Tehnologii mecanizate de compactare a pamanturilor cu utilaje specifice pentru infrastructura constructiilor

ARGUMENT

Cursul intitulat „TEHNOLOGII MECANIZATE DE COMPACTARE A PAMANTURILOR, CU UTILAJE SPECIFICE, PENTRU INFRASTRUCTURA CONSTRUCTIILOR” este destinat studentilor Facultatii de Inginerie si Agronomie, Facultatii de Mecanica din cadrul Universitatii „Dunarea de Jos”, Galati, specializarile: Utilaje Tehnologice pentru Constructii, Ingineria si Managementul Resurselor Tehnologice in Constructii si Amenajari hidrotehnice si protectia mediului.

Lucrarea reprezinta un bogat material documentar menit sa asigure studentului o buna intelegere cu privire la necesitatea asigurarii calitatii lucrarilor de compactare de suprafata si adancime a pamanturilor naturale sau stabilizate printr-o analiza parametrica riguroasa a procedeelor tehnologice si echipamentelor utilizate.

Continutul stiintific, tehnic si didactic al cursului este in concordanta cu progresul tehnologic si solutiile de proiectare efective generate de dinamica specifica a lucrarilor de constructii.

In capitolul 2 am utilizat rezultate, scheme tehnologice si sisteme de masini pentru fundatii si compactare, din lucrarile elaborate de ICECON SA de Prof. dr. ing. Alexandru Vladeanu si Sef lucrari Dr. ing. Oana Tonciu.

AUTOAREA

CUVANT INAINTE

Stabilitatea si trainicia constructiilor depind fundamental de imbunatatirea corespunzatoare a caracteristicilor mecanice si fizice ale terenului de fundare. In esenta, imbunatatirea terenurilor se realizeaza prin modificarea pe cale artificiala a compresibilitatii si rezistentei la forfecare ale acestora, folosind diferite procedee tehnologice speciale: mecanice, chimice si electrice.

Cel mai frecvent intalnite sunt procedeele mecanice de compactare a terenurilor in scopul schimbarii raportului procentual intre cele trei componente structurale ale pamantului: scheletul mineral, apa si aerul. Astfel, se obtine sporirea densitatii pamantului prin reducerea volumului de aer.

In aceasta alcatuire ideatica, intr-o lucrare de referinta, teoretica si aplicativa, autoarea face prezentarea principalelor tehnologii mecanizate de compactare a pamanturilor si a utilajelor specifice, destinate infrastructurii constructiilor, precum si a cunostintelor conexe, aferente.

Lucrarea se adreseaza studentilor din domeniul ingineriei mecanice pentru constructii, putand fi folosita in egala masura de cei de la constructii, dar si de toate categoriile de specialisti care desfasoara activitati in aceste domenii.

Lucrarea este alcatuita din noua capitole bine conturate si integrativ structurate, bazate pe o valoroasa documentare bibliografica si pe importante realizari obtinute din activitatea de cercetare proprie.

Ca o intregire necesara si utila, capitolul al doilea face prezentarea rezumativa a procedeelor tehnologice si utilajelor specifice folosite pentru imbunatatirea terenurilor de fundare prin consolidarea in adancime. Spre deosebire de compactarea mecanica, consolidarea in adancime a pamanturilor mizeaza de regula pe marirea capacitatii portante a acestora prin modificari ale structurii lor, folosind elemente suplimentare inglobate, introduse sau formate „in situ”. De regula, procesul este insotit si de indesarea laterala, pe orizontala, fenomen auxiliar de compactare produs de punerea in lucrare a elementelor de adaos. Aceste elemente preiau incarcarile date de constructie si le transmit terenului atat in lungul lor, cat si la baza (de cele mai multe ori). Facem precizarea ca in cazul de fata sintagma „consolidarea in adancime” are un inteles diferit fata de conceptul geotehnic de consolidare prin care se defineste procesul de desfasurare in timp, sub incarcare normala constanta, a deformatiilor pamantului. Consolidarea in adancime a pamantului este un proces, provocat tehnologic, de sporire artificiala a capacitatii portante a acestuia si de marire a rezistentei la forfecare. Cu alte cuvinte, se are in vedere procesul de marire, prin diferite lucrari, a capacitatii de rezistenta a terenului de fundare considerat un sistem tehnic alcatuit din cele trei componente structurale amintite anterior dintre care scheletul mineral are rolul determinant.

