Wibrowymiana polega na formowaniu kolumn z kruszywa, w słabych gruntach spoistych i uwarstwionych, nie poddających się zagęszczaniu własnemu. Grunty spoiste i niejednorodne mają często niewystarczającą nośność lub nadmierną ściśliwość. Przy zawartości frakcji pylastych i ilastych powyżej 10% praktycznie nie poddają się zagęszczaniu własnemu. Wówczas do wzmocnienia gruntu stosowana jest wibrowymiana. Metoda ta jest również skuteczna przy wzmacnianiu niekontrolowanych nasypów, zawierających m.in. gruz, żużel, popioły, itp. W pierwszej fazie wykonywania kolumn żwirowych (KSS) wibrator wypełnia się kruszywem i pogrąża w podłoże przy udziale wibracji i docisku palownicy. Po osiągnięciu głębokości przewidzianej w projekcie następuje formowanie poszerzonej stopy żwirowej w gruncie nośnym, przy czym podłoże rodzime doznaje dodatkowo wzmocnienia na skutek zagęszczenia (grunty sypkie) lub przyspieszonej konsolidacji (nawodnione grunty spoiste). W drugiej fazie wykonuje się trzon kolumny żwirowej w obrębie wzmacnianych gruntów. W tym celu do wibratora wsypuje się od góry, przez zamykaną śluzę, gruboziarniste kruszywo. W trakcie podciągania wibratora do góry kruszywo wypływa spod ostrza wibratora przy udziale sprężonego powietrza i wypełnia przestrzeń zajętą wcześniej przez wibrator. Z kolei ponowne opuszczenie wibratora powoduje rozepchnięcie kruszywa na boki i zwiększenie efektywnej średnicy kolumny. Posuwisto-zwrotny ruch wibratora kontynuowany jest na całej długości kolumny żwirowej (KSS). Dodatkowym efektem, jaki towarzyszy formowaniu trzonu kolumny żwirowej, jest poprawienie parametrów mechanicznych otaczającego gruntu. W ramach badań kontroli jakości wykonanych robót wykonuje się badania uziarnienia zastosowanego kruszywa oraz sondowania dynamiczne w trzonach kolumn żwirowych dla potwierdzenia zakładanego w projekcie stopnia zagęszczenia oraz ciągłości. Niekiedy wykonuje się również próbne obciążenia kolumn żwirowych lub podłoża wzmocnionego kolumnami żwirowymi. Firma Keller opracowała również własną metodę projektowania kolumn, którą wielokrotnie sprawdzono w praktyce. Fundamenty na kolumnach żwirowych (KSS) wymiaruje się jak posadowione bezpośrednio, a dopuszczalne naciski na podłoże wynoszą do ok. 400 kPa.

Rys. 1. Wibrator do wibrowymiany

Zasadniczymi zaletami kolumn żwirowych (KSS) Kellera są:

• krótsza długość kolumn w stosunku do pali o tej samej nośności, co wynika z korzystnego działania poszerzonej stopy żwirowej,
  
• automatyczna rejestracja w trakcie wykonywania kolumn żwirowych (KSS) podstawowych parametrów produkcyjnych (m.in. długość, objętość kruszywa, opór pogrążania wibratora w podłoże, prędkość pogrążania wibratora w podłoże, czas wykonania), co pozwala na bieżące śledzenie jakości wykonanych robót,
• zastosowanie wibratora śluzowego przekazującego jednakową energię zagęszczania niezależnie od długości kolumn żwirowych (w odróżnieniu np. do wibratorów nasadowych),
• dostosowanie długości kolumn do rzeczywistego przebiegu nośnych warstw gruntu w podłożu dzięki rejestracji oporu penetracji wibratora w podłoże gruntowe,
• duża szybkość wykonania,
• niski poziom hałasu w czasie robót,
• wykonywanie kolumn bez efektu rozluźnienia gruntu,
• poprawienie parametrów wytrzymałościowych otaczającego gruntu i podłoża nośnego,
• niskie jednostkowe koszty wykonania w porównaniu do większości pali i innych metod głębokiego wzmocnienia słabych gruntów.

Rys 2. Technologia wykonywania kolumn żwirowych KSS
	1.Przygotowanie Podczepiony od masztu wibrator śluzowy ustawia się w oznaczonym punkcie za pomocą jednostki gąsienicowej, która jest podpierana hydraulicznie. Pojemnik na kruszywo jest zaopatrywany przez ładowarkę.		2. Napełnianie Pojemnik z kruszywem jest wciągany 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 wibratora.		3. Zagłębianie Wibrator rozpycha i penetruje w grunt do przewidzianej głębokości, przy udziale wypływu powietrza i docisku maszyny podstawowej.		4. Zakończenie 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.

Zakres zastosowań:

W przypadku niewystarczającej nośności podłoża możliwym rozwiązaniem jest zastosowanie technologii wibro, dzięki którym można poprawić nośność słabego gruntu do praktycznie dowolnej głębokości, zarówno pod jak i nad zwierciadłem wody.

Rys. 3. Zakres zastosowania technologii wibro

Przykładowe zastosowania: