12. TECHNOLOGIA I KONTROLA ZAGĘSZCZENIA GRUNTÓW W NASYPACH

DROGOWYCH.

DEF. ZAGĘSZCZALNOŚCI- zdolność gruntu do osiągania maksymalnych gęstości objętościowych szkieletu
gruntowego.

Zagęszczalność związana jest ze wskaźnikiem różnoziarnistości

U=d60/d10. Grunty uważa się za

różnoziarnisty gdy U > 5. Grunty w przedziale od 3

-

5 są nieźle zagęszczalne. Gdy U<3 są kłopoty z

zagęszczeniem a poniżej 2 jest ono praktycznie niemożliwe.

1. TECHNOLOGIA ZAGĘSZCZANIA GRUNTÓW

1.1 CEL ZAGĘSZCZANIA NASYPÓW

•

Wyeliminowanie osiadania gruntu, które mogłoby wystąpić w czasie eksploatacji lub zmniejszenie ich
do wielkości dopuszczalnej.

•

Większa odporność gruntu na ścinanie. Podczas zagęszczania wzrasta kąt tarcia wewnętrznego „Φ”
oraz kohezja „c”. Ostatecznie zagęszczone skarpy są bardziej stateczne, a podłoże ma wyższą nośność.

•

Mniejsze odkształcenia gruntu-po zagęszczeniu wzrasta moduł odkształcenia gruntu i moduł
sprężystości. W efekcie ugięcie podłoża pod wpływem obciążenia są mniejsze.

•

Większa odporność na niszczące działanie wody. Zagęszczony grunt jest mniej przepuszczalny i
zmniejsza się kapilarne podciąganie wody. Grunt posiada mniej wolnych przestrzeni i mniej chłonie
wodę, więc jest mniej wrażliwy na zmiany wilgotności.

Każda warstwa gruntu po rozłożeniu, powinna być jak najszybciej zagęszczona. Warstwę gruntu należy

zagęszczać od krawędzi w kierunku osi nasypu. Grubość warstwy, którą zagęszcza się oraz liczbę przejść zaleca
się określić doświadczalnie dla każdego rodzaju gruntu i typu sprzętu.

1.2 GRUBOŚĆ WARSTWY GRUNTU

Próbne zagęszczenie wykonuje się na poletku o minimalnej powierzchni 300m

2

, które powinno być wykonane

na terenie oczyszczonym z gleby. Grunt układa się pasmami o szerokości 3,5-4,5m każde. W każdym pasie
poszczególne warstwy gruntu powinny mieć inną grubość, lecz wszystkie muszą się mieścić w granicach
właściwych dla danego sprzętu zagęszczającego. Wilgotność gruntu powinna być równa optymalnej. Grunt

ułożony na poletku według powyższych zasad powinien być następnie zagęszczony, a po każdej serii przejść
sprzętu należy określić wskaźniki zagęszczenia. Oznaczenie wskaźnika zagęszczenia należy wykonać w co
najmniej 4 punktach poletka, z których co najmniej 2 powinny umożliwić ustalenie wskaźnika zagęszczenia w
dolnej części warstwy. Na podstawie porównania uzyskanych wyników zagęszczenia z wymaganiami z Tablicy 1
należy dokonać wyboru sprzętu i ustalić potrzebną liczbę przejść oraz grubość warstwy rozkładanego gruntu.

Tablica 1 „Minimalne
wartości wskaźnika
zagęszczenia gruntów
w nasypach.”

1.3 WILGOTNOŚĆ GRUNTU

Wilgotność gruntu w czasie zagęszczania powinna być równa wilgotności optymalnej ± 5% jej wartości.

Jeśli wilgotność naturalna gruntu jest niższa od wilgotności optymalnej o więcej niż -5% jej wartości, to
wilgotność gruntu trzeba zwiększyć przez dodanie wody. Jeżeli natomiast jest wyższa od wilgotności optymalnej
o ponad +5% jej wartości to grunt należy osuszyć w sposób mechaniczny, chemiczny lub wykonać drenaż z
warstwy gruntu przepuszczalnego.

1.4 WYMAGANIA DOTYCZĄCE ZAGESZCZENIA

Zagęszczenie warstwy należy określić za pomocą oznaczenia wskaźnika zagęszczenia lub porównania

pierwotnego i wtórnego modułu odkształcenia. Badanie zagęszczenia na podstawie porównania pierwotnego i
wtórnego modułu odkształcenia, należy stosować tylko do gruntów gruboziarnistych, dla których nie jest
możliwe określenie wskaźnika zagęszczenia Is.

Jeśli badania wykażą, że zagęszczenie warstwy nie jest wystarczające, to Wykonawca jest zobowiązany
spulchnić warstwę, doprowadzić grunt do wilgotności optymalnej i ponownie zagęścić. Jeżeli powtórne
zagęszczenie nie zmieni wartości wskaźnika zagęszczenia to Wykonawca powinien usunąć warstwę i wbudować
nowy materiał, o ile Inżynier nie pozwoli na wznowienie próby prawidłowego zagęszczania warstwy.

1.5 SPRZĘT DO ZAGĘSZCZANIA

•

walec stalowy (statyczny)

•

walec wibracyjny

•

walec okołkowany

•

walec ogumiony

•

płyta wibracyjna do zagęszczania w trudno dostępnych miejscach

2. KONTROLA ZAGESZCZENIA GRUNTÓW W NASYPACH.

Zagęszczenie każdej warstwy powinno być kontrolowane nie rzadziej niż:

•

jeden raz w trzech punktach odcinka na 5000m2 warstwy, w przypadku określenia wartości Is,

•

jeden raz w trzech punktach odcinka na 2000m2 warstwy w przypadku określenia pierwotnego i
wtórnego modułu odkształcenia.