Tratarea problemei de fond a cursului incepe cu capitolul al treilea in care se descriu aspectele legate de imbunatatirea caracteristicilor pamanturilor prin procesul de compactare, iar in capitolul al patrulea sunt precizati factorii determinanti ai procesului de compactare „in situ” a pamanturilor.

Prezentarea caracteristicilor fizice si mecanice cu rol determinant in procesul de compactare din capitolul al cincilea, precum si a determinarilor de laborator necesare pentru stabilirea parametrilor de lucru si a gradului maxim de compactare preconizat, din capitolul al saselea, completeaza gama cunostintelor necesare pentru definirea si intelegerea aspectelor tehnologice legate de proiectarea si executarea lucrarilor de terasamente.

Principalele aspecte legate de tehnologiile de lucru si echipamentele utilizate pentru compactarea pamanturilor sunt prezentate in capitolul al saptelea.

Desi exced tematicii fundamentale a cursului, capitolele al optulea si al noualea sunt un fel de addende utile extinderii domeniului de cunostinte asupra unor procedee similare, complementare.

Apreciem concizia tratarii fiecarui aspect al subiectelor prezentate, claritatea expunerii la nivelul adecvat adresantilor, fiind destinat stimularii interesului pentru studiul ulterior mai aprofundat.

Intampinam cu bucurie aparitia acestui curs, considerand ca reprezinta un sprijin in formarea viitorilor specialisti.

Bucuresti, octombrie 2022

Prof. univ. emerit dr. ing. Gheorghe Petre ZAFIU
Membru de onoare al Academiei de Stiinte Tehnice din Romania

CUPRINS

1. Introducere 1

2. Tipuri de procedeele tehnologice si utilaje specifice pentru asigurarea calitatii lucrarilor de consolidare a pamanturilor 3
2.1. Consolidarea de adancime prin compactare cu maiul foarte greu si supergreu 4
2.2. Lucrari de consolidare prin congelare 7
2.3. Lucrari de consolidare prin drenare 9
2.4. Lucrari de consolidare prin preumezire 12
2.5. Lucrari de consolidare cu coloane din pamant 15
2.6. Lucrarile de consolidare cu coloane din balast vibropresate 16
2.7. Lucrari de consolidare cu coloane vibrante din piatra sparta 21
2.8. Lucrari de consolidare cu coloane din pamant prin vibroflotare si/sau vibropresare 24
2.9. Lucrari de consolidare si etansare a terenului prin injectii 30
2.10. Lucrari de consolidare a terenurilor prin coloane injectate 33
2.11. Lucrari de consolidare a terenurilor „in situ” prin stabilizare 36

3. Imbunatatirea caracteristicilor pamanturilor utilizand procesul de compactare 40

4. Factorii care influenteaza procesul de compactare in situ a pamanturilor 49

5. Caracteristicile geotehnice ale pamantului cu rol esential in procesul de compactare 54
5.1. Caracteristicile fizice 54
5.2. Caracteristici mecanice 58

6. Procesul de compactare in laborator 59

7. Tehnologii mecanizate cu utilaje specifice pentru compactarea pamanturilor in situ 68
7.1. Tehnologii de compactare pe teren prin procedee mecanice 69
7.1.1. Compactarea prin rulare (statica) 71
7.1.2. Compactarea prin batere (dinamica) 72
7.1.3. Compactarea prin vibrare 76
7.1.4. Alte tehnologii de compactare a terenurilor utilizate in practica 77
7.1.5. Aspecte privind verificarea controlului calitatii lucrarilor de compactare 79

8. Imbunatatirea caracteristicilor terenurilor de fundare prin procedee de stabilizare 83
8.1. Tipuri de stabilizari 84
8.1.1. Amestecuri de pamant – pamant 84
8.1.2. Stabilizarea pamanturilor cu lianti minerali 84
8.1.3. Stabilizarea pamanturilor cu lianti si substante organice 86
8.1.4. Stabilizarea pamanturilor cu agenti de natura enzimatica 86

9. Aplicatii experimentale de integrare a produselor cu beneficii ecologice in lucrarile de constructii si reabilitari rutiere 88

Bibliografie 108