Процесс уплотнения включает в себя два этапа: разрушение существующей структуры грунта и создание новой более плотной и устойчивой к влиянию на него различных факторов (нагрузка, изменения температуры, влажности и др.) структуры. Вполне очевидно, что прочность и устойчивость первоначальной структуры грунта влияет на эффективность его уплотнения. Структура грунта легче разрушается, если она менее прочна, и, следовательно, тем выше эффективность уплотнения, и, наоборот, при очень прочной структуре грунта требуется большее усилие на ее разрушение, и эффективности уплотнения, особенно по глубине, снижается. В частности, опыт строительства показывает, что при уплотнении насыпных песчаных грунтов, супесей, обладающих сравнительно невысокой структурной прочностью, глубина уплотнения и повышение плотности при прочих равных условиях значительно выше, чем при уплотнении суглинков и глин, обычно характеризующихся высокой структурной прочностью.

Прочность структурных связей глинистых грунтов в значительной мере зависит от их влажности и по мере повышения ее снижается. В связи с этим, при уплотнении глинистых грунтов повышенной влажности вполне возможно применение более легких уплотняющих механизмов и при той же площади воздействия на поверхность грунта получение тех же результатов, что и при использовании тяжелых механизмов.

Глубинное гидровиброуплотнение применяют для песчаных грунтов, состоящих из мелких, средних и крупных песков. Оно достигается за счет предварительного разжижения песков размывом и последующего их уплотнения под действием сил тяжести или вибрации.

Для уплотнения больших толщ рыхлых песков и насыпных грунтов из сыпучих материалов в основном применяются гидровибраторы типа С-629, В-76, В-97. Гидровибраторы состоят из собственно вибратора, который шарнирно с помощью резиновой муфты для предохранения вспомогательных частей от колебаний вибратора прикрепляется к корпусу, и трубок с соплами, находящимися в нижней и верхней частях корпуса вибратора. Сопла служат для подачи воды в грунт при погружении гидровибратора и его извлечении. Гидровиброуплотнение выполняют установками, состоящими из гидровибратора, подвешенного к крану или экскаватору, насоса для подачи воды под давлением через шланги к гидровибратору. Технология уплотнения насыпных грунтов гидровибраторами состоит в следующем.

Гидровибратор устанавливают в вертикальном положении над местом погружения, включают электродвигатель вибратора и одновременно пускают воду через нижние сопла. Погружение вибратора в этих условиях происходит под действием его собственного веса.

После погружения вибратора на заданную глубину подача воды через нижние сопла прекращается. Затем воду пускают в грунт через верхние сопла и извлекают вибратор с остановками через каждые 30 … 40 см (при непрекращающейся подаче воды в верхние сопла вибратора) на 40 … 120 с, в зависимости от периода времени, необходимого для уплотнения песка.

Глубинное виброуплотнение успешно применялось для уплотнения рыхлых песков при строительстве Волгоградской гидростанции, при уплотнении насыпных грунтов для Липецкого металлургического завода и на ряде других объектов. Как показал опыт применения гидровиброуплотнителей на площадках в гг. Волгограде, Липецке, Воронеже, уплотнение грунтов происходит при погружении гидровибратора на глубину 5 … 6 м в течение 3 … 4 мин, а на глубину до 10 м — за 5 … 6 мин. При этом на поверхности образовываются воронки уплотнения диаметром 0,8 … 2,2 м, объемом до 2,5 м3 песка. После уплотнения модуль общей деформации насыпных песков увеличивался в 3 … 4 раза. Так, например, при уплотнении 6-метровой толщи рыхлых песков в Липецке грунты до уплотнения имели модуль общей деформации 8,3 МПа при нагрузке на штамп до 0,2 МПа, а после уплотнения модуль общей деформации этих песков повысился до 26,7 МПа.

Гидровибраторы С-629 весьма успешно применялись для уплотнения мелких донных песков, намытых под воду, на строительстве высотной Асуанской плотины в Египте. Толщина слоя намытых песков составляла до 18 м, а слоя воды над ними до 10 м. Глубинные гидровибраторы опускались с баржи на полой круглой штанге, внутри которой проходили кабель и водовод. С помощью подъемно-опускного устройства четыре штанги с гидровибраторами объединялись в пакет с расстояниями между гидровибраторами 3 … 5 м. В результате этого при каждом опускании — подъеме такого пакета уплотнялись пески на площади 20 … 40 м2 до коэффициента уплотнения 0,95 … … 0,97.

В последние годы разработана и успешно применяется установка ВУПП для глубинного уплотнения водонасыщенных средних и мелких песков на глубину 4 … 6 м. С помощью этой установки уплотняющее вибрационное воздействие передается на грунт по всей толщине уплотняемого слоя песка.

Установка ВУПП состоит из двух основных частей: погружаемого в грунт виброуплотнителя и вибропогружателя с электродвигателем. Виброуплотнитель представляет собой вертикальную цельнотянутую трубу диаметром 150 мм с приваренными к ней через 300 мм по высоте горизонтальными ребрами. За счет вертикальных ребер создается пространственная решетчатая конструкция. При ее погружении в грунт динамическое вибрационное воздействие одновременно передается по всей уплотняемой глубине (4 … 6 м) на площади диаметром до 5 м; при этом повышается не только объем одновременно уплотняемого грунта, но и степень его уплотнения. Расстояние между точками погружения виброуплотнителя ВУПП обычно принимается равным 4 м, что соответствует средней производительности уплотненного грунта — 300 м3/ч.

Технологическая характеристика виброуплотнителя ВУПП: мощность электродвигателя 40 кВт; масса вибратора ВПП-2 — 2,2 т, частота его колебаний 25 Гц, масса всей установки 3,15 т; продолжительность погружения виброуплотнителя на глубину 6 м составляет 10… 12 мин.