Katedra Inżynierii Wodnej i Geotechniki
Metody Wzmacniania Gruntów Podłoża Budowlanego
Zagęszczanie gruntu
Zagęszczanie gruntu
Zadaniem zagęszczenia jest zmniejszenie porowatości gruntu w wyniku:
" wibracji:
metoda wałowania wibracyjnego,
wibroflotacji,
" impulsów:
metoda ciężkiego ubijania,
metoda wybuchów.
Ze względu na różne właściwości gruntów, stosuje się różne metody w celu uzyskania
odpowiedniego ich zagęszczenia, w zależności od energii, sposobu jej przekazania, a także
rodzaju gruntu i jego wilgotności.
Uzyskanemu zagęszczeniu przy zadanej wilgotności odpowiadają parametry geotechniczne
zapewniające odpowiednią nośność i odkształcalność podłoża.
Zagęszczanie gruntu
Tabela 1. Rodzaje oddziaływań i maszyn do zagęszczania
Rodzaj Maszyny do zagęszczania
oddziaływania
Statyczne walce gładkie, okołkowane, kołowe i ogumione; ciągnione i
samojezdne; ciągniki gąsiennicowe i kołowe
Wibracyjne płyty wibracyjne (samobieżne, ciągnione), walce wibracyjne
(gładkie, okołkowane, na kołach ogumionych), wibratory wgłębne
Udarowe ubijaki swobodne i spadajÄ…ce (grawitacyjne), ubijaki elektryczne i
spalinowe, ubijaki pneumatyczne
Hydromechaniczne i miotacze wodne, Å‚adunki wybuchowe
wybuchowe
Zagęszczanie. Wałowanie statyczne.
Obciążenie statyczne powoduje odkształcenie podłoża
gruntowego w wyniku procesu przemieszczenia ziarn i
czÄ…stek gruntu.
Po wyparciu i sprężeniu powietrza oraz po wyparciu
wody z porów - ziarna i cząstki gruntu przejmują
obciążenie.
W wyniku przemieszczenia czÄ…stek i ziarn twardych
gruntu zachodzi niszczenie słabszych cząstek i ziarn 
proces zasadniczo nieodwracalny.
Rys. 1. Proces zagęszczania przy
oddziaływaniu statycznym:
a) przemieszczanie ziarn gruntu,
b) siły działające na ziarna.
Zagęszczanie. Wałowanie statyczne.
Walce statyczne:
Głębokość oddziaływania wynosi od 10 do 50 cm w zależności od:
rodzaju gruntu i jego wilgotności,
typu i masy walca,
liczby przejazdów walca ślad po śladzie.
Muszą posiadać dużą masę w celu uzyskania założonych efektów zagęszczania.
Niewielka głębokość zagęszczania znacznie ogranicza zakres ich zastosowania.
Zwiększenie głębokości zagęszczania jest możliwe przez odpowiedni dobór wymiarów
wału walca  głównie jego średnicy i szerokości.
Zagęszczanie. Wałowanie statyczne.
Walce statyczne gładkie  zastosowanie:
roboty drogowe  stosowane do prac końcowych, których celem jest uzyskanie
równej i gładkiej powierzchni przy niewielkiej głębokości zagęszczenia,
roboty ogólnobudowlane  do zagęszczania podsypek pod fundamenty:
piaskowych, żwirowych i tłuczniowych (wciskanie tłucznia w podłoże gruntów
spoistych),
dogęszczanie górnych warstw nasypów zagęszczanych sprzętem wibracyjnym,
zagęszczanie warstw gruntów spoistych wbudowywanych w nasypy
specjalistyczne, np. rdzenie i ekrany zapór, warstwy uszczelniające składowisk
odpadów (najodpowiedniejsze walce okołkowane lub walce ogumione).
Zagęszczanie. Wałowanie statyczne.
Typ walca do zagęszczania podłoża i warstw w nasypach powinien być dobrany, w
zależności od:
rodzaju robót,
rodzaju i wilgotności gruntu;
Grubość warstw zagęszczanych w nasypach (w zależności od rodzaju gruntu i maszyn
zagęszczających), przyjmuje się orientacyjnie lub dokładnie ustala na podstawie próbnego
zagęszczania na poligonie doświadczalnym (badawczym), przygotowanym bezpośrednio na
budowie.
Zagęszczanie. Wałowanie statyczne.
Zagęszczanie gruntu występuje wtedy, gdy każda część gruntu zagęszczanego przechodzi
kilka cykli odkształcenia (e" 2 cykle)  każdy cykl obejmuje odkształcenia w co najmniej
dwóch różnych kierunkach. Przy takim obciążeniu ziarna i cząstki gruntu klinują się
wzajemnie i pionowe obciążenie statyczne tego układu nie może zmienić.
Wystarczy jednak zmienić kierunek działania siły z pionowego na poziomy, a wtedy
ziarna i cząstki przemieszczą się w inną stronę, zmieniając porowatość gruntu.
W przypadku walców ogumionych oddziaływanie na podłoże zależy od:
masy walca,
liczby kół,
ciśnienia w oponach.
Zmniejszenie ciśnienia w oponie walca powoduje zmniejszenie ciśnienia na styku z
gruntem, (zwiększa się powierzchnia oddziaływania), a tym samym uzyskuje się zmianę
(zmniejszenie) głębokości zagęszczania.
Zagęszczanie. Wałowanie statyczne.
Walce statyczne
Rozmieszczenie Obciążenie na
Konstrukcje
Rodzaj napędu Element roboczy elementów jednostkę długości
specjalne
roboczych wału
samojezdny wał gładki jednoosiowy do zagęszczania
walce lekkie
p < 250 kN/cm
skarp
walce średnie
p = 250 ÷
dwuwałowy
450 kN/cm
dwuosiowy
wał okołkowany
walce ciężkie
ciÄ…gniony
p = 450 ÷
650 kN/cm
kompaktory
walce b. ciężkie
wał ożebrowany
p > 650 kN/cm
trzywałowy
dwuosiowy
wał ogumiony
Rys. 2. Klasyfikacja walców statycznych
trzyosiowy
wał kombinowany
stalowy i
podział ze względu na wspólne
ogumiony
charakterystyczne cechy lub sposób działania
oraz sposób napędu
Zagęszczanie. Wałowanie statyczne.
Tabela 2.
Orientacyjne wartości grubości warstw zagęszczanych i liczba przejść maszyn o działaniu statycznym
Rodzaj gruntu
Rodzaj sprzętu zwały rumosze żwiry i po spółki iły, gliny, piaski
rumosze żwiry i pospółki piaski
zagęszczającego kamieniste gliniaste gliniaste gliniaste
h n h n h n h n h n h n h n
Samobieżne walce 0,20-
- 0,20-0,30 3-5 0,20-0,30 3-5 4-5 0,15-0,20 4-5 0,15-0,25 4-5 - -
statyczne gładkie 0,30
Samobieżne walce
- - - - - 0,25-0,30 4-6 0,25-0,30 4-6 0,30-0,40 4-6
statyczne szerokokołkowe
Statyczne walce
- - - - - - - - - 0,15-0,2 7-9
przyczepne okołkowane
Statyczne walce 0,20-
- - - 6-8 0,20-0,30 4-5 0,20-0,30 4-5 0,20-0,30 4-5
przyczepne ogumione 0,25
0,15-
Spycharki gÄ…siennicowe - - - 10-15 0,15-0,25 7-9 0,15-0,25 7-9 0,15-0,25 6-10
0,25
Zgarniarki ciężkie
- - - 0,2-0,3 8-12 0,3-0,4 6-8 0,30-0,40 6-8 0,20-0,30 6-8
samobieżne
h  grubość warstwy do zagęszczenia, [m]; n  liczba przejść sprzętu zagęszczającego po 1 śladzie
Zagęszczanie. Metody wibracyjne.
