Модуль деформаци для шару грунтово! подушки, що знаходиться нижче, можна вважати таким же, оскшьки перевiрка рiвномiрностi ущiльнення грунтово! подушки при проведенш контрольного динамiчного зондування масиву за допомогою пенетрометра ДПТ-2 показало, що подушка ущшьнена рiвномiрно, а кшьюсть ударiв на кожнi 10 см занурення зонда складае не менш шж 25 ударiв та збшьшуеться з глиби-ною занурення, що вщповщае отриманому в лабораторн модулю деформаци грунту.
Крiм того, було виконано визначення пито-мого зчеплення та кута внутршнього тертя грунту при його випробуванш на мщшсть при зрiзi згiдно ДСТУ Б.В. 2.1-4-96, котрi при вологост W = 0,13 складають:
- питоме зчеплення грунту с=0,53.0,61 МПа;
- кут внутршнього тертя ф =51.61 град.
Висновки
Таким чином, детальш геотехшчш обсте-ження дано! будiвельноï дiлянки з використан-ням вiброкотка Vibromax VM -115 D, дозволи-
© П. А. Донченко, В. М. Коновал, I. О. Пономаренко, 2016
МОСТИ ТА ТУНЕЛ1: ТЕОР1Я, ДОСЛ1ДЖЕННЯ, ПРАКТИКА_
ли зробити висновок, що яюсть i стан грунпв, а також стутнь !х ущшьнення вщповщае вимо-гам затвердженого проекту i нормативних до-кументiв. При цьому кшьюсть проходжень вiб-рокотка по кожнш грунтовiй смузi повинна бути не менше 10 разiв для досягнення вологосп ущшьненого грунту менше Ж = 0,150, що е оптимальним показником для даного типу грунту. За результатами розрахунюв та динамiчно-го зондування в мiсцях вiдбору проб грунту встановлено, що ущшьнення при наявнш вологосп, меншш за оптимальну, яка становить
0.15. можна проводити i при меншiй И величиш i це дае можливiсть отримати позитивш показ-ники по ущшьненню слабких водонасичених грунтiв. Крiм того, за результатами контрольного геотехшчного дослщження дано1 ущшь-нено1 подушки можна зробити наступи уза-гальнення: якiсть i стан грунтiв, мщнють та де-формативнi характеристики, а також стушнь !х ущiльнення вщповщае вимогам, затвердженим в проектi i нормативних документах на грантовi споруди даного типу [2]. Стан ущшьненого ма-сиву грунтово1 подушки забезпечуе И необхщну стiйкiсть i надшнють на час експлуатаци споруди.
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ
1. Уплотнение просадочных грунтов [Текст] / Под общ. ред. В. И. Крутова. - Москва : Стройиздат, 1974. - 207 с.
2. ДБН В.2.1-10-2009. Основи та фундаменти споруд. Основш положения проектування. З1 змь нами №1 1 №2 [Текст]. - Надано чинносп 200907-01. - Ки!в : М1нрегюнбуд Укра1ни, 2009. -107 с.
3. Справочник геотехника. Основания, фундаменты и подземные сооружения [Текст] / Под ред. В. А. Ильичева и Р. А. Мангушева. - Москва : АСВ, 2014. - 728 с.
4. Ефремов, Э. И. Справочник по взрывным работам [Текст] / Э. И. Ефремов, А. А. Вовк. - Кш'в : Наукова думка, 1983. - 328 с.
5. Вовк, А. А. Применение энергии взрыва для ликвидации просадочных свойств лессовых грунтов [Текст] / А. А. Вовк, В. Г. Кравец, Л. И. Демещук. -В книге : Использование энергии взрыва в народном хозяйстве. - Ки1в : Наукова думка, 1970. Ч. 3, - С. 142-145.
6. Литвинов, И. М. Глубинное укрепление и уплотнение просадочных грунтов [Текст] / И. М. Литвинов. - Ки!в : Буд1вельник, 1969. -184 с.
7. Методические рекомендации по уплотнению просадочных грунтов гидровзрывным способом. [Текст] - Киев : НИИСК, 1980. - 76 с.
8. Зоценко, М. I. 1нженерна геолопя. Мехашка грунпв, основи та фундаменти : пщручник [Текст] / М. Л. Зоценко, В. I. Коваленко, А. В. Яковлев та rnmi. - Полтава : ПолтНТУ, 2004. -568 с.
9. Конюхов, Д. С. Строительство городских подземных сооружений мелкого заложения. Специальные работы : учебное пособие для вузов [Текст] / Д. С. Конюхов. - Москва : Архитекту-ра-С, 2005. - 304 с.
10. Харитонов, В. А. Подземные здания и сооружения промышленного и гражданского назначения [Текст] / В. А. Харитонов. - Москва : Ассоциация строительных вузов, 2008. - 256 с.
