Методы уплотнения грунта в строительстве

Уплотнение грунта — это процесс, при котором грунт сжимается или трамбуется, чтобы удалить все воздушные карманы и сделать его более плотным и стабильным. Это важный шаг в строительстве, так как он помогает предотвратить просадку и разрушение насыпи, зданий и сооружений.

Если уплотнение произведено не должным образом, грунт может со временем осесть, что приведет к появлению трещин и перекосов в построенных на нем конструкциях. Это может вызвать проблемы, такие как затопление подвалов, повреждение насыпи дорог или даже разрушение домов.

Кроме того, уплотнение помогает увеличить несущую способность грунта, то есть способность выдерживать нагрузки от зданий и сооружений без просадки. Это важно для обеспечения безопасности и долговечности строительных объектов.

В целом, уплотнение несущих слоев грунта является ключевым этапом в процессе строительства, который обеспечивает стабильность, прочность и долговечность строительных конструкций, а также предотвращает возможные проблемы в будущем.

Согласно основным физико-химическим характеристикам, все почвогрунты разделяются на несколько типов.

Качество трамбовки зависит от:

• ✔ типа грунтов;
• ✔ количества влаги;
• ✔ сыпучести, размера частиц;
• ✔ способа уплотнения;
• ✔ интенсивности утрамбовки.

Таким образом, подбирая трамбующие машины и механизмы, в первую очередь следует знать характеристики грунта на будущей стройплощадке. На свойства почвогрунта, как материала для возведения насыпи или основания, влияет происхождение и химический состав частиц.

Типы грунтов по происхождению:

1. Органические.
2. Минеральные.

Для возведения любых инженерных конструкций разрешено применять исключительно грунты второй группы. Они отличаются химическим постоянством и крепостью при приложении сторонних сил.

Минеральные грунты являются следствием измельчения скальных пород под влиянием внешних факторов. Иногда скалы специально разрушают динамитом или специальными механизмами для получения стройматериалов. Срок службы таких материалов зависит от первичной породы, химического состава.

Физические характеристики грунтов

Зависят они в большой степени от размера и формы каждого камешка или песчинки. На этот показатель влияет метод их формирования и условия, в которых они находились.

Форма частиц может быть:

• ✔ заостренной;
• ✔ округлой;
• ✔ хаотичной.

Первые появляются при разрушении твердых горных пород. Они чаще всего обнаруживаются в моренах. Вторые – это работа движения воздуха и воды. Гладкие камешки характерны для берегов водоемов аллювий, в том числе со стоячей водой.

Здесь могут быть как крупные, так и очень мелкие гладкие голыши. Хаотичная форма частиц становится следствием разрывов твердых горных пород взрывчаткой или механизмами.

Согласно величине или размеру частиц различаются следующие типы почвогрунтов (от малого к большому):

• ✔ глина;
• ✔ суглинки, супесь;
• ✔ песок;
• ✔ гравий;
• ✔ валуны горных пород.

В естественной среде практически невозможно найти однородный грунт. Чаще всего он представляет собой смесь нескольких видов: суглинистый песок, пылеватая глина, песчаный гравий и тому подобное.

У грунтов с различными размерами частиц физические свойства совершенно разные, что важно учитывать при заказе уплотнительных и трамбующих машин. Для выявления диаметра частиц проводится ситовой или гидрометрический анализ.

Чтобы различить породу с большими размерами частиц, используется окулярная проверка.

Гранулометрический показатель

От гранулометрического показателя в большой мере зависит то, насколько почвогрунт утрамбуется и какие нагрузки и воздействия он сможет выдержать. Расчет этого показателя проходит по следующей формуле:

Cu=d60/d10

• ✔ Здесь d – размер зерна, который приходится на 60% и 10% графика гранулометрического показателя.
• ✔ Когда Cu не более пяти, грунт причисляется к моноразмерным.
• ✔ Когда Cu выше 15, грунт полиразмерный и более подходит для строительства.
• ✔ Показатели между первым и вторым называются среднесортированными.

В разных источниках цифры могут несколько варьировать. Преимущество полиразмерных почвогрунтов в том, что между большими зернами нет пустот, здесь расположены маленькие зерна.

