Уплотнение грунта вибрацией

Эксперименты показывают, что вибрация оказывает сильное влияние только на несвязные грунты и, следовательно, этим способом их можно эффективно уплотнять. Практика подтверждает такой вывод.

Уплотнение песка в толще может осуществляться с помощью метода виброфлотации, предложенного Штайерманом. В этом случае применяют механизм, который отчасти напоминает гигантскую вибробулаву типа используемой для виброуплотнения бетонной массы. Он представляет собой цилиндр диаметром 15 дюймов и длиной 82 дюйма, внутри которого расположен электромотор, вращающий со скоростью 1800 об/мин небольшой внутренний цилиндр, размещенный с некоторым эксцентрицитетом по отношению к первому. Этот эксцентрик создает вибрацию. При помощи шлангов, присоединенных к внешнему цилиндру, к его верхнему и нижнему концам подается под давлением вода, позволяющая вести размыв грунта в обоих направлениях. Весь механизм опускается в грунт с укосины крана. По мере того как он погружается в грунт, струи воды разрыхляют песок вокруг цилиндра, а вибрация переводит его в колебательное движение. О возникающем при этом уплотнении песка свидетельствует образование на поверхности грунта кратера. В кратер последовательно подают песок. Эта процедура повторяется, когда «виброфлот» извлекается из толщи на поверхность. В результате создается весьма плотное песчаное ядро, вокруг которого песок находится также в плотном состоянии.

Как было установлено, этот механизм работает удовлетворительно в относительно чистых песках. Он, очевидно, неэффективен для пылеватых песков, возможно, из-за того, что повторная консолидация в результате вибрации менее проницаемого грунта не может происходить достаточно быстро после его взрыхления струями воды под напором. Следовательно, в случае пылеватых песков лучших результатов можно ожидать при использовании песчаных свай, которые формуются при ударном воздействии.

На практике трудно успешно сочетать влияния вибрации и укатки при уплотнении насыпного материала. Пневмокатки являются наиболее действенным средством для уплотнения больших масс песка в насыпях. Песок — единственный тип грунта, который возможно эффективно уплотнить вибрацией. В то же время размещение между вибратором и грунтом пружинящих элементов любого типа, включая пневматические шины, способствует, вероятно, погашению вибрации. Большая часть энергии вибрации будет тогда гаситься этими элементами, не уплотняя грунт. Это предсказание сбылось, когда одно из предприятий пыталось безуспешно объединить вибратор с тяжелым катком на шинах. Вместе с тем было проведено несколько успешных экспериментов с вибраторами, установленными на металлической платформе, иногда плоской, но обычно искривленного очертания у краев, чтобы она не зарывалась при перемещении в песок. Небольшие установки такого типа с вибратором, имеющим один эксцентрик, успешно использовали в шт. Мичиган для уплотнения обратной засыпки из песка за подпорными стенками. Установка несколько большего масштаба (весом 3300 фунтов) была разработана предприятием «Виброверкен». На ней устанавливается вибратор с двумя эксцентриками, который может быть, когда это необходимо, наклонен, что обеспечивает самопродвижение всей установки, имеющей вид платформы-саней.

Вибраторы такого рода, возможно, весьма полезны для уплотнения песков на участках, недоступных для более тяжелого оборудования. С другой стороны, уплотнение песка на больших площадях и в больших массах в насыпях, вероятно, более экономично производить при меньшем числе приложений нагрузок (проходок) с помощью тяжелого катка.

Несколько более скромные результаты были получены при попытках уплотнить полностью водонасыщенные пески в толще естественных отложений с помощью детонации от взрывов, проводимых в скважинах.