Zagęszczanie gruntu metodą wibracyjną polega na przenoszeniu drgań mechanicznych
wywołanych przez wibrator na masę gruntową.
Drgania gruntu zmniejszają opór tarcia wewnętrznego między poszczególnymi
ziarnami i czÄ…stkami  grunt zachowuje siÄ™ jak  ciecz .
Ziarna i cząstki gruntu przezwyciężają opór tarcia wewnętrznego, ślizgają się po
ziarnach sąsiednich oraz przesuwają pod działaniem siły ciężkości i nadawanego
pędu do miejsc pustych w masie gruntowej i układają się szczelnie obok siebie.
Uzyskany wynik  grunt zagęszczony, w którym mniejsze ziarna i cząstki wypełniają
pory między ziarnami większymi.
Zagęszczanie. Metody wibracyjne.
Zalety wibracyjnego sposobu zagęszczenia podłoża gruntowego:
zwiększenie zakresu wartości sił działających na podłoże,
zmniejszenie wartości kąta tarcia wewnętrznego w trakcie zagęszczania
podłoża, co wpływa na skuteczność działania maszyny,
wykorzystanie zjawisk rezonansu w układzie dynamicznym maszyna-
podłoże,
uzyskanie dużych przyspieszeń drgań, co wpływa na proces zagęszczania.
Zagęszczanie. Metody wibracyjne.
Czynniki mające wpływ na wibracyjne zagęszczenie gruntów:
Skład granulometryczny i wskaz
nik różnoziarnistości.
Zawartość cząstek pylastych  grunty niespoiste, zawierające > 5% cząstek pylastych,
zagęszczają się wibracyjnie gorzej niż grunty bez tych cząstek (większe zagęszczenie
uzyskuje siÄ™ metodÄ… ubijania).
Grubość ziarn  dla gruntów o grubszym uziarnieniu uzyskuje się większe wartości
porowatości minimalnej.
Wskaz
nik różnoziarnistości  wzrost U powoduje zmniejszenie porowatości minimalnej,
grunt zagęszcza się lepiej.
Kształt i stopień obtoczenia ziarn.
Grunty o ziarnach kulistych i gładkich mają mniejszą porowatość minimalną niż grunty o
ziarnach ostrokrawędzistych i nieobtoczonych. W celu uzyskania porowatości minimalnej
dla gruntu o ziarnach obtoczonych potrzebne jest mniejsze przyspieszenie wibracji niż
dla gruntu o ziarnach ostrokrawędzistych.
Wilgotność gruntu.
Jest jednym z najważniejszych czynników wpływających na zagęszczenie.
Najlepiej wibracyjnie zagęszcza się grunt w przy wilgotności optymalnej. Przy małej
wilgotności, w przypadku oddziaływania dużych sił kapilarnych, zagęszczenie gruntów
jest najtrudniejsze.
Zagęszczanie. Metody wibracyjne.
Czynniki mające wpływ na wibracyjne zagęszczenie gruntów:
Amplituda drgań.
Dobiera się w zależności od: uziarnienia, wilgotności, sił tarcia między cząsteczkami,
kształtu ziarn gruntu. Ze zwiększeniem średniej wielkości ziarn, podobnie jak ze
zmniejszeniem wilgotności, powinna wzrastać amplituda drgań. Amplituda drgań
powinna być także większa przy ziarnach ostrokrawędzistych niż przy ziarnach
obtoczonych.
Amplituda drgań nie może być zbyt duża, gdyż przy zagęszczaniu cząstki gruntu
przemieszczają się chaotycznie, co w rezultacie może powodować rozluz
nienie siÄ™
zagęszczonej masy gruntu. Dopuszczalna wartość amplitudy dla gruntów niespoistych
powinna wynosić 0,3-0,4 mm.
Wpływ amplitudy na zagęszczenie gruntów nie jest jednoznacznie wyjaśniony, przyjmuje
się, że wzrost amplitudy powoduje zmniejszenie porowatości gruntu.
Częstotliwość drgań.
Powinna być uzależniona od amplitudy drgań, celem zapewnienia niegasnącego
charakteru drgań. Zwiększeniu częstotliwości drgań powinno odpowiadać zmniejszenie
amplitudy. NajmniejszÄ… porowatość otrzymuje siÄ™ przy czÄ™stotliwoÅ›ci 22÷33 Hz.
Zagęszczanie. Metody wibracyjne.
Czynniki mające wpływ na wibracyjne zagęszczenie gruntów:
Przyspieszenie drgań.
Główny czynnik wpływający na zagęszczenie gruntu. Stałe przyspieszenie drgań
powoduje, że zagęszczenie gruntu pozostaje stałe, niezależnie od tego, czy
przyspieszenie to uzyskano w wyniku zmian amplitudy czy też częstotliwości drgań.
Grunty wilgotne wykazują wzrost zagęszczenia ze wzrostem przyspieszenia drgań.
A
atwiejsze zagęszczenie przy większym przyspieszeniu drgań spowodowane jest
znacznym zmniejszeniem się tarcia wewnętrznego między ziarnami gruntu. Przy tym
samym przyspieszeniu drgań, większy stopień zagęszczenia uzyskuje się dla piasków
drobnych niż grubych.
Obciążenie statyczne.
Wpływ obciążenia statycznego na zagęszczenie wibracyjne zależy od: uziarnienia
gruntu, przyspieszenia drgań, częstotliwości i amplitudy drgań.
Wzrost obciążenia statycznego powoduje konieczność zwiększenia przyspieszenia
wibracji potrzebnego do uzyskania maksymalnego zagęszczenia (wzrost częstotliwości
lub amplitudy drgań).
Wpływ obciążenia na wibracyjne zagęszczenie jest większy w przypadku gruntów
wilgotnych niż suchych. Grunty niespoiste przy wilgotnoÅ›ci okoÅ‚o (0,3÷0,5)wopt
zagęszczają się najtrudniej.
Zagęszczanie. Metody wibracyjne.
Czynniki mające wpływ na wibracyjne zagęszczenie gruntów:
Czas wibracji.
Zagęszczenie gruntu zwiększa się ze wzrostem czasu wibracji. Czas wibracji potrzebny
do osiągnięcia maksymalnego zagęszczenia zależy od: uziarnienia gruntu, wilgotności
gruntu, obciążenia i zastosowanej metody zagęszczania.
Czas potrzebny do uzyskania minimalnej porowatości gruntu o uziarnieniu 0,7-1,0 mm
powinien zasadniczo wynosić ponad 15 min; czas ten zależy od amplitudy i rodzaju
gruntu.
Energia zagęszczania.
Zagęszczenie gruntu metodą wibracyjną (zagęszczanie powierzchniowe) zależy od
przekazywanej energii. Ze wzrostem energii wzrasta zagęszczenie.
Zagęszczanie. Metody wibracyjne. Wałowanie wibracyjne.
walce wibracyjne oddziaływają jednocześnie statycznie i dynamicznie na podłoże - zwiększając
efektywność zagęszczania,
elementem roboczym jest wał, który dzięki układowi wymuszającemu porusza się ruchem
drgającym, działając w sposób dynamiczny na zagęszczane podłoże,
wydajność walców wibracyjnych o podobnym ciężarze przy zagęszczaniu gruntów jest kilkakrotnie
większa od wydajności walców statycznych, dzięki większej prędkości wałowania oraz większych
głębokościach zagęszczania gruntu,
oddziaływanie ciężkich walców wibracyjnych w gruntach niespoistych sięga około 2,0 m,
walce wibracyjne najefektywniej zagęszczają grunty niespoiste; stosuje się je również do
zagęszczania narzutu kamienistego i rumoszy oraz zagęszczania gruntów spoistych (walce
wibracyjne szerokostopowe),
przy zagęszczeniu sprzętem wibracyjnym, górna część warstwy jest mniej zagęszczona niż dolna,
wymaga to dodatkowego zagęszczenia górnej części warstwy np. walcem statycznym.
Zagęszczanie. Metody wibracyjne. Wałowanie
wibracyjne.
Walce wibracyjne
Rodzaj napędu Liczba osi Liczba wałów wibracyjnych
Rodzaj wałów
samojezdny jednoosiowe gładkie
jednowałowe
przyczepne
jednowałowe
z własnym
okołkowane
napędem
ciÄ…gniony dwuosiowe
(ręczne)
dwuwałowe
z własnym
napędem
ożebrowane
trzyosiowe
dwuwałowe
wibracyjne
w układzie
ogumione
tandem
czterowałowe
dwuosiowe
samojezdne
Rys. 3. Klasyfikacja walców wibracyjnych
podział w zależności od cech
konstrukcyjno-eksploatacyjnych
Zagęszczanie. Metody wibracyjne. Wałowanie wibracyjne.
Tabela 3. Orientacyjne wartości grubości warstw zagęszczanych i liczba przejść sprzętu ubijającego
i wibracyjnego
Rodzaj gruntu
Rodzaj sprzętu
zwały rumosz żwiry i pospółki iły, gliny, piaski
rumosze żwiry i pospółki piaski
zagęszczającego
kamieniste gliniaste gliniaste gliniaste
h n h n h n h n h n h n h n
PÅ‚yta ubijak na koparce 0,50-0,70 3-4 0,50 3-4 0,50 3 - - 0,40 3-4 0,3 4-5 0,30-0,40 4-5
Ubijaki spalinowe - - - - 0,20-0,40 3-4 0,15-0,35 3-4 0,10-0,30 4-5 0,10-0,30 4-5 0,10-0,30 4-5
Zagęszczarki wibracyjne
- - - - - - 0,2-0,50 3-5 - - - - 0,2-0,3 6-8
lekkie
Zagęszczarki wibracyjne
- - - - 0,60-1,00 2-4 0,50-0,80 3-4 - - - - - -
kroczÄ…ce
Walce wibracyjne
- - - - 0,20-0,50 2-4 0,15-0,30 3-5 - - - - - -
samobieżne gładkie
Walce wibracyjne
0,65-0,90 3-4 0,65-0,90 3-4 0,50-0,80 2-3 0,40-0,20 3-5 0,65-0,90 3-4 0,40-0,50 3 - -
przyczepne gładkie
Przyczepne walce
- - - - - - 0,40-0,60 3-5 0,30-0,40 4-6 0,30-0,45 4-6 0,35-0,40 4-6
wibracyjne szeroko-kołkowe
h  grubość warstwy do zagęszczenia, [m]; n  liczba przejść sprzętu zagęszczającego po 1 śladzie
Zagęszczanie. Metody wibracyjne. Zagęszczarki płytowe.
W zagęszczarkach płytowych elementem oddziałującym bezpośrednio na
podłoże jest stalowa płyta robocza, wprawiana w drgania przez zespół
wymuszajÄ…cy wibracjÄ™.
Ze względu na nieznaczną masę własną zagęszczarek, oddziaływanie dynamiczne
odgrywa tu dominujÄ…cÄ… rolÄ™.
Kształt oraz wymiary płyty mają istotny wpływ na uzyskiwane efekty eksploatacyjne
maszyny. Wymiary płyty są dobierane w zależności od:
siły wymuszającej zespołu wibracyjnego,
rodzaju prac, które maszyna ma wykonywać.
Dobór płyt zagęszczarek ze względu na skuteczność zagęszczania zależy od:
kształtu płyty,
powierzchni płyty,
częstotliwości drgań,
zainstalowanej mocy.
Średni nacisk płyt wynosi od 15 do 25 kPa. W celu uzyskania większej
głębokości zagęszczania należy stosować zagęszczarki o małej
częstotliwości (< 45 Hz), dużej mocy (> 7 kW) oraz o powierzchni Spł > 0,4 m2.
Zagęszczanie. Metody wibracyjne. Zagęszczarki płytowe.
Zastosowanie zagęszczarek płytowych:
warstwowe zagęszczania gruntów niespoistych w poziomie i na stokach,
układanie przewodów kanalizacyjnych i wodociągowych,
zagęszczanie zasypek gruntowych,
zagęszczanie podbudów piaskowych oraz tłuczniowych,
zagęszczanie miejsc trudno dostępnych  małe wymiary i niewielki ciężar
(łatwo nimi manewrować).
Zagęszczanie. Metody wibracyjne. Zagęszczarki płytowe.
Zagęszczarki płytowe
y
ródło napędu Układ dynamiczny Przemieszczenie poziome
Zespół wymuszający
jednomasowy
zagęszczarki
silnik elektryczny
wibrator kołowy
samobieżne
silnik spalinowy
wibrator o drganiach
zagęszczarki
kierowanych
ciÄ…gnione
mieszany  silnik
dwumasowy
wibrator o drganiach
spalinowy i zagęszczarki
złożonych
hydrauliczny doczepiane
wibrator o drganiach
zagęszczarki
niesymetrycznych
wbudowane
złożony
Rys. 4. Klasyfikacja zagęszczarek płytowych
Zagęszczanie. Metody wibracyjne wgłębne.
Zagęszczenie wgłębne polega na zniszczeniu luz
nej struktury gruntu i
następnie zwiększeniu stopnia upakowania ziarn i cząstek.
Grunty nasycone  zniszczenie struktury występuje w postaci upłynnienia;
wibracja powoduje natychmiastowe zwiększenie ciśnienia wody w porach, co
znacznie zmniejsza wytrzymałość gruntu na ścinanie. Po rozproszeniu
ciśnienia porowego cząstki i ziarna układają się szczelniej niż w stanie
pierwotnym, a więc występuje zagęszczenie.
Grunty nienasycone  upłynnienie nie występuje, zagęszczenie jest wynikiem
wyciskania powietrza z porów.
Zagęszczanie. Metody wibracyjne wgłębne. Wibroflotacja.
1 - silnik hydrauliczny,
2 - mimośród,
3 - ostrze stożkowe,
4 - wylot wody wpłukującej,
5 - skrzydełka z blachy,
6 - przegub,
7- wyloty przewodów
elastycznych,
8 -zaczep do podwieszania na
haku żurawia (koparki),
9 - górne wyloty wody
Rys. 7. Schematyczny przebieg wibroflotacji :
a) schemat zespołu wibrowpłukującego, b) zagłębienie wibroflotu,
c) najgłębsze położenie - zagęszczanie, d) formowanie słupa;
Zagęszczanie. Metody wibracyjne wgłębne. Wibroflotacja.
Metoda polega na wpłukiwaniu w grunt na żądaną głębokość specjalnego
wibratora (wibroflotatora), w dolnej części zaopatrzonego w element wzbudzający
drgania poziome.
Parametry wibratora:
Å›rednica 0,35÷0,45 m,
długość do 5,0 m,
masa 2,5÷3,5 t,
amplituda drgań do 25 mm,
czÄ™stotliwość 30÷50 Hz,
strefa oddziaływania 1,5 do 5,0 m od jego osi (zależy od rodzaju gruntu i
mocy urzÄ…dzenia).
Zagęszczanie. Metody wibracyjne wgłębne. Wibroflotacja.
Drgający wibroflotator przy udziale płuczki wodnej pod ciśnieniem do 0,8 MPa, zagłębia
siÄ™ w grunt z prÄ™dkoÅ›ciÄ… 1÷2 m/min na wymaganÄ… gÅ‚Ä™bokość. W czasie zagÄ™szczania
podnosi się wibroflotator z prędkością około 0,3 m/min przy zamkniętym dolnym
wypływie wody i otwartym górnym. W trakcie zagłębiania podawana jest zasypka.
Punkty wibroflotacji rozmieszcza się w siatce trójkątów równobocznych.
Głębokość zagęszczania może dochodzić do 50 m.
Wibroflotator nie zagęszcza górnej warstwy podłoża (około 0,5 m)  powinna być ona
zagęszczona inną metodą.
Rys. 6. Rozmieszczenie punktów wibroflotacji w
układzie siatki trójkątów równobocznych
Zagęszczanie. Metody wibracyjne wgłębne. Wibroflotacja.
Rys. 8. Schemat wibroflotu [Keller]
Zagęszczanie. Metody wibracyjne wgłębne. Wibroflotacja.
Rys. 9.
Etapy wykonywania
zagęszczenia metodą
wibroflotacji [Keller]
" Zagłębianie. Drgający wibrator, przy udziale płuczki wodnej, pogrąża się w grunt do planowanej
głębokości. Drobne frakcje gruntu są przy tym wynoszone na powierzchnię przez wypływającą wodę.
Po osiągnięciu planowanej głębokości zmniejsza się dopływ wody.
" Zagęszczanie. Wykonuje się od dołu do góry. Strefa oddziaływania wibratora osiąga średnicę do 5 m.
Przyrost zagęszczenia poznaje się po zwiększonym poborze prądu przez wibrator.
" Wypełnianie. Wokół wibratora tworzy się lej na skutek osiadania gruntu, który wypełnia się materiałem
dowiezionym lub rodzimym. Zasyp stanowi do 10% zagęszczanej objętości.
" Zakończenie. Po wykonaniu wibroflotacji poziom roboczy wyrównuje się, następnie dodatkowo
zagęszcza wibratorem powierzchniowym.
Zagęszczanie. Metody wibracyjne wgłębne. Wibrowymiana.
Cel  wzmocnienie słabych gruntów spoistych, które nie poddają się zagęszczeniu
własnemu.
Wzmocnienie polega na uformowaniu w nich kolumn z zagęszczonego kruszywa
w postaci zespołu wielkośrednicowych pali tłuczniowych, przejmujących część
obciążenia działającego na grunt (nie na ich całkowitym zagęszczeniu).
W niektórych gruntach spoistych i mieszanych, zależnie od stopnia nasycenia ich
wodą, poziome wibracje i rozpychanie na boki mogą również prowadzić do ich
zagęszczenia  efekt składowy wzmocnienia podobny jak przy wibroflotacji.
Zalety kolumn:
wzmacniają podłoże,
ułatwiają i przyspieszają odprowadzenie wody gruntowej  sprzyjają
konsolidacji,
charakteryzują się dużą sztywnością i wytrzymałością na ścinanie.
Zagęszczanie. Metody wibracyjne wgłębne. Wibrowymiana.
Dobre efekty w gruntach o zawartości frakcji iłowej do 2% i pylastej do 15%:
w gruntach spoistych znaczny udział frakcji pylasto-ilastych powoduje
wytłumienie wibracji.
uziarnienie gruntu podłoża i zasypki ma wpływ na wyniki zagęszczania.
Wydajność metody:
zależy od wyjściowego stopnia zagęszczenia gruntu oraz parametrów
wibratora,
od 20 do 60 m3/h,
czas pracy na jednym stanowisku (dla powyższej wydajności), przy
zagÄ™szczaniu gruntu na gÅ‚Ä™bokość 10,0 m, waha siÄ™ w granicach 15÷60 min.
Zagęszczanie. Metody wibracyjne wgłębne. Wibrowymiana.
Ogólne zasady wykonywania metody:
Gruboziarniste kruszywo podawane jest do górnego zasobnika
wibratora wyposażonego w śluzę wlotową. Wewnątrz wibratora
kruszywo przesuwane jest za pomocą sprężonego powietrza w
kierunku otworu wylotowego przy ostrzu.
Wibrator jest zawieszony i porusza się wzdłuż prowadnicy
jednostki gąsienicowej, która dodatkowo może go dociskać.
Kruszywo wypływające pod ostrzem wibratora w fazie jego
podciągania jest następnie zagęszczane i rozpychane na boki
przy powrocie i docisku wibratora.
W wyniku posuwisto-zwrotnego trybu pracy wibratora
formowane są kolumny z kruszywa, które współpracują z
gruntem w przenoszeniu obciążenia.
Rys. 11. Schemat wibroflotu do wibrowymiany [Keller]
Zagęszczanie. Metody wibracyjne wgłębne. Wibrowymiana.
1. Przygotowanie. Podczepiony od
Rys. 12. Etapy wibrowymiany
masztu wibrator śluzowy ustawia
[Keller]
siÄ™ w oznaczonym punkcie za
pomocÄ… jednostki gÄ…sienicowej,
która jest podpierana
hydraulicznie. Pojemnik na
kruszywo jest zaopatrywany
przez Å‚adowarkÄ™.
2. Napełnianie. Pojemnik z
kruszywem jest wciÄ…gany na
maszt i opróżniany przez śluzę
do zasobnika w rurze
prowadzącej. Po zamknięciu
śluzy kruszywo przemieszcza się
przy udziale sprężonego
powietrza w kierunku wylotu
w ostrzu
3. Zagłębianie. Wibrator rozpycha i penetruje w grunt do przewidzianej głębokości, przy udziale wypływu
powietrza i docisku maszyny podstawowej.