11. Яковлев, А. В. Особливосп проектування, будь вництва, експлуатаци будiвель i споруд на ле-совому групп та зсувонебезпечнш територи Украши [Текст] / А. В. Яковлев, Ю. Л. Винни-ков. - Кшв : НМК ВО, 1992. - 252 с.
12. Винников, Ю. Л. Експериментальш дослщження ашзотропп лесового суглинку в межах грун-тово! подушки [Текст] / Ю. Л. Винников // - Зб. наук. праць ПНТУ. - 2002. - Вип. 10. - С. 44-49.
13. Лопан, Р. М. Взаемозв'язок фiзико-механiчних характеристик грунпв пщаних подушок з параметрами !х укочування [Текст] : автореф. дис. канд. техн. наук : 05.23.02 / Лопан Р. М; ОДАБА. - Одеса, 2012. - 24 с.
14. Винников, Ю. Л. Математичне моделювання укочування розкривних порщ [Текст] / Ю. Л. Винников, Р. М. Лопан // - Зб. наук. праць ПДАБА. - Дшпропетровськ : ПДАБА, 2011. - С. 83-88.
15. Руководство по проектированию оснований зданий и сооружений [Текст] - Москва : НИИОПС им. Н. М. Гераванова, 1978. - 375 с.
16. Суворов, Д. Г. Об ударном взаимодействии рабочего органа трамбующих машин с грунтом [Текст] / Д. Г. Суворов / Известия вузов. Строительство, - 2000. - №7-8. - С. 102-107.
17. Харченко, М. О. Оцшка неоднорщносп ущшь-нених грунпв штучних основ [Текст] : автореф. дис. канд. техн. наук : 05.23.02. / Харченко М. О; ПолтНТУ. - Полтава, 2010. - 23 с.
18. Heibrock G. On predicting of vibrocompactoin performance using numerical models / G. Heibrock, S. Kebler, T. Triantarullidis // Proc. of 14th European Conf. on Soil Mechanics and Geotech-nical Engineering. - Madrid, 2007. - pp. 13231327.
19. Pak A. Behavior of dry and saturated soils under impact load during dynamic compaction / A. Pak, H. Shanir, A. Ghassemi // Proc. of 16th Intern
Мости та тунелк теорiя, дослщження, практика, 2016, № 9
МОСТИ ТА ТУНЕЛ1: ТЕОР1Я, ДОСЛ1ДЖЕННЯ, ПРАКТИКА_
Conf. on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering. - Osaka, 2005. - pp. 1245-1248.
20. Zotsenko M. Modern practice of determination of strength characteristics of cohesive soils by penetration method / M. Zotsenko, Y. Vynnykov, A.
Yakovlev // Proc. of XlVth Danube - European Conf. on Geotechnical Eng. - Bratislava: Slovak University of Technology, 2010. - pp. 245-253.
П. А. ДОНЧЕНКО1, В. М. КОНОВАЛ2, И. А. ПОНОМАРЕНКО3*
1 Кафедра «Промышленное и гражданское производство», Черкасский государственный технологический университет, ул. Шевченко, 460, Черкассы, Украина, 18006, тел. +38 (047) 273 02 79, эл. почта vponomarenko@ua.fm,
ORCID 0000-0002-8408-1092
2 Кафедра «Промышленное и гражданское производство», Черкасский государственный технологический университет, ул. Шевченко, 460, Черкассы, Украина, 18006, тел. +38 (096) 364 91 93, эл. почта vponomarenko@ua.fm,
ORCID 0000-0002-6740-6617
3* Кафедра «Промышленное и гражданское производство», Черкасский государственный технологический университет, ул. Шевченко, 460, Черкассы, Украина, 18006, тел. +38 (047) 273 02 79, эл. почта vponomarenko@ua.fm, ORCID 0000-0003-4296-3975
ИССЛЕДОВАНИЕ И ВЫБОР ОПТИМАЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ МЕХАНИЗИРОВАННЫХ СПОСОБОВ ЗАКРЕПЛЕНИЯ ЛЕССОВЫХ ГРУНТОВЫХ ОСНОВАНИЙ
Цель. На данном этапе развития строительных технологий необходимо выполнять поиск, выбор и модернизацию вариантов технических и технологических решений использования серийных установок и оборудования для закрепления и стабилизации лессовых грунтов оснований зданий и сооружений механизированными способами в условиях Украины. Методика. Для решения проблемы укрепления лессовых грунтов путем укатки и определения параметров укрепления проведены натурные исследования путем построения графика зависимости сухого грунта от влажности при стандартной работе уплотнения. С целью проверки равномерности уплотнения грунтов по глубине проведено контрольное динамическое зондирование уплотненных участков с помощью пенетрометрии. Результаты. Детальные геотехнические обследования строительного участка с использованием виброкатка VibroMax VM-115D, позволили определить, что качество и состояние грунтов, а также степень их уплотнения соответствует нормативным показателям. При этом количество проходок виброкатка по каждой грунтовой полосе должна быть не меньше 10 раз для достижения влажности уплотненного грунта меньше оптимальной величины. Научная новизна. Расчеты и динамическое зондирование в местах отбора проб грунта установлено, что уплотнение при данной влажности, меньшей оптимальной, можно проводить и при меньшей ее величине и это дает возможность получить положительные показатели по уплотнению слабых водонасыщенных грунтов. Практическая значимость. Предложенные подходы по определению прочности и деформационных характеристик, а также степеней их уплотнения, отвечаютпроектным и нормативным документам.
Ключевые слова: закрепление лессовых грунтов; метод виброукатывания; прохождение виброкатка; плотность грунта; оптимальная влажность; динамическое зондирование
P. A. DONCHENKO1, V. M. KONOVAL2, I. О. PONOMARENKO3*
1 Department of Industry and Civil Construction, Cherkassy state Technological University, 460 Shevchenko Str., Cherkassy, Ukraine, 18006, tel. +38 (047) 273 02 79, e-mail vponomarenko@ua.fm , ORCID 0000-0002-8408-1092
2 Department of Industry and Civil Construction, Cherkassy state Technological University, 460 Shevchenko Str., Cherkassy, Ukraine, 18006, tel. +38 (096) 364 91 93, e-mail vponomarenko@ua.fm, ORCID 0000-0002-6740-6617
3* Department of Industry and Civil Construction, Cherkassy state Technological University, 460 Shevchenko Str., Cherkassy, Ukraine, 18006, tel. +38 (047) 273 02 79, e-mail vponomarenko@ua.fm, ORCID 0000-0003-4296-3975
RESEARCH AND CHOOSE THE BEST OPTIONS OF MECHANIZED METHODS OF LOESS SOILS BASES FIXING
Purpose. At this stage of construction development necessary to perform the search and selection of options for upgrading of technical and technological solutions for using serial installations and equipment for the strengthening
© П. А. Донченко, В. М. Коновал, I. О. Пономаренко, 2016
Мости та тунелк теорiя, дослщження, практика, 2016, № 9
МОСТИ ТА ТУНЕЛ1: ТЕОР1Я, ДОСЛ1ДЖЕННЯ, ПРАКТИКА_
and stabilization of loess soils buildings and structures by mechanized means in terms of Ukraine. Methodology. To solve the problem of strengthening loess soils by rolling and determination of their compaction were conducted field researches by construction of dry soil plot from humidity at the standard operation with the object of check the uniformity of soil compaction on the depth the control dynamic sounding of areas using compacted penetrometers. Findings. Detail geotechnical survey of the construction site using vibroroller VIBROMAX VM-115D allow to determine that the quality and condition of the soils and the degree of their compaction meet to specification indexes. The number of vibroroller passes for each soil stripe must be at least tenth times to achieve of the compacted soil humidity less that optimal value. Originality. The calculations and dynamic sounding in the site of soil sampling taking found that seal in the presence of humidity is less than optimal and can be conducted at a lower value and it is an opportunity to get good results in compaction weak saturated soils. Practical value. The approaches to determine the strength and deformation characteristics, and the degree of compaction, which respond to project and specification documents.
Keywords: consolidation of loess soils; vibrorolling method; passing of vibroroll; soil density; optimum humidity; dynamic sounding
REFRENCES
1. Uplotnenieprosadochnyhgruntov [Seal of subsidence soils]. Moscow, Stroyizdat Publ., 1974. 207 p.
2. DBN V.2.1-10-2009. Osnovy ta fundamenty sporud. Osnovni polozhennya proektuvannya. Zi zminamy №1 i №2. [State Standard V.2.1-10-2009 Bases and foundations of buildings. The main provisions of the design. With the changes №1 and №2]. Kyiv, Minrehionbud Ukrayiny Publ., 2009. 107 p.
3. Spravochnik geotehnika. Osnovanija, fundamenty i podzemnye sooruzhenija [Handbook of geotechnics. Bases, foundations and underground structures]. Moscow, ASV Publ., 2014. 728 p.
4. Efremov Э. Y. Spravochnik po vzryvnym rabotam [Explosive works guide]. Kiev, Scientific Thought Publ., 1983. 328 p.
5. Vovk A. A. Primenenie energii vzryva dlja likvidacii prosadochnyh svojstv lessovyh gruntov [Use of explosion energy to eliminate the loosening properties of loess soils. In the book: Using the Explosion Energy in the National Economy]. Kiev, Scientific Thought Publ., 1970. Part 3, pp. 142 -145.
6. Lytvynov Y. M. Glubinnoe ukreplenie i uplotnenie prosadochnyh gruntov [Deep strengthening and seal of subsidence soils]. Kiev, The Builder Publ., 1969. 184 p.
7. Metodicheskie rekomendacii po uplotneniju prosadochnyh gruntov gidrovzryvnym sposobom [Methodological recommendations for compaction of subsidence soils by hydraulic and explosive method]. Kiev, NYYSK Publ., 1980. 76 p.
8. Zotsenko M. I. Inzhenerna heolohiya. Mekhanika hruntiv, osnovy ta fundamenty [Engineering geology. The mechanics of soils, bases and foundations]. Poltava, PoltNTU Publ., 2004. 568 p.
9. Konyukhov D. S. Stroitel'stvo gorodskih podzemnyh sooruzhenij melkogo zalozhenija. Special'nye raboty [Construction of urban underground structures of shallow contour interval. Special works]. Moscow, Arkhytektura-S Publ., 2005. 304 p.
10. Kharytonov V. A. Podzemnye zdanija i sooruzhenija promyshlennogo i grazhdanskogo naznachenija [Underground buildings of industrial and civil buildings purpose]. Moscow, Association of Construction Universities Publ., 2008. 256 p.
11. Yakovlev A. V. Osoblyvosti proektuvannya, budivnytstva, ekspluatatsiyi budivel' i sporud na lesovomu hrunti ta zsuvonebezpechniy terytoriyi Ukrayiny [Features of design, construction and operation of buildings and structures in loess soil and landslides in Ukraine]. Kiev, NMK VO Publ., 1992. 252 p.
12. Vynnykov Yu. L. Eksperemental'ni doslidzhennya anizotropiyi lesovoho suhlynku v mezhakh hruntovoyi podushky [Experimental researches of loess loam anisotropy soil within the pillow]. Zbirnyk naukovykh prats PNTU. [Proc. of Poltava National Technical University], 2002, issue 10, pp. 44-49.
13. Lopan R. M. Vzayemozv"yazok fizyko-mekhanichnykh kharakterystyk hruntiv pishchanykh podushok z parametramy yikh ukochuvannya [The relationship of the physical and mechanical characteristics of soils from sand pillows with parameters of roleling]. Avtoref. dys. kand. tekhn. Nauk, 05.23.02. [Proc. of Odessa State Academy construction and Architecture], 2012. 24 p.
14. Vynnykov Yu. L. Matematychne modelyuvannya ukochuvannya rozkryvnykh porid [Mathematical modeling of overburden rocks reeling]. Zbirnyk naukovykh prats PHASA. [Proc. of Dnieper State Academy of Construction and Architecture], 2011, pp. 83-88.
МОСТИ ТА ТУНЕЛ1: ТЕОР1Я, ДОСЛ1ДЖЕННЯ, ПРАКТИКА_
15. Rukovodstvo po proektirovaniju osnovanij zdanij i sooruzhenij [Guidelines for the design of buildings and structures foundations]. Moscow, NIIOPS named after N. M. Geravanov Publ., 1978. 375 p.
16. Suvorov D. H. Ob udarnom vzaimodejstvii rabochego organa trambujushhih mashin s gruntom [On the shock interaction of the working body of the ramming machines with soil]. Proceedings of universities. Building, 2000. №7-8, pp. 102-107.
17. Kharchenko M. O. Otsinka neodnoridnosti ushchi-l'nenykh hruntiv shtuchnykh osnov [Assessment of compacted soils artificial bases heterogeneity]. Avtoref. dys. kand. tekhn. Nauk, 05.23.02. [Proc. of Poltava National Technical University], 2010. 23 p.
18. Heibrock G., Kebler S., Triantarullidis T. On predicting of vibrocompactoin performance using numerical models. Proceedings of 14th European Conf. on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering. Madrid, 2007. pp. 1323-1327.
19. Pak A., Shanir H., Ghassemi A. Behavior of dry and saturated soils under impact load during dynamic compaction. Proceedings of 16th Intern Conf. on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering. Osaka, 2005. pp. 1245-1248.
20. Zotsenko M., Vynnykov Y., Yakovlev A. Modern practice of determination of strength characteristics of cohesive soils by penetration method. Proceedings of XlVth Danube - European Conf. on Geotechnical Eng. -Bratislava: Slovak University of Technology, 2010. pp. 245-253.
Стаття рекомендована до публ1кацИ д.т.н.,проф. З. Я. Бл1харсъким (Украта), д.т.н.,
доц. О. Л. Тютъктим (Украта).
Надшшла до редколеги 12.08.2016.
Прийнята до друку 26.09.2016.
