Несвязные грунты основания и искусственные насыпи часто имеют слишком высокую пористость и малую плотность, что делает их непригодными для восприятия проектных нагрузок. В таком случае оптимальным решением может стать применение метода виброфлотации для улучшения строительных качеств основания.
Суть метода заключается в перекомпоновке частиц несвязного грунта и увеличении его плотности за счет вибрационного воздействия от рабочего органа.
Виброфлотация является одним из старейших методов динамического глубинного уплотнения грунтов. Компания Keller первая в мире разработала промышленный глубинный вибратор для этих целей, патент на который получен в 1934 году.
В настоящее время глубинный вибратор имеет цилиндрическую форму, 3 – 5 м длиной и весит около 2 тонн. Ядром вибратора является приводимый в движение электродвигателем эксцентрик, который вынуждает горизонтальные колебания вибратора, что вызывает погружение вибратора с одновременным уплотнением грунта. В зависимости от требуемой глубины усиления вибратор подвешивается на трос соответствующей длины, а иногда удлиняется за счет специальных труб. Работы ведутся с кранов, экскаваторов или со специальных установок.
Уплотнение основания методом виброфлотации включает следующие основные операции:
• Погружение. Под воздействием водяной (воздушной) струи колеблющийся вибратор погружается в грунт до проектной глубины. Во время погружения вибратор перемещается вверх и вниз так, чтобы смешать песок, убрать включения и сформировать кольцевой зазор вокруг вибратора. На проектной глубине подача воды (воздуха) снижается или полностью прекращается.
• Уплотнение. Уплотнение грунта выполняется пошагово, с проектной глубины по направлению вверх. Диаметр зоны уплотнения достигает 5 м. Степень уплотнения определяется по возрастающему потреблению энергии вибратором.
• Подсыпка грунта. Вокруг вибратора образуется воронка вследствие осадки грунта, который заполняется завезенным материалом либо местным грунтом. Для этих целей может потребоваться до 15% объема обрабатываемого грунта.