Kryteria kontroli jakości zagęszczania wgłębnego gruntów niespoistych

Narzędzia kontroli jakości zagęszczania wgłębnego w technologii wibroflotacji oraz zagęszczania dynamicznego zestawiono w tabl. 1. Wyszczególniono cztery podstawowe grupy, to jest: ocena na podstawie parametrów mierzonych w trakcie wykonywania zagęszczania, analiza parametrów wykonana na podstawie poletek próbnych, analiza osiadań wzmacnianego obszaru oraz interpretacja badań polowych. Odpowiednie przygotowanie poletek próbnych pozwala na optymalne dobranie wielkości charakterystycznych wymienionych w tabl. 1. Projektując poletko próbne należy uwzględnić wyniki badań polowych oraz analizę osiadań powierzchni
wzmacnianego obszaru. W przypadku zagęszczania dynamicznego analiza wyników na poletkach próbnych prowadzi do określenia wartości energii przykładanej na jednostkę powierzchni wzmacnianego obszaru. W przypadku wibroflotacji głównymi elementami określanymi na podstawie poletka próbnego są czas zagęszczania oraz natężenie prądu. Wartości wyznaczone na poletkach próbnych, zarówno w przypadku zagęszczania dynamicznego, jak i wibroflotacji, pozwalają odpowiednio dobrać parametry procesu zagęszczania danego obszaru. Właściwie zaprojektowane poletko próbne wymaga przeprowadzenia całej serii badań, takich jak:
– uziarnienie gruntu,
– geodezyjna niwelacja poletka próbnego na każdym etapie badań,
– badania polowe przed i po zagęszczaniu: sondą statyczną wciskaną, dylatometrem lub presjometrem,
– pomiary wahań poziomu zwierciadła wody gruntowej za pomocą piezometrów.
Podstawowymi narzędziami wykorzystywanymi do kontroli jakości zagęszczenia wgłębnego są badania polowe oparte na penetracji w grunt różnego rodzaju urządzeń pomiarowych, takich jak: końcówka CPTU, dylatometr DMT, presjometr PMT oraz końcówka sondy dynamicznej DPT. Metody geofizyczne nie są powszechnie stosowane do oceny jakościowej i ilościowej zagęszczania wgłębnego. Wady i ograniczenia poszczególnych metod badań in situ powodują, że nie można jednoznacznie zarekomendować jednej techniki badania gruntu jako odpowiedniej i najlepszej do oceny jakości zagęszczenia wgłębnego gruntów niespoistych. Przyjęcie kryterium kontroli jakości zagęszczenia gruntu niespoistego narzuca dobór narzędzi oraz metodykę interpretacji wyników badań.
Głównymi podmiotami biorącymi udział w ocenie stanu zagęszczenia są wykonawca wzmocnienia podłoża oraz ekspert (tabl. 1). Wykonawca w głównej mierze wykorzystuje jako narzędzia kontroli parametry rejestrowane w trakcie zagęszczania. Doświadczony wykonawca jest w stanie samodzielnie dobrać
parametry technologiczne oraz przeprowadzić analizę opartą na obserwacji osiadań powierzchni zagęszczanej. W przypadku braku doświadczenia oraz braku znajomości mechanizmów towarzyszących technologii wibroflotacji oraz zagęszczania dynamicznego należy zdefiniować rolę eksperta, który jest odpowiedzialny za odpowiednie przeprowadzenie badań na poletkach próbnych oraz interpretację ich wyników.
Typowy program zapewnienia jakości zagęszczania wgłębnego gruntów niespoistych w technologiach wibroflotacji oraz zagęszczania dynamicznego przedstawiono na rys. 1. W celu zapewnienia osiągnięcia przez grunt parametrów minimalnych, zdefiniowanych na etapie projektu wstępnego, przeprowadza się kontrolę na różnych etapach procesu zagęszczania. Pierwszym etapem jest wcześniej opisane poletko próbne, gdzie następuje ostateczne dobranie odpowiedniej technologii zagęszczania oraz jej podstawowych parametrów. Kolejnym etapem jest kontrola zagęszczenia stref poza poletkiem próbnym. Ze względu na znaczną zmienność przestrzenną gruntu, przy bardzo dużym obszarze zagęszczanym, może być konieczna korekta założeń potwierdzonych na poletku próbnym. Ostateczny etap kontroli jakości zagęszczenia następuje po zakończeniu procesu zagęszczania: przygotowywany jest raport końcowy, który zazwyczaj stanowi dokumentację odbiorową.

W skład grupy technologii zagęszczania wgłębnego należy zaliczyć metody dynamiczne oraz wibracyjne [16, 17]. Metody dynamiczne wykorzystują energię zewnętrzną generowaną za pomocą spadającej masy lub eksplozji materiału wybuchowego. W zależności od wielkości przykładanej energii oraz rodzaju użytego sprzętu należy wyróżnić: zagęszczanie dynamiczne (z ang. dynamic compaction), zagęszczanie impulsowe (z ang. rapid impact compaction), zagęszczanie walcem dynamicznym (z ang. square impact roller compaction) oraz mikrowybuchy (z ang. microblasting). Zagęszczanie gruntów niespoistych przy użyciu metod wibracyjnych polega na wprowadzeniu w podłoże sondy generującej wibracje. Standardowo nośnikiem urządzeń wibrujących są dźwigi lub innego rodzaju maszyny. W zależności od rodzaju urządzenia wibrującego, jego położenia i kierunku wibracji wyróżnia się kilka technik: wibroflotacja (z ang. vibroflotation, vibrocompaction), sondy wibracyjne (profile – H oraz bardziej wyrafinowane kształty, np. sondaTerra, Vibro – żerdź o profilu – Y).

Zagadnienie kryteriów kontroli jakości zagęszczania wgłębnego gruntów niespoistych jest elementem, który powinien być rozważony na etapie projektu osadowienia fundamentów konstrukcji. Określenie narzędzi kontroli jest uzależnione w głównej mierze od warunków brzegowych pracy konstrukcji oraz parametrów potrzebnych do wykorzystania w przyjętej metodologii obliczania posadowienia konstrukcji. Bardzo ważnym elementem jest znajomość zagadnień związanych z mechanizmami zagęszczania gruntów niespoistych w technologiach zagęszczania dynamicznego i wibroflotacji, a także ich wpływ na parametry wytrzymałości, odkształcenia, stanu i historii obciążenia, które odgrywają istotną rolę w interpretacji zmodyfikowanych parametrów gruntu.