2.1 BADANIA

2.1.1 BADANIE WILGOTNOŚCI

Wpływ wilgotności na zagęszczenie gruntu ocenia się na podstawie badania Proctora. Grunt osiąga
maksymalne zagęszczenie dla wilgotności optymalnej. Gdy wilgotność wzrasta to woda pozwala na lepsze
ułożenie ziaren gruntu. Natomiast po przekroczeniu w

opt

ziarna gruntu są rozpychane

przez wodę i zajmuje ich miejsce. Przeciwdziała to ścisłemu ułożeniu.

2.1.2 BADANIE SONDĄ SD-10 (rozw. SONDA STOZKOWA WBIJANA LEKKA SD-10 )

Badanie polega na wbijaniu sondy z żerdziami zakończonymi końcówką stożkową w
zagęszczony grunt. Sonda wbijana jest na zasadzie wykorzystania ciśnienia sprężonego
powietrza. Ubijak podnosi się na stałą wysokość i spada wbijając sondę coraz głębiej.
parametrem sondowania jest liczba uderzeń potrzebna do zagłębienia żerdzi o 10cm.
Żerdź posiada podziałkę co 10cm, co ułatwia liczenie

W tym badaniu wyznaczany jest stopień zagęszczenia

I

D

- Jest to stosunek zagęszczenia w występującego stanie naturalnym do zagęszczenia

maksymalnego

I

D

= 0,071 + 0,429 * log N

10

gdzie: N

10

– ilość uderzeń młota na każde 10cm zagłębienia sondy

I

D

≤ 0,33 grunt luźny

0,33 <I

D

≤ 0,67 średnio zagęszczony

0,67 < I

D

≤ 0,8 zagęszczony

I

D

≥ 0,8 bardzo zagęszczony

Na podstawie I

D

można ocenić wskaźnik zagęszczenia I

S

:

I

S

=

0,818

0, 958 0,174

D

I

−

2.1.3 BADANIE LEKKĄ PŁYTĄ DYNAMICZNĄ

Za pomocą tego badania możemy wyznaczyć dynamiczny moduł odkształcenia E

vd

.

E

vd

= 1,5 * r * б / s

gdzie: r- promień płyty; r=150mm, б - naprężenie w podłożu pod płytą; Б=0,1Mpa s- średnia amplituda
odkształcenia [mm]

Im mniejsze odkształcenie „s” tym większy dynamiczny moduł odkształcenia, co za tym idzie-większy wtórny
moduł odkształcenia.

Ubijak udarowy opuszczany jest z pewnej wysokości na prowadnicy. Zagłębienie płyty mierzone jest jako
powracająca fala akustyczna do geofonu. Metoda ta wykorzystuje zjawisko elastycznych odkształceń podłoża
gruntowego pod wypływem dynamicznego naprężenia б.

Badanie w bardzo łatwy i szybki sposób pozwala określić, czy dane podłoże
ma odpowiednią nośność. Badanie jednego punktu na danym odcinku trwa
np. 2min. Oznacza to, że łatwo znaleźć miejsca, gdzie wymagania nie są
spełniony. Nowoczesne płyty mają wbudowany GPS, który pozwala na
dokładne określenie współrzędnych. Badanie płytą nie wymaga pojazdu
obciążającego, więc można używać go w miejscach trudno dostępnych.

Niestety lekka płyta dynamiczna nie jest badaniem normowym w Polsce,
natomiast jest np. w Niemczech. Płytą można wykonywać badania tylko jako
badanie pomocnicze. Normowym badaniem jest badanie VSS, które jest
niestety trudne. Po pierwsze badanie jest czasochłonne, zajmuje 1-2h w
jednym miejscu w zależności od powierzchni, którą badamy. Aby je
przeprowadzić potrzebne jest odciążenie (wozidłem lub walcem), więc
wstrzymywana jest praca sprzętu.

2.1.4 BADANIE PŁYTĄ STATYCZNĄ VSS

I

o

= E

2

/E

1

Wskaźnik odkształcenia

E

2

– moduł wtórny odkształcenia, E

1

- moduł pierwotny odkształcenia

Wskaźnik odkształcenia I

o

nie powinien być większy niż:

•

żwiry, pospółki, piaski

I

o

≤ 2,2 przy I

S

≥ 1,0

I

o

≤ 2,5 przy I

S

≤ 1,0

•

grunty spoiste (pyły, gliny, iły)

I

o

≤ 2,0

•

grunty spoiste różnoziarniste

I

o

≤ 3,0

•

narzuty kamienne i rumosze

I

o

≤ 4,0

Całościowej oceny cech nośności warstwy gruntu dokonuje się na podstawie pomiaru wtórnego modułu
odkształcenia E

2

za pomocą badania VSS płytą o średnicy 300mm. Wartość E

2

wyznacza się dla przyrostu

obciążenia od 0,25MPa do 0,35MPa wg. wzoru:

E

2

=

3

4

p D

s

⋅ ∆ ⋅

⋅∆

D-średnica płyty [mm]

Δp- przyrost obciążenia [Mpa],

Δs- przyrost odkształcenia [mm]