4. Budowanie. Budowanie kolumny następuje ruchem posuwisto-zwrotnym. Podciąganiu wibratora
towarzyszy wypływ kruszywa w zwolnioną przestrzeń pod ostrzem, wspomagany sprężonym
powietrzem. Powrót powoduje rozpychanie i zagęszczanie kruszywa.
5. Zakończenie. Po wykonaniu kolumn należy dodatkowo zagęścić powierzchniowo dno wykopu i
ewentualną podsypkę pod fundamentem lub warstwę wyrównawczą usypaną na powierzchni roboczej.
Zagęszczanie. Metody impulsowe.
Sposób oddziaływania urządzenia zagęszczającego na podłoże i charakter zmian
naprężeń w gruncie, ma istotny wpływ na rezultaty procesu zagęszczania.
Analiza oddziaływań dynamicznych wykazują, że maksymalne naprężenia oraz
duży stopień zagęszczania uzyskuje się przy impulsowym (udarowym) działaniu
siły na zagęszczane podłoże.
Efekt zagęszczania jest proporcjonalny do ilości włożonej energii.
Minimalne wartości jednostkowej energii uderzenia, przy których element
zagęszczający zdolny jest zapewnić dla różnych gruntów wskaz
nik zagęszczenia
Is>0,95 w warstwie gruntu o gruboÅ›ci 0,30÷0,50 m, wynoszÄ… 450 ÷ 850 (kNm)/m2.
Zagęszczanie. Metody impulsowe. Konsolidacja dynamiczna.
Metoda polega na zmianie parametrów mechanicznych gruntu wskutek
bardzo intensywnego ubijania jego powierzchni (w kilku fazach) stalowymi
lub stalowo-betonowymi ubijakami.
Duża energia uderzenia powoduje powstanie zjawiska upłynnienia gruntu.
Wielokrotnie powtarzane uderzenia powodują, że powietrze zawarte w porach
gruntu, spręża się, a gdy objętość jego zbliża się do minimalnej wartości, grunt traci
wytrzymałość.
Ilość energii potrzebnej do osiągnięcia tego stanu jest określana jako energia
nasycenia.
Konsolidację dynamiczną stosuje się do zagęszczania gruntów spoistych i
niespoistych oraz gruntów refulowanych i nasypów z gruntów gruboziarnistych i
kamienistych, a także odpadów komunalnych.
Miąższość zagÄ™szczanych warstw wynosi 2÷40 m (najbardziej efektywne
zagęszczanie uzyskuje się dla warstw o miąższości do 10 m).
Zagęszczanie. Metody impulsowe. Konsolidacja dynamiczna.
Duże wartości energii potrzebnej do upłynnienia gruntu są uzyskiwane przez swobodne
opuszczanie ubijaków:
ciężar ubijaków 100-500 kN (nawet 2 do MN),
wysokość spadania 5-40 m,
częstotliwość uderzeń ubijaka 1-3/minutę,
odległość między punktami uderzeń 2-15 m,
w jednym punkcie przeciętnie 2-15 uderzeń.
Liczba uderzeń wykonywanych w jednym miejscu, jak i rozmieszczenie miejsc uderzeń
zależą od rodzaju gruntu oraz wymaganego wskaz
nika zagęszczenia i głębokości
zagęszczania.
Zagęszczanie. Metody impulsowe. Konsolidacja dynamiczna.
Sprzęt:
" ubijaki spadające swobodnie o dużej
masie,
" dowolny dz
wig podnoszÄ…cy ubijak - o
odpowiednim udz
wigu i wysokości,
mogący poruszać się po terenie
nieutwardzonym, mający możliwość
natychmiastowego ubijania po zmianie
stanowiska.
Maszyny te muszą mieć też możliwość
swobodnego opuszczania ubijaka co
1÷3 min.
Zagęszczanie. Metody impulsowe. Konsolidacja dynamiczna.
Etapy procesu zagęszczania podłoża:
wyrównanie powierzchni,
zagęszczanie (kilku fazowe)  uderzenia lokalizujemy w tych samych punktach lub między
miejscami uderzeń z poprzedniej fazy,
wypełnienie powstałych kraterów dowożonym gruntem zagęszczalnym lub wyrównanie
spycharkÄ…,
wyrównanie i zagęszczenie przypowierzchniowej warstwy gruntu (tzw. ironing -
prasowanie)  wykonywana z użyciem mniejszej energii na całej powierzchni techniką
 miejsce przy miejscu.
Każdej fazie zagęszczania podłoża towarzyszy zmniejszenie porowatości gruntu oraz wzrost
ciśnienia wody w porach.
Pomiędzy poszczególnymi fazami ciśnienie wody w porach ulega rozproszeniu, jednocześnie wzrasta
wytrzymałość gruntu na ścinanie, które w końcu zagęszczania osiąga wartość maksymalną.
Zagęszczanie. Metody impulsowe. Konsolidacja dynamiczna.
Projekt konsolidacji dynamicznej powinien obejmować badania geotechniczne podłoża
gruntowego  miąższość i zasięg warstw geotechnicznych oraz właściwości fizyczne i
mechaniczne gruntów.
Badania laboratoryjne obejmujÄ…:
uziarnienie,
wilgotność naturalną,
gęstość objętościową szkieletu gruntowego,
porowatość,
zawartość części organicznych,
spójność i kąt tarcia wewnętrznego,
ściśliwość,
przepuszczalność hydrauliczną,
parametry zagęszczalności.
Zagęszczanie. Metody impulsowe. Konsolidacja dynamiczna.
Projekt konsolidacji dynamicznej powinien obejmować badania geotechniczne podłoża
gruntowego  miąższość i zasięg warstw geotechnicznych oraz właściwości fizyczne i
mechaniczne gruntów.
Po rozpoznaniu podłoża gruntowego na podstawie badań próbnych należy ustalić:
masÄ™ ubijaka,
wysokość spadania,
rozmieszczenie punktów uderzeń,
liczbę uderzeń w jednym miejscu,
liczbę faz oraz przerwy między nimi,
program pomiarów kontrolnych.
Zagęszczanie. Metody impulsowe. Konsolidacja dynamiczna.
Efekty konsolidacji dynamicznej
grunty mało wilgotne  uderzenie spowodowane spadającym ciężarem powoduje zagęszczenie
gruntu analogiczne do metody Poctora;
grunty znajdujące się poniżej poziomu wody gruntowej, grunty wilgotne  fala uderzeniowa
przekazywana przez spadający ciężar powoduje:
zwiększenie ciśnienia porowego wody gruntowej i wyciśnięcie częściowe wody z
przestrzeni między ziarnami,
przemieszczenie i zbliżenie się wzajemne ziaren gruntu;
zagęszczenie szkieletu gruntowego,
wzajemne przemieszczenie ziaren gruntu.
Zagęszczanie. Metody impulsowe. Konsolidacja dynamiczna.
Sposoby kontroli skuteczności wzmocnienia podłoża
Badania kontrolne przeprowadza się w celu określenia parametrów geotechnicznych wzmocnionego
podłoża. Wybór rodzaju badań zależy od podłoża i stosuje się:
sondowania dynamiczne,
sondowania statyczne,
badania presjometryczne,
próbne obciążenia przy użyciu sztywnej płyty o wymiarach 1,0 x 1,0 m lub większych,
próbne obciążenia płytą VSS,
badania ugięciomierzem dynamicznym.
Zagęszczanie. Metody impulsowe. Konsolidacja dynamiczna.
Sposoby kontroli skuteczności wzmocnienia podłoża
Sondy  określamy stopień zagęszczenia podłoży z mineralnych gruntów niespoistych.
Natomiast w nasypach z odpadami (żużlem, gruzem, śmieciami itp.) mierzone opory wbijania
nie są tożsame z zagęszczeniem ośrodka i takie sondowania należy traktować jako
rozpoznanie jakościowe.
Próbne obciążenie płytą VSS o średnicy 30 cm dotyczy tylko o wierzchniej, około 60 cm
warstwy podłoża. Podobną głębokość zasięgu pomiarowego ma ugięciomierz dynamiczny,
mierzący moduł dynamiczny podłoża, który (po kalibracji) można interpretować jako
pomocniczy parametr służący do szybkiego określenia zagęszczenia i nośności górnej warstwy
podłoża.
Próbne obciążenia  wykonane z zastosowaniem sztywnej płyty (stalowej lub żelbetowej), o
wymiarach co najmniej 1,0 x 1,0 m  dostarczają informacji o nośności i odkształcalności
górnej części podłoża. Badania takie można wykonać metodą balastową, wykorzystując jako
obciążenie żelbetowe ubijaki lub betonowe płyty drogowe. Można też obciążyć płytę
siłownikiem hydraulicznym podłożonym pod odpowiedni balast.
Zagęszczanie. Metody impulsowe. Konsolidacja dynamiczna.
Badania kontrolne drgań wywołanych wzmacnianiem dynamicznym
Ograniczeniem stosowania metody jest bliskie sąsiedztwo istniejących obiektów budowlanych ze
względu na wpływ drgań na ich konstrukcję.
Przed rozpoczęciem ubijania należy sprawdzić pomiarami czy przyspieszenie drgań [m/s2] nie
przekracza wartości dopuszczalnych. W tym celu należy miernik drań przytwierdzić do konstrukcji
obiektu i wykonać testujące uderzenia z różnych wysokości w miejscu najbliższym projektowanego
obszaru zagęszczenia.
Zagęszczanie. Metody impulsowe. Konsolidacja dynamiczna.
Badania kontrolne drgań wywołanych wzmacnianiem dynamicznym
Wyniki zarejestrowanych przyspieszeń umożliwiają określenie:
sposobu propagacji fal sprężystych w podłożu, wywołanych wzmacnianiem dynamicznym,
obszarów wpływów dynamicznych i podanie bezpiecznej odległości z
ródła wymuszenia od
obiektu.
Zmniejszenie oddziaływania dynamicznego na budowlę, można wykonać przez:
wytłumić fale powierzchniowe, odcinając obiekt od z
ródła drgań rowem o głębokości min
1,5 m,
zmniejszyć energię 1 udaru, ograniczając wysokość zrzutu ubijaka i zwiększając
odpowiednio ilość uderzeń,
zabezpieczyć obiekt stalową ścianką szczelną.
Zagęszczanie. Metody impulsowe. Konsolidacja dynamiczna.
Przykłady skuteczności wzmocnienia słabych podłoży metodą udarową
Przykład 1 - Zagęszczenie luz
nego nasypu z piasku średniego
Przebudowa mostu granicznego przez Odrę w Świecku wymagała podwyższenia i poszerzenia
istniejÄ…cego nasypu na dojez
dzie (po polskiej stronie) o wysokości około 18 m. Przeprowadzone
badania wykazały, że nasyp wykonany jest z piasku średniego w przewadze w stanie luz
nym.
Dla zachowania ciągłości ruchu na połowie jezdni roboty prowadzono w dwóch etapach.
Nasyp zagęszczano ubijakiem o masie 10 t, zrzucanym z wysokości 10 m, przy 3 seriach uderzeń na
całej powierzchni.
Zagęszczanie. Metody impulsowe. Konsolidacja dynamiczna.
Przykłady skuteczności wzmocnienia słabych podłoży metodą udarową
Przykład 1 - Zagęszczenie luz
nego nasypu z piasku średniego
Nasyp ze stanu luz
nego doprowadzono do
stanu zagęszczonego (do głębokości około 3,5 m)
i średnio zagęszczonego (do około 7 m).
Po wyrównaniu powierzchni i powierzchniowym
dogęszczaniu (ciężkim walcem wibracyjnym)
stwierdzono obniżenie całej powierzchni średnio
o 0,85 m (lokalnie nawet o 1,20 m).
Porównanie stanu nasypu z piasku średniego
przed i po dynamicznym zagęszczeniu
Zagęszczanie. Metody impulsowe. Konsolidacja dynamiczna.
Przykłady skuteczności wzmocnienia słabych podłoży metodą udarową
Przykład 2 - Wzmocnienie nasypów o bardzo zróżnicowanym składzie
Centrum handlowe wraz z parkingiem zlokalizowano na terenie byłego wyrobiska, wypełnionego
nasypami, o średniej grubości 6,0 m.
Wśród nasypów wydzielono 3 warstwy geotechniczne, różniące się stanem i właściwościami:
1A - przypowierzchniowa część nasypów (tworząca dość wytrzymałą  skorupę )  głównie
gruz ceglany i piaski o grubości do 1,5 m,
1B - utworzona w przewadze z żużla (do 50% składu), zalegająca do poziomu wody
gruntowej, średnio do głębokości 3,5 m,
1C - nasypy zalegające pod wodą; w ich składzie występują: żużle, grunty niespoiste, piaski
gliniaste, namuły organiczne.
Zagęszczanie. Metody impulsowe. Konsolidacja dynamiczna.
Przykłady skuteczności wzmocnienia słabych podłoży metodą udarową
Przykład 2 - Wzmocnienie nasypów o bardzo zróżnicowanym składzie
Opis zagęszczenia:
energia zagęszczenia: ubijak żelbetowy o masie 10 ton, wymiarach 2 x 2 m, zrzucany z
wysokości 10 m;
liczba uderzeń: powierzchnię podzielono jak szachownicę na kwadraty o boku 2,5 m, udary
przekazywano najpierw na  czarne pola (po 6 udarów), póz
niej po 4 udary na  białe pola
szachownicy.
Ocena skuteczności wykonanego zagęszczenia:
Badania kontrolne stanu podłoża przed i po dynamicznym zagęszczeniu obejmowały:
sondowania sondą dynamiczną, badania presjometryczne, próbne obciążenia podłoża płytą
o wymiarach 0,9 x 0,9 m, próbne obciążenia płytą VSS oraz oznaczenia modułu
dynamicznego ugięciomierzem dynamicznym.
Po wykonaniu (w pierwszym etapie) 6 uderzeń ubijaka na powierzchni nasypu tworzyły się kawerny o
głębokości do 60 cm. W obszarach między kawernami występowało wyraz
ne przypowierzchniowe
rozluz
nienie nasypu.
Zagęszczanie. Metody impulsowe. Konsolidacja dynamiczna.
Przykłady skuteczności wzmocnienia słabych podłoży metodą udarową
Przykład 2 - Wzmocnienie nasypów o bardzo zróżnicowanym składzie
Badania nośności  wykazały wyraz
ny wpływ zagęszczenia na podłoże; średnie wartości modułu
odkształcenia wynosiły:
E0 = 8,152 kPa,
dla stanu naturalnego  A
E0 = 10,958 kPa, (powiększenie o 35%),
na dnie kawerny  B
E0 = 6,762 kPa.
między kawernami  C
Przeprowadzenie drugiej serii udarów (4 uderzenia w  białe
pola szachownicy) spowodowało dodatkowe dogęszczenie
nasypowego podłoża.
Po zakończeniu dynamicznego zagęszczenia powierzchnię
wyrównano spycharką i dogęszczono ciężkim okołkowanym
walcem wibracyjnym. Stwierdzono wówczas obniżenie całej
powierzchni terenu średnio o 45 cm.
Zagęszczanie. Metody impulsowe. Konsolidacja dynamiczna.
Przykłady skuteczności wzmocnienia słabych podłoży metodą udarową
Przykład 2 - Wzmocnienie nasypów o bardzo zróżnicowanym składzie
Badania presjometryczne przeprowadzone przed i po dynamicznym zagęszczeniu wykazały wzrost
nośności nasypowego podłoża.
Tabela 1. Średnie wartości naprężeń granicznych z badań presjometrycznych
Nr warstwy Naprężenia graniczne
Stan naturalny Po zagęszczeniu
1A 0,70 1,18
1B 0,50 0,87
1C 0,30 0,77
Zagęszczanie. Metody impulsowe. Konsolidacja dynamiczna.
Przykłady skuteczności wzmocnienia słabych podłoży metodą udarową
Przykład 2 - Wzmocnienie nasypów o bardzo zróżnicowanym składzie
Sondowanie dynamiczne  ocena jakościowa.
Porównanie stopnia zagęszczenia nasypów
przed dynamicznym zagęszczeniem oraz po
wykonaniu zabiegu wykazuje przyrosty
zagęszczenia, wynoszące dla warstw
odpowiednio: 1A - 36%, 1B - 65%, 1C - 74%.
Porównanie średnich wartości stopnia zagęszczenia nasypów:
a) w stanie naturalnym,
b) po zagęszczeniu dynamicznym,
c) przyrosty zagęszczenia.
Zagęszczanie. Metody impulsowe. Konsolidacja dynamiczna.
Tabela 4. Przykłady stosowania konsolidacji dynamicznej
Liczba Liczba Energia,
Grunt hz, [m] mb, kN hb, [m]
serii uderzeń (kNm)/m2
Narzut kamienny 0,5-6,0 60 10 2 10-12 1760
Narzut kamienny 10 123 10 1 lub 2 2(3) 205
Odpady 6-12 180 28 4 10 750-815
Piasek pylasty 12 180 28 4 3 3000-4500
1200-1600
Piasek + glina 12 - - - -
2500-3500
Piasek + pył 40 1700 25 3-6 2 2400-4600
Piasek + pył 6-7 120 12 2 3 1460
Piasek + nasyp 12 150 15, 25 2 15 1120
Less d" 5 35-152 7-10 5 6-8 -
Pył + ił 8 100 12-15 2 4-5 -
Namuł + ił 15 - 18 - 6 -
hz - głębokość zagęszczenia, mb - ciężar ubijaka (siła statyczna), hb - wysokość spadania ubijaka
Zagęszczanie. Metody impulsowe. Metoda wybuchów.
Detonacja ładunków wybuchowych powoduje powstawanie i rozprzestrzenianie się w gruncie fali
uderzeniowej, która wywołuje szybkie i duże przyrosty ciśnienia wody w porach gruntu przy
jednoczesnych dużych naprężeniach w szkielecie gruntowym.
Naprężenia te są większe od naprężeń wynikających z oporów tarcia i spójności i powodują w masie
gruntu określonej zakresem oddziaływania energii wybuchu, wzajemne przemieszczanie cząstek
gruntu.
Przemieszczanie czÄ…stek powoduje zniszczenie dotychczasowej struktury gruntu, oraz tworzenie siÄ™
nowej, bardziej zwartej struktury gruntu pod wpływem działania sił grawitacji (zjawisko osiadania).
Równolegle z przebiegiem tego zjawiska nadciśnienie w porach gruntu maleje w miarę odpływu
wypieranej wody.
Czas trwania procesu konsolidacji zależy zasadniczo od wartości wywołanego wybuchem
nadciśnienia wody w porach gruntu i jego przepuszczalności.
60
Zagęszczanie. Metody impulsowe. Metoda wybuchów.
Zagęszczanie metodą wybuchów nawodnionych gruntów niespoistych lub spoistych jest jednym z
najskuteczniejszych sposobów, szczególnie w przypadkach konieczności zagęszczenia podłoża
gruntowego o dużej powierzchni (kilkadziesiÄ…t tysiÄ™cy m2) i znacznej gÅ‚Ä™bokoÅ›ci (20÷30 m). W
porównaniu z innymi metodami zagęszczania gruntów, metoda ta charakteryzuje się znacznie
mniejszymi kosztami, a przede wszystkim szybszym czasem realizacji.
Zagęszczanie gruntów metodą wybuchów stosuje się przede wszystkim do wzmacniania gruntów pod
wodą oraz na dużych obszarach narefulowanych (nasypowych).
Szczególnie korzystne wyniki osiąga się podczas zagęszczania narzutów kamiennych, piasków i
żwirów.
Zagęszczanie. Metody impulsowe. Metoda wybuchów.
Rys. 14. Podział wybuchów w zależności od sposobu rozmieszczenia
i kształtu ładunków wybuchowych:
a) powierzchniowy skupiony, b) podwodny skupiony, c) ukryty skupiony,
d) ukryty odcinkowy, e) ukryty wydłużony;
1  ładunek wybuchowy, 2 - sznur detonacyjny, 3 - otwór, 4 - przybitka
Zagęszczanie. Metody impulsowe. Metoda wybuchów.
Przebieg procesu zagęszczania wybuchami:
wytworzona w czasie wybuchu bryła gazowa i fale uderzeniowe rozchodzą się w ośrodku
gruntowym i wywołują zmianę szkieletu gruntowego, którego ziarna lub cząstki doznają
wolniejszego lub szybszego przegrupowania (upakowania) na skutek dużych odkształceń
ścinających w gruncie, następnie upłynnienia gruntu i rozproszenia ciśnienia wody w porach.
wywołane przegrupowanie pociąga za sobą zwiększenie zagęszczenia zależnego od rodzaju
gruntu i jego przepuszczalności, położenia materiału wybuchowego oraz objętości
zagęszczanego gruntu.
Podczas procesu wybuchu obserwuje siÄ™ podniesienie powierzchni gruntu, a niekiedy wyrzucenie
wody (gejzer), co tłumaczy wzrost ciśnienia wody w porach gruntu. Rozproszenie ciśnienia wody w
porach gruntu jest na ogół bardzo szybkie i zależy od jego przepuszczalności.
Zagęszczanie. Metody impulsowe. Metoda wybuchów.
Proces technologiczny zagęszczania wybuchami:
zagłębienie w gruncie rur o średnicy około 20 cm (z zastosowaniem wibracji, wpłukiwania
lub wiercenia)  gÅ‚Ä™bokość wprowadzenia rur nie powinna być wiÄ™ksza od ¾ H, (H -
miąższość warstwy zagÄ™szczanej; rozstaw rur przyjmuje siÄ™ w granicach 5÷15 m);
umieszczenie na dnie otworu materiału wybuchowego (dynamit, trotyl, amonit) o masie
od 1 do 12 kg (lub więcej); jeżeli w zagęszczanej warstwie występuje przewarstwienie
gruntów spoistych, wówczas stosuje się również ładunki wydłużone, wypełniające znaczny
odcinek rury;
wypełnienie rury gruntem (przybitka)  rura może być wyciągnięta zarówno przed, jak i po
zdetonowaniu Å‚adunku;
detonowanie ładunków według założonej kolejności; może być konieczne wykonanie
dwóch lub trzech detonowań ładunków w odstępach kilkugodzinnych, a nawet kilkudniowych.
Zagęszczanie. Metody impulsowe. Metoda wybuchów.
Rys. 15. Schemat rozmieszczenia ładunków wybuchowych w siatce kwadratowej
Zagęszczanie. Metody impulsowe. Metoda wybuchów.
Kontrola geotechniczna gruntu podłoża przed i po wykonaniu wybuchów obejmuje oznaczenie:
gęstości objętościowej gruntu in situ,
właściwości mechanicznych in situ (sondy, presjometr),
osiadania poszczególnych warstw podłoża (repery wgłębne),
osiadania powierzchni gruntu (pomiary geodezyjne),
propagację fal (sejsmografy), szczególnie w kierunku najbliższych budynków lub budowli, w
celu określenia niebezpiecznych stref oddziaływania wybuchów.
Zagęszczanie. Metody impulsowe. Metoda wybuchów.
Zalety metody:
możliwość zastosowania w gruntach niespoistych i spoistych oraz na lądzie i w akwenach
wodnych,
skuteczność zagÄ™szczania gruntu do znacznej gÅ‚Ä™bokoÅ›ci (okoÅ‚o 25÷30 m),
znacznie skrócony czas realizacji i znacznie niższy koszt prac w porównaniu z innymi
metodami (np. wibroflotacja).
Wady metody:
niemożliwość zastosowania w terenach zabudowanych,
nieskuteczność zagęszczenia gruntu powyżej zwierciadła wody gruntowej,
konieczność uprzedniego zweryfikowania technologii prac na poletku doświadczalnym.
Zagęszczanie. Metody impulsowe. Metoda wybuchów podwodnych.
Proces zagęszczenia nawodnionych gruntów
niespoistych charakteryzuje siÄ™ bardzo szybkÄ…
fazÄ… osiadania przy jednoczesnym zmniejszeniu
porowatości gruntu  zwiększeniu jego
zagęszczenia.
Końcowe wyniki zagęszczenia zależą od:
masy ładunków,
liczby jednocześnie odstrzelanych
ładunków,
rozkładu przestrzennego ładunków,
całkowitej liczby odstrzałów dla
zagęszczania wyznaczonego obszaru.
Rys. 16. Schemat rozmieszczenia ładunków pod wodą
1 - pływak, 2 - sznur detonacyjny, 3  linka,
4 - ładunek wybuchowy, 5 - obciążnik
Zagęszczanie. Metody impulsowe. Metoda wybuchów podwodnych.
Metoda umożliwia zagęszczanie gruntów na
różnej głębokości.
Rozmieszczenie ładunków wybuchowych
oraz odległość ich zawieszenia ponad
powierzchnią warstwy zagęszczanej zależy
od masy ładunku oraz głębokości wody.
Rys. 17. Ciężar oraz odległość ładunku od dna w funkcji
głębokości wody
Zagęszczanie. Metody impulsowe. Metoda wybuchów. Zastosowania.
Wymiana gruntu słabego i zagęszczanie zasypu
wybuchami
Budowa falochronu w Porcie Północnym w Gdańsku
Rys. 18. Szczegóły zagęszczania warstwy piasku
narefulowanego pod falochron skrzyniowy w Porcie
Północnym w Gdańsku.
Zagęszczanie. Metody impulsowe. Metoda wybuchów. Zastosowania.
Konsolidacja metodą wybuchów.
Składowisko rudy żelaza w Porcie Północnym w Gdańsku
Rys. 19. Poszczególne fazy formowania pali piaskowych za pomocą wybuchów
 ukrytych ładunków wydłużonych
Zagęszczanie. Zagęszczanie gruntów pod wodą. Wibrowanie powierzchniowe.
Zagęszczenie podłoża odbywa się za pomocą specjalnej zagęszczarki wibracyjnej,
zbudowanej z żelbetowej stopy połączonej sztywno z żelbetową rurą o średnicy 1,9 m i
grubości ścian 15 cm, przy czym w górnej części rury ponad zwierciadłem wody
przymocowany jest ciężki wibrator wraz z pomostem roboczym obsługi.
Ujemną cechą zagęszczarki wibracyjnej jest jej duży
ciężar, wymagający korzystania z ciężkiego
100-tonowego dz
wigu pływającego oraz ograniczenie
stosowania do gruntów o dużym współczynniku
filtracji.
Rys. 20. Wibracyjna ubijarka do
zagęszczania narzutu kamienne pod wodą
Zagęszczanie. Zagęszczanie gruntów pod wodą. Zagęszczanie ubijakami ciężkimi.
Do zagęszczania dna morskiego przy budowie nabrzeży portów i basenów stoczni stosowane
są ciężkie ubijaki. Ubijaki są podnoszone za pomocą wciągarek umieszczonych na pontonach
lub też na specjalnie przystosowanych do tego celu statkach. Ubijaki o masie do 30 t są
opuszczane na gÅ‚Ä™bokość 10÷15 m.
Zastosowanie tej metody do ubijania dna
pod wodą zmniejsza wielokrotnie (około
15-krotnie) nakłady w porównaniu np. z
kosztami wymiany gruntu z dna.
Rys. 21. Ubijanie dna morskiego pod wodÄ…
ciężkim ubijakiem
1 - ponton, 2 - ubijak
Zagęszczanie. Zagęszczanie gruntów pod wodą. Wibrowymiana.
Służy do wgłębnego wzmacniania gruntów spoistych i realizowana jest za pomocą takiego
samego sprzętu, jaki stosuje się w przypadku metody wibroflotacji. Istotą tej technologii jest
uformowanie w słabym gruncie spoistym kolumn wprowadzonego i zagęszczonego kruszywa.
Metoda polega na wstępnym wykonaniu wibratorem wgłębnym otworu o średnicy około 1,0 m.
Na dno otworu o wysokości 1,0 m wprowadza się gruboziarniste kruszywo, które zagęszcza
się ponownie wibratorem wprowadzonym w otwór.
Zagęszczanie. Zagęszczanie gruntów pod wodą. Wibrowymiana.
Rys. 22. Proces technologiczny wzmacniania gruntu pod wodÄ… metodÄ… wibrowymiany:
a) wykonywanie wibroflotatorem otworu o średnicy okolo 1,0 m,
b) wprowadzone na dno otworu grube kruszywo zagęszczane wibroflotatorem
ponownie wprowadzonym w otwór,
c) formowanie kolumny zagęszczonego gruntu aż do powierzchni dna