Основание из подобного материала выдержит большую нагрузку за счет меньшей пористости и подвижности.

Линия, относящаяся к зернам одного диаметра – это просеянный материал, не содержащий более маленькие зерна, которые расположились бы между крупными. Таким образом, грунт с зернами одного калибра сложнее утрамбовать и нагрузку он сможет выдерживать меньшую, чем грунт с разнокалиберными частицами.

Степень густоты

Этот показатель очень важен для грунтов с малым размером частиц. Степень густоты может различаться от твердой до мягкой. Определяется консистенция количеством воды в составе грунта.

Если процент воды уменьшается или увеличивается, физические качества грунта претерпевают значительные изменения.

Грунты с маленьким размером частиц исследуются по ряду показателей:

• ✔ нижняя граница пластичности;
• ✔ граница текучести;
• ✔ граница усадки.

Для определения числа пластичности необходимо из показателя границы текучести вычесть показатель границы пластичности. Этот параметр указывает степень пластичности.

Чем меньше число пластичности, тем более зависимы механические качества грунта от количества воды в его составе.

Анализ на ситах

Обезвоженная проба просеивается через несколько сит с разнокалиберными диаметрами отверстий. Задержавшиеся на каждом из уровней частицы взвешивают и вычисляют процентное соотношение к весу взятого образца.

Показатели заносятся в график и составляется гранулометрический анализ.

Гидрометрический анализ

Если в исследуемых пробах доля пыли и глинистых зерен более 15 процентов, его подвергают этому анализу, именуемому еще анализом на осаждение. При проведении анализа небольшое количество грунта разводится водой и специальными химическими веществами.

По окончании взбалтывания с помощью приборов определяется плотность субстанции. Результаты просчитываются математически и составляется график гранулометрического состава.

Классификация грунтов и способы уплотнения

В зависимости от вида грунта его уплотнение может быть выполнено различными методами. Основными видами грунтов, встречающимися на территории России, являются:

Глинистые обладают высокой пластичностью и способностью удерживать влагу, что может привести к их набуханию и значительному увеличению объема. Для их уплотнения обычно используются вибрационные плиты или катки, которые позволяют вытеснить из пор воздух и влагу, а также увеличить плотность грунта.

Песчаные характеризуются высокой водопроницаемостью и небольшой плотностью, что делает их склонными к просадке и деформации.

Для трамбовки песчаных грунтов применяется виброуплотнение трамбовками и катками, а также используются различные добавки, такие как цемент или известь, которые улучшают их свойства и повышают плотность.

Суглинистые и супесчаные представляют собой смеси глины и песка, обладающие разными характеристиками, в зависимости от их состава. Для их трамбовки применяются те же методы, что и для других видов грунта, с учетом их особенностей и свойств.

Уплотняемость грунта зависит от многих факторов, включая вид грунта, его влажность, глубина залегания, степень уплотнения и климатические условия на участке строительства.

Чем больше влажность грунта тем сложнее его уплотнить, поэтому перед началом работ необходимо контролировать влажность и при необходимости проводить осушение участка.

Также на степень уплотнения грунта влияет техника, используемая для этой цели. Ручные виброплиты и катки могут обеспечить различную степень уплотнения в зависимости от типа грунта и технических характеристик оборудования.

Поэтому выбор оборудования и методов укатки должен осуществляться с учетом характеристик и особенностей грунта. На всех этапах должен осуществляться лабораторный контроль уплотняемости с составлением протокола испытаний и контролем коэффициента уплотнения.

Коэффициент уплотнения грунта — это величина, которая показывает, насколько уплотнен грунт относительно своего первоначального состояния. Он рассчитывается как отношение плотности фактически уплотненного грунта к его максимальной плотности, полученной в лаборатории.

Этот коэффициент используется для оценки качества земляных работ при строительстве дорог, оснований для фундаментов зданий и других объектов, где важно обеспечить стабильность и прочность основания.

Видео: Как пользоваться динамическим плотномером

Для уплотнения грунтов используются следующие методы:

• ✔ поверхностный метод;
• ✔ установка грунтовых свай;
• ✔ глубинная динамическая;
• ✔ методом искусственного водопонижения;
• ✔ метод статической нагрузкой.

Поверхностное уплотнение

Осуществляется с помощью грунтоуплотняющих машин со свободно падающими плитами усиленной мощности весом 1–10 тонн, кран поднимает плиту на высоту от 4 метров и выше и бросает на грунт, а также виброплитами и катками.

О полном уплотнении можно говорить, если объем материала перестал изменяться, а слой опускается до одного и того же уровня, именуемого «отказом».

Показатели отказа:

• ✔ для глины и пылеватого грунта 1–1,5 сантиметра;
• ✔ для песка 1\2 – 1 сантиметр.

Чаще всего для уплотнения до такого уровня необходимо ударить в одну точку от 8 до 12 раз.

Глубинная трамбовка

Некоторые виды почвы, например, лессовые просадочные грунты, уплотняют с помощью взрывов. При этом методе по краю будущего котлована создается насыпь. В котловане пробуриваются скважины совмещенного или фильтрующего типа.

Скважины заполняются водой, после впитывания которой в них опускается взрывчатка в металлических капсулах.

Взрывы следуют один за другим, поочередно с небольшими промежутками. Уплотнение почвы этим методом подходит даже для возведения достаточно тяжелых строений. Взрывы действуют лишь на глубинные слои, не затрагивая верхние.

Поэтому требуется провести дополнительную утрамбовку двух-трех метров верхнего слоя. Чаще всего для достижения проектных значений применяются подземные взрывы или тяжелые трамбовки.

Грунтово-песчаные сваи

Еще одним методом, применяемым для уплотнения глубоких земляных слоев, является сооружение грунтовых или песчаных свай. Грунтовые сваи сооружаются из взятых тут же связных грунтов.

Эффективен способ лишь при работе с просадочными крупнопористыми грунтами.

При любых других видах почв сваи делаются из песка с применением инвентарных труб. Трубы при таком методе забивают в почву на заданную глубину, после чего их набивают песком и извлекают, оставляя в почве столб песка.

Поверхность расчерчивают на треугольники, в углы которых вбивают сваи. При работе с лессовыми просадочными грунтами сваи дополнительно уплотняют сердечниками.

Пылеватые сухие почвы, а также заторфованные пески уплотняют известковыми сваями, сооружение которых ничем не отличается от первого описанного метода. Известь, взаимодействуя с влагой из почвы, разбухает и уплотняет ее.

Уплотнять пылеватые сухие грунты следует как под фундаментом, так и в местах, находящихся рядом с особенно тяжелыми конструкциями.

Если ни один из изложенных методов не дает желаемого эффекта, прибегают к сооружению земляной насыпи, придавливающей сверху грунт. Такой метод уплотнения хорош для почвы, совершенно лишенной дренажной способности.

Под тяжестью земляной насыпи из полостей выдавливается влага, что увеличивает несущую способность основания. Таким образом, выбор вида грунта и метода его уплотнения зависит от множества факторов и должен осуществляться специалистами с учетом всех необходимых требований и норм.

Это позволит обеспечить надежность и долговечность строительных конструкций, а также безопасность и комфорт проживания в зданиях или сооружениях.

Контроль работ осуществляется с помощью нескольких методов:

1. Визуальный осмотр: после проведения работ, поверхность должна быть ровной и однородной, без видимых пустот и неровностей.
2. Использование плотномера: это устройство используется для измерения степени уплотнения грунта. Оно состоит из стержня с грузом на конце, который погружается в почвогрунт. Измерив глубину погружения и вес груза, можно определить степень уплотнения грунта.
3. Испытания на прочность: образцы подвергаются испытаниям на сжатие. Это позволяет определить их прочность и плотность.
4. Измерение электрического сопротивления грунта: при уплотнении грунта его электрическое сопротивление возрастает, что можно измерить с помощью специального оборудования.
5. Радарное зондирование: использование радиоволн для определения плотности слоев на глубине.
6. Сейсмическое зондирование: измерение скорости распространения сейсмических волн в земной толще.
7. Георадиолокация: определение плотности грунта с помощью радиоволн.
8. Термометрический метод: измерение температуры грунта после его уплотнения.
9. Статическое и динамическое зондирование: погружение в грунт специального зонда и измерение его сопротивления.

Испытание по Проктору

Это метод, используемый для определения оптимального количества и степени уплотнения грунта перед строительством. Этот тест проводится следующим образом:

1. Отбор образца: сначала нужно взять образец для испытания. Он должен быть достаточно большим, чтобы провести все необходимые испытания.
2. Подготовка оборудования: для проведения испытания методом Проктора требуется специальный уплотнительный пресс, который состоит из металлического цилиндра, заполняемого материалом, и поршня, используемого для уплотнения почвы.
3. Подготовка образца: Исследуемый материал помещается в цилиндр и трамбуется поршнем, создавая давление в образце. Это давление постепенно увеличивается, пока не достигнет определенной величины.
4. Измерение высоты образца: после каждого увеличения давления цилиндр с грунтом оставляется на некоторое время, чтобы образец мог осесть и спрессоваться. Затем измеряется высота образца, которая уменьшается из-за трамбующего воздействия поршня.
5. График результатов: на основе полученных данных строится график, показывающий, как высота образца изменяется в зависимости от приложенного давления.
6. Определение оптимального значения: По графику определяется давление, при котором грунт достигает максимальной плотности.

Это давление является показателем того, какую трамбующую нагрузку нужно приложить для достижения оптимальных несущих характеристик почвогрунта.

Уплотнение грунта является важным этапом в строительстве, обеспечивающим стабильность и прочность конструкции. Для определения стоимости работ по механизированному или ручному уплотнению одного или нескольких слоев грунта необходимо составить смету, учитывающую различные расценки и факторы.

Дальше мы рассмотрим основные расценки, используемые при составлении сметы.

Сметный расчет по утрамбовке грунта включает в себя:

Первоначально необходимо учесть затраты на оборудование, необходимое для выполнения работ. В зависимости от метода уплотнения и требований проекта могут потребоваться:

• ✔ виброплиты;
• ✔ трамбовки;
• ✔ катки (прицепные, вибрационные, пневмоколесные или кулачковые);
• ✔ грунтоуплотняющие машины со свободно падающими плитами;
• ✔ специальные машины для создания свай.

Для учета работ по укатке и трамбовке различных групп грунтов в локальном сметном расчете применяются расценки подраздела 2.1, таблицы ФЕР 01-02-001 – ФЕР 01-02-009. Выбор конкретной расценки зависит от вида используемой техники и метода утрамбовки.

В смету также включаются расходы на оплату труда рабочих, выполняющих трамбование вручную, и заработная плата механизаторов. Стоимость расценки зависит от квалификации рабочих, сложности проводимых работ, вида используемой техники и региона строительства.

Накладные расходы, которые включают в себя административные расходы, затраты на обслуживание и ремонт оборудования, расходы на содержание и эксплуатацию зданий и сооружений, затраты на обеспечение безопасных условий труда.

Сметная прибыль включает в себя плановые накопления: это прибыль, которая обеспечивает развитие предприятия, материальное стимулирование работников и формирование резервного фонда, а также налог на прибыль: налог на доходы, полученные от реализации проекта, учитывающий ставку налога, установленную законодательством.

Факторы, влияющие на цену работ

Объем работ

Чем больше, толщина слоя, который требуется уплотнять и объем работ по трамбовке, тем меньше стоимость единицы продукции. Однако, увеличение объема работ может потребовать использования более мощных трамбующих механизмов или большего количества рабочих.

Сложность работ

Сложные работы, требующие специального трамбующего оборудования и высокой квалификации рабочих, обычно стоят дороже.

Регион строительства

Расценки по уплотнению различных групп грунта основания, насыпи или фундамента могут варьироваться в зависимости от региона строительства, так как стоимость материалов и оплата труда рабочих и механизаторов будут разными.

Составление сметы потребует учета различных расценок, методов и факторов. Учет всех необходимых расходов позволит определить оптимальную стоимость работ по получению качественного основания, что, в свою очередь, обеспечит надежность и долговечность всей конструкции.

Видео: Уплотнение основания тяжелыми трамбовками

Читайте также:

Статическое, вибрационное и ударное уплотнение грунтов

Виды машин используемых для уплотнения грунта

Что такое грунтовый анкер и где используется

Как построить фундамент на просадочном грунте

Виды и технология закрепления грунта