Уплотнение грунта важный момент в строительстве

Уплотнение грунта при возведении земляных сооружений

При устройстве из насыпных качественных грунтов различных земляных сооружений или их элементов, к которым предъявляются определенные требования по несущей способности, устойчивости, водонепроницаемости и др., необходимо выполнять уплотнение грунта. Наибольшее распространение получил механизированный метод. Критерием уплотнения приняты требуемая плотность грунта, выраженная объемной массой скелета грунта, или коэффициент стандартного уплотнения (Ку), равный отношению требуемой плотности скелета грунта к его максимальной стандарт Работы по уплотнению грунта ведут при их влажности, близкой к оптимальной, при которой достигается наибольший эффект. Ниже приводятся ориентировочные значения оптимальной влажности, %, для различных грунтов:
пески мелкие и пылеватые ………. 8. 14
супеси:
легкие и тяжелые . 9. 15
пылеватые. 16. 20
суглинки:
легкие . . 12. 18
пылеватые . . …. 15. 22
тяжелые и тяжелые пылеватые. 14. 20
глины:
пылеватые. . 16. 26
жирные. 20. 30
черноземы суглинистые . 20. 25

Оптимальную влажность практически можно получить увлажнением сухих или подсушиванием излишне влажных грунтов. При уплотнении грунтов, влажность которых отличается от оптимальных, необходимо уменьшить толщину уплотняемого слоя и увеличить время работы средств уплотнения.

Механические методы уплотнения в зависимости от характера воздействия рабочих органов на грунт и конструктивного решения средств механизации делятся в основном на следующие виды: укатка, вибрирование, трамбование и комбинированный метод.

При уплотнении грунта укаткой используются катки пневмо-колесные, кулачковые, решетчатые и с гладкими вальцами. В исполнении они могут быть различные по массе, самоходные, полуприцепные и прицепные.

Пневмокатками в зависимости от их типа и характеристики грунта могут уплотняться связные грунты с толщиной слоя (в рыхлом состоянии) 15. 75 см и несвязные — при толщине слоя 25. 90 см; число проходов катка по одному следу при опытном уплотнении соответственно равно 5. 12 и 4. 10 раз.

Кулачковыми катками уплотняют только связные грунты при толщине слоя 20. 85 см и числе проходов 6. 14 раз.

Катки с гладкими вальцами используют для уплотнения связных и несвязных грунтов при толщине слоя 10. 15 см.

При уплотнении грунта укаткой различаются две схемы движения катков: челночная и по кругу.

При уплотнении грунта вибрированием применяются вибрационные катки (виброкатки), виброплиты, вибротрамбовки и глубинные виброуплотнители. Этот метод рационален в основном для несвязных и малосвязных грунтов. Чем выше связность грунта, тем интенсивнее затухают колебания по глубине уплотняемого слоя и тем ниже эффективность вибрирования. Сочетание вибрации со статическим давлением способствует повышению эффективности данного метода. Все виды катков при наличии у них вибровозбудителя могут быть использованы для виброуплотнения грунтов.

Виброкатки с гладкими вальцами применяют для уплотнения связных грунтов толщиной 15. 50 см и несвязных — толщиной 15. 70 см. Особый интерес представляют одновальцовые малогабаритные самоходные виброкатки (рис. 4.11, а) с массой до 0,7 т, обеспечивающие ширину уплотняемой полосы 66 см. Ими производят уплотнение в стесненных условиях, в том числе в узких траншеях, вблизи трубопроводов, фундаментов и стен, где применение других машин затруднительно.

Рис. 4.11. Средства для уплотнения грунтов
а — одновальцовый малогабаритный виброкаток: 1 — валец; 2 — рама; 3 — опорный валик: 4 — дышло; 5 — двигатель внутреннего сгорания: б — подвесная виброплита: 1 — вибропогружатель ВПП-2; в — самопередвигающаяся вибротрамбовка ВУТ-3: 1 – вибровозбудитель: 2 — пусковое устройство; 3 — пульт дистанционного управления; 4 — кабель; 5 — трамбующая плита; г — подвесная вибротрамбовка ПВТ-3: 1 — корпус; 2 — вал эксцентриковый; 3 — плита трамбующая; 4 — электродвигатель; 5 — кожух; 6 — пульт управления; д — глубинная виброударная установка ВУПП: 1 — вибропогружатель ВПП-2; 2 — электродвигатель; 3 — патрубок; 4 — ствол: 5 — ребро: 6 — наконечник ствола; 7 — резиновый шланг; 8 — патрубок; е — уплотнение грунта трамбовочной машиной ДУ-12Б: 1 и 2 — толщины соответственно уплотняемого и уплотненного слоев; ж — уплотнение грунта навесной трамбующей плитой: 1 — экскаватор с навесной трамбующей плитой; 2 — трамбующая плита; 3 — полосы перекрытия; 4 — уплотняемые полосы грунта; 5 — уплотненные участки; 6 — стоянки экскаватора по оси движения

Виброплиты также используются для уплотнения несвязных и малосвязных грунтов. По конструкции они состоят из уплотняющей плиты с вибровозбудителем и подмоторной рамы с двигателем, на которой закреплена рукоять управления или крановая подвеска. Самопередвигающиеся легкие и тяжелые виброплиты типа Д и Svp используются при обратной засыпке пазух и траншей для уплотнения слоя несвязного грунта толщиной 20. 60 см. Подвесные (к крану) виброплиты типа ВПП (с массой 1 . 2,7 т) применяют для уплотнения связных и несвязных грунтов при толщине слоя 50. 80 см (рис. 4.11, б).

Работа виброударных машин основана на сочетании вибрационного и ударного режимов, что способствует увеличению их уплотняющих свойств. Использование самопередвигающихся с дистанционным управлением вибротрамбовок типа СВТ и ВУТ (масса 0,1. 0,35 т, размер плиты от 0,4 X 0,4 до 0,6 X 0,8) целесообразно для уплотнения связных грунтов при толщине уплотняемого слоя до 0,3 м в труднодоступных местах (рис. 4.11, в). Подвесной вибротрамбовкой типа ПВТ (масса 2,6 т, размер плиты 0,8 X 0,8 м) уплотняют грунты: связные — при толщине слоя до 0,6 м, несвязные — до 0,8 м (рис. 4.11, г). Управление трамбовкой осуществляется из кабины крана.

Глубинное уплотнение с помощью виброударной установки типа ВУПП (рис. 4.11, д) эффективно для водонасыщенных средне- и мелкозернистых песков при глубине 2,5. 6 м. Установка погружается и извлекается из грунта с помощью вибропогружателя и крана. Уплотнение песка происходит на площади диаметром 4. 5 м.

Уплотнение грунта методом трамбования осуществляется с помощью трамбовочных машин, навесных плит и механических трамбовок. Этот метод рационален для уплотнения связных и несвязных грунтов, в том числе крупнообломочных, а также сухих комоватых глин.

С помощью трамбовочных машин типа ДУ-12 (рис. 4.11, е) уплотняются грунты с толщиной слоя до 1,2 м при устройстве различных оснований. Уплотнение осуществляется проходками шириной 2,6 м поочередными ударами двумя плитами массой 1,3 т при свободном их падении на грунт.

При использовании навесных трамбующих плит глубина уплотнения грунта зависит от диаметра и массы трамбующего органа (рис. 4.11, ж). Свободно подвешенные плиты поднимают на высоту 1. 2 м и при иЗГ падении за несколько ударов уплотняют грунт. Трамбование тяжелыми плитами с диаметром основания 1. 1,6 м, массой 2,5. 4,5 т обеспечивает уплотнение слоя толщиной 120. 160 см для связного и 140. 180 см для несвязного грунта. Уплотнение ведут полосами шириной 0,9 диаметра трамбующего органа с перекрытием смежных следов на 0,5 диаметра.

Для уплотнения грунтов в стесненных условияхэффективными могут быть такие навесные средства, как гидравлические и пневматические молоты с уплотняющими плитами. Толщина уплотняемого слоя в соответствии с типом молота будет для связных грунтов 25. 70 см и 25. 40 см, для несвязных — 30. 80 см и 30. 50 см (рис. 4.11, з). В этих же целях успешно используются пневмопробойники и станки ударно-канатного бурения. Образуемые при уплотнении скважины следует засыпать местным грунтом слоями толщиной до 1 м с уплотнением. В результате вокруг скважины образуется зона уплотненного грунта размером 2,5. 3 диаметра скважины.

Для уплотнения грунта в стесненных и неудобных местах при засыпке траншей, ям и котлованов в качестве механических трамбовок с ручным управлением используются самопередвигающиеся электротрамбовки типа ИЭ и пневматические трамбовки TP и Н Электротрамбовками (рис. 4.11, и) массой от 18 до 180 кг уплотняют несвязный грунт при толщине слоя 0,15. 0,5 м, массой 80 и 180 кг — связный грунт при толщине слоя соответственно 0,3 и 0,4 м.

При комбинированном методе уплотнения грунта применяют различные средства уплотнения в зависимости от условий работы.

Уплотнение грунта

Уплотнение грунта является одним из наиболее важных и ответственных технологических процессов, применяемых при строительстве земляного полотна, площадок различного назначения, грунтовых подушек, в том числе и под фундамент, различных земляных сооружений, подготовки основания под заливку полов, строительстве автомобильных и железных дорог, взлетно-посадочных полос, прокладке улиц и сооружении дамб.

От качества уплотнения грунта зависит:

• его устойчивость,
• несущая способность,
• упругость,
• подверженность температурным деформациям.

Грунты без уплотнения неоднородны. В них могут быть пустоты, участки большей и меньшей плотности, накапливающие под воздействием механических нагрузок остаточные деформации, что со временем приводит к проседанию земляного полотна, его деформации и образованию неровностей и ям на проезжей части дороги. При уплотнении грунта всего лишь на 1% его прочность и устойчивость к нагрузкам возрастает на 10%, а то и на 15%.

К тому же проведение работ по уплотнению грунта дает большой экономический эффект. Их стоимость составляет в среднем 3-5% от общих затрат на строительство, а полученный результат в несколько раз увеличивает срок службы сооружения, его надежность и прочность.

Понятие уплотнения грунта

Уплотнением грунта называется процесс искусственного преобразования его свойств без существенного изменения физических или химических характеристик, в ходе которого происходит перемещение частиц грунта, приводящее к увеличению количества контактов между ними в единице объема.

При уплотнении грунт становится более прочным и плотным, а его несущая способность возрастает в несколько раз. При этом уменьшается способность грунта к фильтрации и размыванию, а также подверженность просадке при сезонных колебаниях температур.

Механизм уплотнения грунта основан на вытеснении из него жидкой и газообразной фазы и стремлении привести грунтовые массы в твердое состояние с содержанием воздуха в занимаемом объеме не более 3-5%.

Провести уплотнение грунта можно только при его увлажнении. При этом уровень влажности для каждого вида грунта подбирается индивидуально, в зависимости от его физических и химических свойств.

Так, например, уплотнение песка возможно при уровне его влажности 14-23% (в зависимости от фракции песка). Поэтому песчаные почвы предварительно обильно смачивают.

Грунт с высоким содержанием глины и суглинка, напротив, уплотняют при уровне влажности ниже так называемой «границы раскатывания», для чего применяют рыхление и подсушивание, приводящее к удалению лишней влаги. В случае, когда подсушка не дает ощутимых результатов, грунт уплотняют, втрамбовывая в него щебень.

Выбор способа уплотнения грунта во многом зависит от его типа и физико-химических характеристик.

Классификация грунтов

При классификации грунтов учитывается однородность их состава, прочность и надежность связей между отдельными частицами грунта, их размер и форма, способность к поглощению влаги и подверженность размыванию потоками воды. Кроме того учитывается возраст горных пород, составляющих грунт и их геологическое происхождение.

При проведении земляных работ используют следующую классификацию грунтов:

Скальные грунты, представляющие собой плотные горные породы, покрытые тонким слоем почвы. Чаще всего скальные грунты сформированы из гранита, базальта, песчаника, доломита и известняка. Они отличаются высокой прочностью, устойчивостью к нагрузкам, перепадам температур и воздействию влаги.

Полускальные грунты состоят из тех же горных пород, что и скальные грунты, но характеризуются наличием большого количества трещин и разломов, снижающих их уровень прочности.

Крупнообломочные грунты, состоящие из обломков и кусков горных пород различной величины. Их характерной особенностью является низкий уровень сжимаемости и высокий риск размывания потоками воды

Песчаные грунты, состоящие из сыпучих песков. Их характерной особенностью является водопроницаемость и подверженность размыванию, а также способность к уплотнению во влажном состоянии.

Глинистые грунты, состоящие из глины без примеси песка. Их характерной особенностью является способность к набуханию при увлажнении, подверженность размыванию потоками воды и вспучивание при замерзании. Уплотняются глинистые грунты плохо.

Суглинки, состоящие из глины и песка, количество которого может достигать 90%. Суглинки подвержены размыванию и набухают при контакте с водой.

Торфяники, состоящие из растительных остатков. Этот вид грунта характеризуется высокой степенью сжимаемости, а также высоким содержанием влаги.

Пылеватые грунты или так называемые «плывуны»: наиболее сложный вид грунта, характеризующийся низкой способностью к уплотнению, подвижностью и подверженностью к размыванию

Все перечисленные виды грунтов имеют естественное, природное происхождение. Однако в строительстве часто приходится использовать так называемые искусственные грунты, среди которых различают насыпные и улучшенные основания.

Насыпные основания устраивают с использованием гравия, щебня, песка, строительного мусора, шлака, «пустых» горных пород и отходов промышленного производства.

Улучшенные основания формируют из рыхлых, малосвязанных грунтов, цементируя их или скрепляя различными другими способами с использованием жидкого стекла, битума и т.д.

Способы уплотнения грунта

В зависимости от вида грунта и его технических характеристик используют различные способы уплотнения грунта.Существует три способа уплотнения грунта:

При необходимости их комбинируют.

Трамбование грунта

Трамбованием называется один из способов механического воздействия на грунт, при котором происходит его уплотнение, сопровождающееся удалением пустот и воздушных полостей. Основное достоинство трамбования состоит в возможности уплотнения слоев грунта большой толщины при различных уровнях влажности. Однако применять трамбование при уплотнении слишком влажных грунтов опасно: можно получить обратный результат.

Трамбование применяют для уплотнения крупнообломочных, комковатых грунтов, различных насыпей, а также грунтов, доступ к которым ограничен или стеснен.

Для трамбования используется различная техника и приспособления, например, свободно падающие с высоты 2-6 метром трамбовочные плиты, весом от 2 до 15 тонн или грузы цилиндрической формы с плоским дном, вес которых также составляет несколько тонн. Получаемый при этом результат (степень уплотнения) зависит от произведенной работы, определяемой как произведение веса применяемой плиты, высоты сбрасывания и их количества

Глубина уплотнения грунта зависит также от размера контактной площади трамбовки: чем меньше контактная площадь и больше вес плиты, тем больше глубина уплотнения грунта.

Такая трамбовка производится с помощью специальной техники (тракторов, погрузчиков, подъемников и т.д.) и называется тяжелой.

При выполнении небольших объемов работ может применяться ручная трамбовка грунта, выполняемая при помощи специальных инструментов, называемых «толкушками», которые, в свою очередь, разделяются на «легкие», весом до 30 кг, и «тяжелые», вес которых составляет 80 кг и более. «Толкушки» могут быть механическими и ручными.

Выполнять трамбование грунта можно в любое время года, но зимой хорошие результаты можно получить только с использованием тяжелой трамбовки.

Укатка грунта

Укаткой называют способ механического воздействия, применяемый для уплотнения песчаных, крупнообломочных и глинистых грунтов на свободных участках большой площади, где есть все необходимые условия для маневрирования применяемых при этом машин и механизмов.

Укатка производится послойно: вначале уплотняется один слой, затем насыпается и уплотняется следующий слой грунта.

Степень уплотнения грунта при укатке зависит от уровня его влажности и применяемых для работы механизмов. При этом используются специальные катки, автомашины, груженые скреперы и тракторы. Выбирают оборудование для укатки грунта в зависимости от его вида, а также в зависимости от производительности и веса машин и механизмов.

Работы по укатке грунта проводят в несколько этапов. Вначале выполняют предварительную укатку, называемую также «подкаткой», используя при этом легкие катки или тракторы. Затем проводят опытные работы и определяют оптимальный уровень уплотнения грунта. На основании полученных результатов рассчитывают количество проходок используемой для работы техники.

Вибрирование

Вибрирование или вибрационное уплотнение является одним из наиболее эффективных способов механического воздействия на грунт, при котором достигается максимальный уровень контакта между его частицами и полностью удаляются пустоты.

Еще одно достоинство вибрирования состоит в возможности достижения высокого глубинного эффекта уплотнения грунта при сравнительно небольшом количестве проходок. Ни при каких других способах уплотнения этот эффект достичь невозможно.

Вибрационное уплотнение выполняется с помощью вибрирующего механизма, основанного на вращении эксцентрикового груза. При этом одновременно создается динамическая и статическая нагрузка на грунт.

Вибрирование можно назвать универсальным методом уплотнения грунтов. Первоначально оно рекомендовалось лишь для песчаных и крупнообломочных грунтов, но с развитием техники, применяемой для вибрации, этот способ стал широко использоваться для уплотнения глин и суглинков.

Виды работ по уплотнению грунтов

Виды работ по уплотнению грунтов зависят от требуемой степени его уплотнения, значение которой определяется на стадии проектирования в зависимости от качества грунта и его свойств, а также в зависимости от вида, возводимого на нем объекта.

Работы ведутся на участках, размер которых устанавливается так, чтобы обеспечить максимальные темпы работ по уплотнению. Обычно для катков длину участков делают не менее 250 м, а для трамбующих машин не более 50 м.

Ширина уплотняемого участка должна быть достаточной для безопасного движения техники и исключающей возможность ее сползания под откос.

Если протяженность участка увеличить, производительность катка возрастет, но при этом велика вероятность высушивания грунта, что негативно сказывается на качестве его уплотнения.

Укладка и уплотнение

Прежде чем начать уплотнение, грунт насыпают равными по толщине слоями и выравнивают. Если имеет место избыточная влажность, применяется рыхление грунта на глубину его уплотнения и подсушивание. Во время дождя работы по уплотнению грунта прекращают.

Уплотнение производят проходками техники от края насыпи к середине. При этом каждый проход катка или удар плиты производится так, чтобы перекрыть предыдущий участок. Делается это для исключения возможности пропуска неуплотненного участка.

В ходе работ осуществляется постоянный контроль качества и соответствие уровня уплотнения требуемым техническим условиям. Для этого используются полевые лаборатории, с помощью которых можно с высокой степенью точности определить качество грунта и уровень его плотности.

Уплотнение просадочных грунтов

Особого подхода требует уплотнение структурно неустойчивых грунтов, способных при определенных условиях (наводнениях, землетрясениях) изменить свою начальную структуру, что может привести к значительным усадкам. Такие грунты называются просадочными.

К просадочным относятся лессовые грунты, обладающие макропористой структурой и способностью к размываемости и размоканию. В большинстве случаев в состав лессовых грунтов входит гипс, известь, а также другие быстрорастворимые соли и соединения. В обычном состоянии лессовые грунты легко уплотняются и могут находиться в составе земляных насыпей. Однако при контакте с водой они теряют связность и образуют значительные просадки, величина которых может составлять 2 и более метра.

При строительстве к таким грунтам применяют следующие защитные меры, исключающие их контакт с влагой.

• Уплотнение грунтов с помощью тяжелых трамбовок и забивание его на глубину: возможно только в случае, если толщина слоя просадочных грунтов не менее 3,5-4 м.
• Устройство защитной подушки над уплотненными просадочными грунтами из непросадочных грунтов
• Уплотнение грунтов с помощью подводных взрывов: для этого на дне заранее подготовленного котлована бурят скважины и закладывают в них взрывчатку. Затем котлован заполняют водой, предварительно устроив по его периметру защитный земляной вал, и производят взрыв в скважинах.
• Грунты закрепляют с помощью битума, цемента или жидкого стекла, заливая его в предварительно подготовленные скважины.
• Грунты уплотняют с помощью свай.

Глубинное уплотнение грунтов

Уплотнение грунтов, производимое на глубине, с помощью свай и скважин, называется глубинным. Оно имеет свои характерные особенности.

Среди способов глубинного уплотнения лидирующие позиции занимает вибро уплотнение, основанное на способности грунтов переходить в плотное состояние под воздействием вибрации. Для этого вибратор медленно опускают в скважину, в которую через нижнее сопло подается вода. Затем его извлекают, одновременно заменив нижнюю подачу воды на верхнюю подачу. Под воздействием вибрации грунт уплотняется, а на месте нахождения вибратора образуется воронка, которую в дальнейшем засыпают песком.

Для грунтов с высоким уровнем влажности используют глубинное уплотнение, основанное на устройстве вертикальных дрен. Для этого в грунт погружают обсадную трубу, засыпают ее песком, который затем уплотняют вибрированием. По окончании этого процесса обсадную трубу извлекают, оставляя в грунте песчаный столбик (дрену). Количество таких дрен определяется на стадии проектирования.

• Уплотнение грунтов с помощью тяжелых трамбовок и забивание его на глубину: возможно только в случае, если толщина слоя просадочных грунтов не менее 3,5-4 м.
• Устройство защитной подушки над уплотненными просадочными грунтами из непросадочных грунтов
• Уплотнение грунтов с помощью подводных взрывов: для этого на дне заранее подготовленного котлована бурят скважины и закладывают в них взрывчатку. Затем котлован заполняют водой, предварительно устроив по его периметру защитный земляной вал, и производят взрыв в скважинах.
• Грунты закрепляют с помощью битума, цемента или жидкого стекла, заливая его в предварительно подготовленные скважины.
• Грунты уплотняют с помощью свай.

Коэффициент уплотнения грунта. Определение плотности грунта

Подготавливаясь к застройке, проводят специальные исследования и тесты, определяющие пригодность участка к предстоящей работе: берут пробы грунта, вычисляют уровень залегания подземных вод и исследуют другие особенности почвы, которые помогают определить возможность (или ее отсутствие) строительства.

Проведение таких мероприятий способствует повышению технических показателей, вследствие чего решается ряд проблем, возникающих в процессе строительства, например, проседание почвы под тяжестью конструкции со всеми вытекающими последствиями. Первое ее внешнее проявление выглядит как появление трещин на стенах, а в совокупности с другими факторами к частичному или полному разрушению объекта.

Коэффициент уплотнения: что это?

Под коэффициентом уплотнения грунта имеют в виду безразмерный показатель, который, по сути, является исчислением из отношения плотность грунта/плотность грунта_max. Коэффициент уплотнения грунта рассчитывается с учетом геологических показателей. Любой из них, независимо от породы, пористый. Он пронизан микроскопическими пустотами, которые заполняются влагой или воздухом. При выработке почвы объем этих пустот увеличивается в разы, что приводит к повышению рыхлости породы.

Важно! Показатель плотности насыпной породы намного меньше, чем те же характеристики утрамбованного грунта.

Именно коэффициент уплотнения грунта определяет необходимость подготовки участка к строительству. Опираясь на эти показатели, подготавливают песчаные подушки под фундамент и его основание, дополнительно уплотняя грунт. Если эту деталь упустить, он может слеживаться и под весом конструкции начнет проседать.

Показатели уплотнения грунта

Коэффициент уплотнения грунта показывает уровень уплотненности почвы. Его значение варьируется в рамках от 0 до 1. Для основания бетонного ленточного фундамента нормой считается показатель в >0,98 балла.

Специфика определения коэффициента уплотнения

Плотность скелета грунта, когда земляное полотно поддают стандартному уплотнению, вычисляется в лабораторных условиях. Принципиальная схема исследования заключается в помещении образца почвы в стальной цилиндр, который сжимается под воздействием внешней грубой механической силы – ударов падающего груза.

Важно! Наивысшие показатели плотности грунта отмечаются у пород с влажностью чуть выше нормы. Эта зависимость изображена на графике ниже.

Каждое земляное полотно имеет свою оптимальную влажность, при которой и достигается максимальный уровень уплотнения. Этот показатель также исследуют в лабораторных условиях, придавая породе разную влажность и сравнивая показатели уплотнения.

Реальные данные – это конечный результат исследований, измеряющийся по окончании всех лабораторных работ.

Методы уплотнения и вычисления коэффициента

Географическое расположение определяет качественный состав грунтов, каждый из которых обладает своими характеристиками: плотностью, влажностью, способностью к проседанию. Потому так важно разработать комплекс мер, направленный на качественное улучшение характеристик для каждого типа почвы.

Вам уже известно понятие коэффициента уплотнения, предмет которого изучается строго в лабораторных условиях. Проводят такую работу соответственные службы. Показатель уплотнения почвы определяет методику воздействия на грунт, вследствие которой он получит новые прочностные характеристики. Проводя такие действия, важно учитывать процент усиления, прикладываемого для получения необходимого результата. Исходя из этого вычитывается коэффициент уплотнения грунтов (таблица ниже).

Типология методов уплотнения грунта

Существует условная система подразделения методов уплотнения, группы которых формируются исходя из способа достижения цели – процесса выведения кислорода из слоев почвы на определенной глубине. Так, различают поверхностное и глубинное исследование. Исходя из типа исследования, специалисты подбирают систему оборудования и определяют способ его применения. Методы исследования почвы бывают:

• статическими;
• вибрационными;
• ударными;
• комбинированными.

Каждый из типов оборудования отображает метод применения силы, например пневматический каток.

Частично такие методы применяются в малом частном строительстве, другие исключительно при построении крупномасштабных объектов, возведение которых согласовано с местной властью, так как некоторые из таких строений могут оказывать влияние не только на заданный участок, но и на окружающие объекты.

Коэффициенты уплотнения и нормы СНиП

Все операции, связанные со строительством, четко регламентируются законом, потому строго контролируются соответствующими организациями.

Коэффициенты уплотнения грунтов СНиП определяет пунктом 3.02.01-87 и СП 45.13330.2012. Действия, описанные в нормативных документах, были обновлены и актуализированы в 2013-2014 годах. В них описываются уплотнения для разного рода почвы и грунтовых подушек, использующихся при возведении фундамента и строений разного рода конфигураций, в том числе и подземных.

Как определяют коэффициент уплотнения?

Проще всего определить коэффициент уплотнения грунта по методу режущих колец: металлическое кольцо выбранного диаметра и определенной длины забивают в грунт, во время чего порода плотно фиксируется внутри стального цилиндра. После этого массу приспособления измеряют на весах, а по окончании взвешивания вычитывают вес кольца, получая чистую массу грунта. Это число делят на объем цилиндра и получают окончательную плотность грунта. После чего ее делят на показатель максимально возможной плотности и получают вычисляемое – коэффициент уплотнения для данного участка.

Примеры вычисления коэффициента уплотнения

Рассмотрим определение коэффициента уплотнения грунта на примере:

• значение максимальной плотности грунта – 1,95 г/см 3 ;
• диаметр режущего кольца – 5 см;
• высота режущего кольца – 3 см.

Необходимо определить коэффициент уплотнения почвы.

С такой практической задачей справиться намного легче, чем может показаться.

Для начала забивают цилиндр в грунт полностью, после чего извлекают его из почвы так, чтобы внутреннее пространство оставалось заполненным землей, но снаружи никакого скопления грунта не отмечалось.

При помощи ножа грунт извлекают из стального кольца и взвешивают.

К примеру, масса грунта составляет 450 грамм, объем цилиндра 235,5 см 3 . Рассчитав по формуле, получаем число 1,91г/см 3 – плотность почвы, откуда коэффициент уплотнения почвы – 1,91/1,95 = 0,979.

Возведение любого здания или конструкции – ответственный процесс, которому предшествует еще более ответственный момент подготовки застраиваемого участка, проектирования предполагаемых построек, расчета общей нагрузки на грунт. Это касается всех без исключения построек, которые предназначены для длительной эксплуатации, срок которой измеряется десятками, а то и сотнями лет.

Уплотнение грунта важный момент в строительстве

Ниже слоя сезонного промерзания

5.2.2. Каждый слой отсыпаемого грунта следует разравнивать, соблюдая проектный уклон. Перед уплотнением поверхность отсыпаемого слоя грунта должна быть спланирована под двухскатный или односкатный поперечный профиль с уклоном 20-40% к бровкам земляного полотна.

5.2.3. Толщина слоя отсыпки должна назначаться исходя из обеспечения однородной плотности грунта по глубине слоя с учетом технических параметров применяемых уплотняющих машин и уточняться по результатам пробного уплотнения.

5.2.4. Уплотнение грунтов производится при влажности, близкой к оптимальной ( ). При отклонениях естественной влажности грунта от допустимых значений ее следует увлажнять или подсушивать. Уплотнение тяжелых суглинков и глин следует производить при их влажности не более 1,05 .

5.2.5. Применение грунтов различных видов в одном слое насыпи не допускается.

5.2.6. Предварительное уплотнение грунтов земляного полотна производится землеройно-транспортными механизмами и транспортными средствами, движение которых организуется по послойно отсыпаемому грунту равномерно по всей ширине земляного полотна.

5.2.7. Уплотнение грунтов укаткой производят катками на пневматических шинах, комбинированными кулачковыми и с гладкими вальцами. Катки выбирают в зависимости от вида грунта и толщины слоя отсыпки в соответствии с табл.5.2.2.

Катки для уплотнения грунта при устройстве земляного полотна дорог

Модель, тип, марка

Основные конструктивные особенности

Глубина уплотнения (в плотном теле), м

Самоходные комбинированные с вибрационным вальцем

Самоходные с вибрационными кулачковыми вальцами

Самоходные двухвальцовые вибрационные с гладкими вальцами

Окончательное уплотнение дорожных оснований
и покрытий

Примечание. Технические характеристики катков приведены в приложении 11.

5.2.8. Самоходные катки с гладкими вальцами рационально использовать при окончательном уплотнении поверхностного слоя связных и малосвязных грунтов. Применение таких катков на свежеуложенной насыпи малоэффективно.

5.2.9. Кулачковые катки применяются для уплотнения непереувлажненных связных и малосвязных грунтов. При одинаковом с гладкими вальцами катками весе кулачковые катки дают почти вдвое большую глубину уплотнения.

5.2.10. Уплотнение грунта трамбованием производят гидромолотами на экскаваторах.

5.2.11. Вибрационные катки и виброплиты целесообразно применять для уплотнения только несвязных грунтов. Они уплотняют грунт за меньшее количество проходов по сравнению со статическими катками с гладкими вальцами и на пневматических шинах.

5.2.12. Длина участков отсыпаемых насыпей в зимнее время и уплотняющие средства должны быть выбраны так, чтобы окончательное уплотнение грунта в насыпи заканчивалось не позднее 3 часов при температуре воздуха до -10 °С и не позднее 2 часов при температуре до -20 °С, после выемки грунта в резерве или грунтовом карьере (таблица 5.2.3.)

Время уплотнения грунта в насыпи в зависимости от температуры воздуха

Температура наружного воздуха, в град.

Время начала смерзания грунта

5.3. ТЕХНОЛОГИЯ УПЛОТНЕНИЯ ГРУНТА ПОСЛЕ ВОССТАНОВИТЕЛЬНОГО РЕМОНТА ПОДЗЕМНЫХ ИНЖЕНЕРНЫХ СЕТЕЙ В ЗОНЕ ПРОЕЗЖЕЙ ЧАСТИ ДОРОГИ

5.3.1. Восстановительный ремонт осуществляется после разрытия на проезжей части, связанного с ремонтом, прокладкой и перекладкой подземных сооружений, а также разрушений, вызванных стихийными или другими явлениями. Работы по восстановительному ремонту могут выполняться с учетом последующего переустройства, поэтому восстановительный ремонт делится на первичный (временный), повторный (окончательный).

5.3.2. Временный восстановительный ремонт ограничивается коротким сроком его проведения и его окончательного осуществления. В Москве ежегодно проводится большое количество разрытий участков проезжей части улиц, и качественное их восстановление необходимо.

5.3.3. Зона работ, связанная с разрытием и восстановлением проезжей части дороги, должна быть ограждена.

Вид ограждений, их оснащенность в ночное время, установка знаков регулирования движения городского транспорта в каждом конкретном случае определяется ГИБДД г.Москвы.

5.3.4. Обратная засыпка траншей производится после укатки трубопроводов, проведения испытаний их с оформлением акта и получения разрешения на проведение обратной засыпки. Засыпка траншеи должна производиться с принятием мер против повреждения трубопроводов и их изоляции от сбрасываемого песка, а также против смещения трубопроводов с оси и включает в себя следующие этапы:

– засыпка и уплотнение грунта в приямках под стыковые соединения;

– подбивка пазух между трубой и дном траншеи;

– засыпка, разравнивание и уплотнение песка в пазухе между трубой и стенками траншеи;

– засыпка, разравнивание и уплотнение защитного слоя и верхних слоев.

5.3.5. Подбивка пазух между трубой и дном траншеи производится ручными трамбовками. Пазухи между трубой и стенками траншеи засыпаются послойно экскаваторами, бульдозерами, погрузчиками, толщина слоя должна быть не более 25 см, уплотнение производится равномерно с двух сторон виброплитами. При уплотнении песка над коммуникациями толщина защитного слоя должна быть не менее 25 см для металлических и железобетонных труб и не менее 40 см для керамических, асбоцементных и пластмассовых труб. Защитный слой над коммуникациями также уплотняется виброплитами. Дальнейшая засыпка песка производится экскаваторами, бульдозерами, погрузчиками послойно с толщиной слоя до 30 см и уплотняется самоходными катками массой 1,5-10 т.

5.3.6. Уплотненное песчаное основание в летнее время обильно заливается водой, и после впитывания воды в песок и удаления излишней воды по продольному уклону траншеи производится дополнительное уплотнение самоходными катками по 4-6 проходов по одному следу. Такая технология засыпки и уплотнения песка позволяет получить коэффициент уплотнения грунта в траншее в пределах 0,98-1,0. По уплотненному песчаному основанию в пределах разрытия устраивается дорожное основание, по которому укладывается покрытие из асфальтового бетона. В зимнее время года верхний слой толщиной 10-15 см песчаного основания устраивается из горячего песка. На рис.5.3.1. представлена схема работ по восстановлению дорожной конструкции.

Рис.5.3.1. Последовательность работ по восстановлению дорожной конструкции

1. Укладка труб и проверка стыковых соединений. Проведение испытаний трубопроводов.
Акт на проведение обратной засыпки.

2. Уплотнение песка немеханизированными инструментами.

3. Уплотнение песка ручными инструментами, виброплитами массой до 50 кг.

4. Послойное уплотнение песка оптимальной влажности виброплитами массой до 100 кг и выше.

5. Восстановление дорожного основания.

6. Восстановление покрытия дороги.

7. Существующая дорога.

Рис.5.3.1. Последовательность работ по восстановлению дорожной конструкции

5.3.7. На магистральных улицах общегородского и районного значения траншеи засыпаются песком и уплотняются согласно пунктам 5.3.4., 5.3.5., 5.3.6. настоящих рекомендаций. Верхний же слой засыпаемой траншеи на глубину 30-40 см должен выполняться из щебеночных смесей заводского изготовления, состав которых представлен в табл.5.3.1.

Содержание в смеси частиц (% массы), проходящих через сито
с размером отверстий, мм

Аренда строительного
оборудования и инструмента в
Санкт-Петербурге

• Главная
• /
• Статьи
• /
• Уплотнение грунта, песка и щебня

Уплотнение грунта, песка и щебня

Уплотнение строительных материалов (грунтов) производится для увеличения их прочностных характеристик и избежания осадок в процессе эксплуатации. Уплотнение происходит за счет приложения статической или вибрационной силы на уплотняемый материал. Наибольшее распространение уплотнение получило в дорожном строительстве, возведении насыпей и дамб, фундаментных и ландшафтных работах.

Качество уплотнения каменной отсыпки, грунтов и асфальтобетона напрямую связано с несущей способностью материала и его водонепроницаемостью. Причем увеличение степени уплотнения на 1% ведет к увеличению прочности материала на 10-20%.

Некачественное уплотнение ведет к последующим усадкам грунтов, что значительно увеличивает стоимость содержания или приводит к дорогостоящему ремонту.

Области применения уплотнения

Вот список областей, где уплотнение используется наиболее часто:

• Автодорожное строительство
• Железные дороги
• Фундаменты зданий
• Аэропорты и порты

Автомобильные дороги

Разнообразие современных автомобильных дорог очень большое: начиная от грунтовых проселочных дорог, заканчивая многополосными магистралями с асфальтобетонным покрытием.

Вне зависимости от типа дороги, для увеличения несущей способности полотна и увеличения срока службы необходимо использовать уплотнение всех слоев дороги, включая насыпь.

Дорога возводится двумя способами – на насыпи или в выемке. Дорожная одежда состоит из подстилающего слоя, слоя основания и финальных слоев покрытия. Основная ее задача – равномерно распределять давление от поверхностных нагрузок по всему земляному полотну.

Максимальное давление возникает на поверхности, поэтому требование к качеству материала и его уплотнению максимальны для слоев покрытия – асфальту или асфальтобетону.

Слой основания обеспечивает жесткость слоям покрытия, поэтому требования к его уплотнению также велики. Обычно для этих слоев используется щебень или каменная отсыпка.

Железные дороги

Во всем мире железные дороги обеспечивают большую часть грузового трафика. Значительная часть таких перевозок занимает транспортировка крайне тяжелых материалов, таких как руда и уголь. Поэтому способность противостоять нагрузкам критически важна для железной дороги. А этого невозможно добиться без качественного уплотнения железнодорожной насыпи.

Фундаменты зданий

Устойчивость и срок службы любых типов построек напрямую зависят от качества фундамента. Особенно это важно в местах, где отсутствуют прочные грунты.

Возведение качественной дренажной подушки под основание зданий проблематично выполнить без использования уплотнительной техники.

Крупные инфраструктурные проекты: порты и аэропорты

В современном мире грузооборот аэропортов и морских портов вырос многократно. Чтобы справится с этим потоком грузов – значительно возросла интенсивность движения судов и самолетов, а следовательно выросли нагрузки на взлетные полосы и причалы. На данных объектах требования к качеству работ и используемых материалов максимальны. Стандарты по уплотнению всех подстилающих слоев и слоев покрытия значительно выше, чем на прочих объектах.

Способы уплотнения

Существуют два способа уплотнения грунтов и асфальтных покрытий: статическое и вибрационное воздействие.

Статическое уплотнение

Статическое уплотнительное оборудование для воздействия на уплотняемый материал использует только собственный вес. Чтобы изменить силу воздействия на поверхность необходимо либо изменить массу, либо площадь контакта.

Такой тип оборудования не обеспечивает уплотнение материала на достаточную глубину, т.к. при нем возникает эффект «распора» между частицами верхнего слоя материала, что препятствует уплотнению нижележащих частиц.

К такому типу оборудования относятся статические катки с гладкими вальцами и катки на пневматических шинах.

Вибрационное уплотнение

Вибрационное уплотнительное оборудование использует комбинацию статического и динамического воздействия. Вибрация создается за счет вращения эксцентрикового груза. Вибрационные удары передается частицами материала между собой, что приводит к уменьшению трения между ними и взаимному движению. Что в свою очередь позволяет частицам переупаковываться в максимально плотное состояние. По сравнению со статическим, вибрационное уплотнение воздействует на материал на гораздо большую глубину. Изначально данный способ уплотнения использовался только для несвязных грунтов (песок, щебень и т.п.), однако со временем появилась вибрационное оборудование и для уплотнения глинистых грунтов и асфальта.

Эффективность воздействия вибрационного оборудования признана во всем мире, и на текущий момент данный способ уплотнения является доминирующим на рынке.

Влияние влажности грунта на его уплотнение

Любые грунты состоят из трех элементов: твердые частицы, воздух и вода. Во время уплотнения почти все грунты достигают максимальной плотности при определенном оптимальном содержании в них воды.

Таким образом, сухой грунт плохо поддается уплотнению, а влажный грунт становится мягким и его легче утрамбовать.

Однако, чем выше содержание воды в грунте, тем ниже его плотность. Максимальная плотность достигается при оптимальном содержании влаги в грунте, что обычно является промежуточным состоянием между абсолютно сухим и полностью влажным.

Для определения оптимальной влажности для грунта используют лабораторный анализ по ГОСТ 22733-2002 (Грунты. Метод лабораторного определения максимальной плотности).

Степень уплотнения чистого песка и щебня (без содержания примесей) почти не зависит от содержания в них влаги, и могут быть максимально утрамбованы как в сухом, так и водонасыщенном состоянии.

Уплотнение различных типов грунтов

В зависимости от используемого уплотняемого материала выбираются соответствующие способы и оборудование для уплотнения.

Песок и щебень

Как уже упоминалось ранее, песок и щебень достигают своей максимальной плотности в абсолютно сухом или полностью водонасыщенном состоянии. Но так как данные материалы обладают отличными дренирующими свойствами, достаточная плотность достижима при любом содержании влаги в материале.

Но при использовании щебня и песка с содержанием примесей, дренирующие свойства заметно ухудшаются и материал становится пластичным, что затрудняет его уплотнение. В таких случаях необходимо производить уплотнение при оптимальном содержании влаги.

При уплотнении песка и щебня с низким содержанием примесей может возникнуть небольшая проблема – материал пытается выпучиться сзади вальца катка или виброплиты, тем самым плотность верхнего слоя снижается. Но при послойном уплотнении данный нюанс не играет большого значения, т.к. нижележащий слой уплотняется при обработке верхнего слоя.

Для уплотнения песка и щебня подойдет любое вибрационное оборудование: вибротрамбовки, виброплиты и виброкатки. Вес оборудования влияет на высоту трамбуемого слоя.

Скальная порода

Отсыпка из скальной породы применяется в качестве насыпей в дорожном строительстве, при сооружении платин и дамб, а также при возведении взлетных полос и морских портов. Валуны из скальной породы могут достигать размеров до 1,5 метров и обладают значительной прочностью.

Первичная укладка скальных пород производится бульдозерами, они образуют довольно ровную поверхность. Для дальнейшего уплотнения используют вибрационные катки тяжелого и среднего класса.

Пылеватые грунты

На качество уплотнения пылеватых грунтов сильно влияет степень содержания в них влаги. Для качественного уплотнения подобного грунта, уровень влажности не должен сильно отличаться от оптимального. При большом содержании влаги в пылеватом грунте и при воздействии вибрации такой грунт становится текучим, что сильно снижает возможность его качественного уплотнения.

Пылеватые грунты с оптимальной влажностью обладают низкой вязкостью, поэтому их можно уплотнять более толстыми слоями, чем песок. Для их уплотнения идеально подходят вибрационные катки среднего и тяжелого класса, либо тяжелые виброплиты.

Глина и суглинки

Глину и грунты, содержащие большое количество глины, часто используют в дорожном строительстве при возведении насыпей. Качество уплотнения глины меняется в зависимости от содержания в ней воды. При низком содержании влаги она становится твердой, а при высоком содержании очень пластичной. Поэтому при уплотнении подобных грунтов оптимальная влажность материала является существенным фактором.

Для уплотнения глины используют вибрационные катки с гладкими либо кулачковыми вальцами. Кулачковые – когда влажность ниже оптимальной, а гладкие вальцы – при повышенной влажности. Глубина слоя выбирается в пределах от 20 до 40 см. Толщина уплотняемого слоя влажной глины может быть больше, чем сухой.

При существенном отклонении уровня влажности от оптимального могут быть использованы бороны и фрезы для увлажнения или проветривания грунта.

Уплотнение грунта щебнем

Уплотнение грунта щебнем требуется в тех случаях, когда основания не имеют достаточной несущей способности, чтобы строить на них здания или прокладывать дороги. Бывают такие грунты, по которым невозможно даже ходить. Их тоже необходимо уплотнять. В этой статье мы расскажем, какой щебень лучше всего подходит для таких целей, как его выбрать и как правильно провести работы. В конце мы кратко охарактеризуем альтернативные материалы для уплотнения грунтов.

В компании Грунтовозов вы можете купить щебень для уплотнения грунта с доставкой до вашего объекта по минимальной цене.

Зачем нужно уплотнять грунт

Слабые грунты плохо выдерживают нагрузки. Они проседают, сдвигаются под воздействием тяжести фундаментов или дорожного полотна. В результате на зданиях и дорожках появляются трещины или они полностью разрушаются. Решить проблему может уплотнение.

Если укрепить слой грунта щебнем, повысится его несущая способность, снизится и равномерно распределится нагрузка на фундамент. Кроме того, материал выполняет роль дренажа, с его помощью можно выровнять поверхность котлована или траншеи.

Укрепления требуют рыхлые грунты с высокой пористостью, большим содержанием воздуха и влаги. Твердые частицы в них слабо сцеплены между собой, отчего и падают прочность и несущая способность.

К такой группе относятся следующие виды грунтов:

• Лессовые рыхлые
• Песчаные
• Супесчаные
• Суглинки
• Торфяные
• Гравелистые и трещиноватые скальные

Уплотнение грунта рекомендуют проводить в таких ситуациях:

• Перед прокладкой пешеходных тротуаров
• Перед возведением заборов и других заграждений
• При закладке фундаментов зданий
• При строительстве автомобильных и железных дорог
• При прокладке подземных коммуникаций
• При строительстве мостов, дамб и гидротехнических сооружений

В следующей части текста вы узнаете, по каким характеристикам следует выбирать щебень для уплотнения грунтов.

Как выбрать щебень для уплотнения грунта

Качество уплотненного грунта во многом зависит от щебня, который используется для этой цели. Если он соответствует всем требованиям, то способен увеличить несущую способность основания в несколько раз.

При покупке следует обратить внимание на:

• Вид
• Фракцию
• Лещадность
• Морозостойкость
• Прочность
• Насыпную плотность
• Коэффициент уплотнения
• Водопоглощение
• Радиоактивность

Дальше мы коротко опишем значение каждой из перечисленных характеристик.

От вида щебня во многом зависят остальные его характеристики. Материал добывают путем дробления разных горных пород.

Самыми прочными считаются магматические:

Такой щебень способен выдерживать высокие статические и динамические нагрузки. Поэтому его используют для уплотнения грунта под высотными зданиями, железнодорожным полотном, автомобильными трассами с высоким трафиком.

Почти не уступают по прочности магматическим породам метаморфические.

К ним относятся:

Серпентинитовый и амфиболитовый щебни можно применять практически для тех же целей, что и гранитный или диоритовый. У мрамора прочность немного ниже, поэтому с его помощью рекомендуют уплотнять грунт только под частными домами, дорогами с невысокой интенсивностью движения, пешеходными дорожками.

Осадочные породы по своим характеристикам могут уступать магматическим и метаморфическим. Тем не менее, они вполне годятся для уплотнения грунта.

Чаще всего используют:

Основное преимущество таких материалов – низкая стоимость. Они подходят для уплотнения почвы под небольшими хозяйственными постройками, одноэтажными домами, тротуарами, грунтовыми дорогами.

Фракция

От размера зерен щебня зависит, насколько хорошо будет распределяться нагрузка по поверхности грунта и как он будет уплотняться. Далеко не все фракции подходят для этих работ.

Рекомендуют использовать размеры:

Чем большая нагрузка предусматривается на фундамент или дорожное полотно, тем крупнее должен быть щебень. Но при использовании фракций 40-70, 40-120, 80-120 необходимо делать расклинцовку более мелким щебнем. В результате большие камни обеспечат прочность основанию, а мелкие – высокую плотность.

Лещадность

Часть щебня в процессе дробления породы обретает плоскую форму. Ее называют лещадной, от слова «лещ» (плоская рыба). К этой группе относят также игловидные частицы, чья длина в 3 раза превышает ширину.

Лещадный щебень плохо уплотняется, между его частицами образуются пустоты. В результате основание под фундаментом получается менее прочным, может давать усадку. По процентному содержанию плоских частиц материал разделяют на 5 групп. Для укрепления грунтов стоит покупать материал I или II групп (процент лещадных зерен до 15% от общего объема).

Морозостойкость

Котлованы под фундаментами и трассами рекомендуют рыть на глубину промерзания. Но в холодные зимы она может существенно измениться. Кроме того, при прокладке тротуаров или грунтовых дорог не делают глубоких траншей. Поэтому обязательно нужно обращать внимание на морозостойкость щебня.

Желательно, чтобы показатель был не меньше F100-F200. Тогда щебень выдержит 100-200 циклов заморозки. Такими характеристиками обладает габбро, гранитный, диоритовый, серпентинитовый, мраморный щебни. Известняк может иметь низкую морозостойкость. Но у нас в наличии есть материал из этой породы с показателями F100-F150.

Если купить камень с низкой морозостойкостью, он может разрушиться. Происходит это из-за расширения замерзшей в трещинах воды. Грунтовое основание, уплотненное таким щебнем, будет со временем проседать.

Прочность

Показатель прочности – одна из основных характеристик, на которую следует ориентироваться при выборе щебня для уплотнения грунта. Ведь основания будут нести значительные нагрузки. Слабый камень со временем разрушится и перестанет выполнять свою функцию. На месте раздробленной породы могут образоваться пустоты, несущая способность грунта резко уменьшится.

Прочность определяется маркой по дробимости и не должна быть ниже, чем М1000 (для уплотнения грунта под тротуарами подойдет материал с прочностью М800). Такими показателями обладает практически любой щебень в нашем регионе. Но самыми прочными считаются камни из магматических пород (гранит, диорит, габбро). К ним приближаются серпентинит и амфиболит, чьи показатели прочности варьируются от М1200 до М1400.

Насыпная плотность

Насыпная плотность материала – это соотношение массы и объема материала при свободной засыпке. Она зависит от фракции и лещадности. Показатель важно знать, чтобы правильно рассчитать количество щебня, необходимое для уплотнения грунта. В среднем она колеблется от 1200 кг/м3 до 1580 кг/м3.

Подробнее об этой характеристике вы можете прочитать на странице Насыпная плотность сыпучих материалов и грунтов.

Коэффициент уплотнения

При покупке щебня для уплотнения грунта важно правильно рассчитать его количество. Если этого не сделать, материала может не хватить. Ведь камни уплотняются, трамбуются, тем самым уменьшается их объем. Если расчеты будут неверные, придется искать, где можно дополнительно купить небольшую партию щебня.

Для того, чтобы узнать, сколько нужно щебня для засыпки и уплотнения участка определенной площади, понадобится коэффициент уплотнения. Его значение определяется ГОСТом (после ряда испытаний). Для щебня оно колеблется от 1,1 до 1,3 (на практике чаще используют показатель 1,3).

Количество необходимого материала высчитывается по формуле, где перемножаются между собой:

• Объем, который необходимо засыпать камнями (для этого высоту умножают на длину и ширину)
• Коэффициент уплотнения

Объясним на конкретном примере:

1. Допустим, у нас есть траншея длиной 4 м, шириной 1,5 м и высотой 0,5 м.
2. Теперь мы перемножаем длину, ширину и высоту: 4*1,5*0,5=3. Так, объем нашей траншеи – 3 м3. Именно его необходимо засыпать.
3. Полученный объем умножаем на коэффициент уплотнения: 3*1,3=3,9 м3.

Так, для того, чтобы засыпать нашу траншею, понадобится 3,9 м3 щебня.

Подробнее об этой характеристике вы можете прочитать на странице Коэффициент уплотнения грунтов и строительных материалов.

Водопоглощение

Способность материала впитывать жидкость при полном в нее погружении называется водопоглощением. Оно есть и у камней. Показатель зависит от пористости, фракции и породы материала. При высоком водопоглощении теряются прочность и морозоустойчивость щебня. Ведь при минусовых температурах вода в порах камня застывает, расширяется и разрушает его изнутри. В итоге падает и прочность уплотненного грунта.

Низкие показатели водопоглощения у гранита и серпентинита. Они не превышают 0,1-0,6%. Поэтому такие материалы лучше всего подходят для уплотнения грунта. Немного выше характеристика у известняка (из-за высокой пористости). Его показатель водопоглощения колеблется от 0,1% до 2,6%.

Радиоактивность

При покупке щебня следует проверить его безопасность. Одна из основных характеристик тут – радиоактивность. Некоторые горные породы (например, гранит) могут обладать довольно высоким природным фоном.

Если грунт уплотняется под жилыми постройками, то, согласно ГОСТу, его показатель не должен превышать 370 Бк/кг. Но даже это число считается слишком высоким. Щебень, представленный у нас в продаже, имеет радиоактивность от 265 Бк/кг и ниже.

Теперь вы знаете, на какие характеристики нужно обращать внимание при покупке материала для уплотнения. Далее мы поговорим о конкретных товарах.

Какой щебень подойдет для уплотнения грунта

Выбор щебня для уплотнения напрямую зависит от конкретных работ. Мы расскажем, какие разновидности имеют лучшее соотношение цены и качества:

Если вам нужен щебень для уплотнения грунта:

• Под высотными зданиями и дорогами с высоким трафиком, берите амфиболитовый материал 20-40, 40-120, гранитный 20-40 или серпентинитовый 20-40 и 40-70
• Под частным домом в 1-2 этажа, обратите внимание на гранитный щебень 25-60 и 40-70
• Под подъездными дорогами, советуем рассмотреть диоритовую разновидность 20-40 и 40-70, а также мраморный щебень 20-40 и 40-70
• Под хозяйственными постройками и пешеходными тротуарами, возьмите известняковый материл 20-40

Дальше мы расскажем, как правильно уплотнять грунт с помощью щебня.

Уплотнение грунта щебнем своими руками

Если вы собираетесь строить небольшой дачный дом, хозяйственное помещение, проложить дорожку в саду или выложить плиткой двор, вполне реально уплотнить грунт самостоятельно. Для более ответственных работ (строительства частного дома на 2 этажа, прокладки асфальтированной дороги) лучше позвать специалистов. Они проведут нужные расчеты, будут использовать специальную технику для трамбовки.

Подготовительные работы

На крупных стройках перед началом работ берут образцы грунта. Для этого проделывают скважину на глубину промерзания (от 50-70 см до 1-2 м, в зависимости от региона). Полученный материал отправляют в лабораторию для определения плотности, вида и состава грунта. Также необходимо узнать, на каком уровне залегают грунтовые воды, нет ли на этом участке плавунов. После определения всех свойств грунта легче рассчитать количество щебня и степень необходимого уплотнения.

Обратите внимание, что даже при постройке частного дома лучше проконсультироваться со специалистами. Тогда вы будете уверены, что фундамент получится прочным и не осядет.

Дальше приступают к расчету глубины и площади фундамента. Подушка под ним должна быть на 200 мм шире. Если вы собираетесь укреплять грунт под дорожкой, укрепленная площадь грунта должна быть приблизительно такой же, как и у пешеходной зоны. Толщина слоя колеблется от 20-25 см до 0,5-1,5 м. Чем выше и тяжелее конструкция, тем больше щебня понадобится для уплотнения основания под ней.

Когда известен объем, который следует заполнить щебнем, переходят к расчету его количества. Лучше всего полученный результат закруглить в сторону большего значения.

Уплотнять грунт можно несколькими способами:

Описание методов вы найдете ниже по тексту.

Уплотнение грунта ручным методом

Ручное уплотнение применяется при укреплении грунта под небольшими хозяйственными постройками, дорожками, дворами, тротуарами. Его можно проводить самостоятельно, без помощи специалистов и с минимальными затратами на инструментарий.

Комплекс работ по ручному укреплению грунта состоит из нескольких этапов:

1. Выбора инструментов и материалов
2. Непосредственного уплотнения (технологии)

О каждом из них вы узнаете в продолжении статьи.

Инструменты и материалы

Для того, чтобы укрепить грунт, вам понадобятся:

• Щебень
• Лопата
• Уровень
• Специальное приспособление для трамбовки

Для трамбовки используют подручные материалы. Можно купить готовый инструмент. Он выглядит как тяжелая чугунная плита с деревянной рукояткой. Сделать такое приспособление можно и самостоятельно. Для этого берут длинный брус из дерева, снизу его подбивают листом стали, а сверху прикрепляют ручку.

Технология

Щебень засыпается в траншею и выравнивается лопатой. С помощью уровня проверяется, действительно ли поверхность горизонтальная, нет ли перекосов. Если слой камней должен быть больше 10 см, советуют засыпать их порциями и уплотнять каждую отдельно. Можно также смешивать материал с верхними слоями грунта.

Приспособление для трамбовки берут за ручку и с силой прессуют грунт со щебнем. Удары повторяют в одном месте несколько раз, пока грунт полностью не осядет. Затем переходят к следующему участку. Когда работа закончена, опять проверяют, ровная ли поверхность, и засыпают следующий слой.

Уплотнение грунта механическим методом

Если нужно укрепить грунт на большой площади или при закладке фундамента под дом, лучше воспользоваться механическими приспособлениями. Они позволят более качественно провести работу, процесс будет не таким утомительным.

После планировки механическое уплотнение грунта состоит из тех же этапов, что и ручное:

1. Подготовка инструментов
2. Уплотнение

Дальше мы распишем детально каждый пункт.

Подготовка инструментов

Для трамбовки при механическом методе уплотнения грунта необходимо приобрести или взять напрокат специальный инструментарий.

Существует несколько приспособлений:

Виброплита (или вибротрамбовка) бывает разной массы. В домашних условиях чаще всего используют инструменты весом 60-120 кг.

По принципу действия виброплиты разделяют на:

• Одномассные (колебания идут от всей поверхности плиты)
• Двухмассные (вибрирует лишь нижняя часть, а верхняя создает дополнительное давление – на ней располагается двигатель)
• Виброударные (грунт со щебнем утрамбовывается молотом, прикрепленным к основанию пружинами)

Работают виброплиты от электричества или двигателя внутреннего сгорания.

Ручной каток можно купить в специализированном магазине или изготовить самостоятельно. Во втором случае за основу берут трубу с диаметром 40-50 см и заполняют ее песком. Вес инструмента должен быть 100-200 кг. Через трубу можно пропустить крепкую веревку и тянуть самодельный каток за нее. Тогда труба будет прокручиваться и утрамбовывать грунт со щебнем собственным весом.

Технология уплотнения

В готовый котлован или траншею засыпают щебень. Его можно укладывать и слоями, хотя механическим методом можно утрамбовать весь положенный объем сразу. Затем плиту включают, делают 2-3 прохода по поверхности щебня. Не забывайте проверять, ровно ли уложен материал. При необходимости можно засыпать еще одну порцию и снова пройтись с виброплитой или катком 2-3 раза. Заканчивают работу, когда грунт перестает проседать.

Важно отметить, что торф, плавуны и другие неустойчивые грунты уплотнять нельзя. Траншею делают такой глубины, пока не доберутся до более устойчивого основания (скалы, глины, суглинка). Уже после проводят одним из описанных методов уплотнение.

Уплотнение грунта щебнем – лишь один из вариантов. Кроме этого, можно уплотнить рыхлую поверхность и другими способами. Об этом – в последней части статьи.

Альтернативные способы уплотнения грунта

Вместо щебня для укрепления грунта можно использовать и другие материалы:

• Скалу
  Скальный грунт имеет достаточно высокую прочность, а стоимость у него ниже, чем у щебня. Для уплотнения лучше всего использовать дробленую скалу с высоким содержанием магматических (гранит, базальт) или метаморфических (сланец, серпентинит) пород.
• Гравий
  Этот продукт естественного выветривания горной породы можно купить по невысокой цене. При качественной трамбовке он неплохо повышает несущую способность грунтовых оснований.
• Вторичный щебень
  Вторичный щебень получают после дробления бетона. Качество материала зависит от вида наполнителя (в основном щебня) и срока эксплуатации исходного материала. Основное преимущество – низкая цена.
• Шлак
  Это отходы металлургии. Разные виды шлаков отличаются плотностью, прочностью, морозоустойчивостью. В некоторых присутствуют вредные химические компоненты. Поэтому использовать такой материал при уплотнении грунта в жилой зоне не рекомендуют.
• Силикаты, смолы, битум, цемент
  Эти жидкие компоненты подходят для укрепления гравелистых и трещиноватых грунтов. Их заливают в глубокие отверстия специальными инжекторами. В частном строительстве это можно сделать с помощью перфорированной трубы. Вещества связывают между собой частицы грунта, уменьшают пористость, тем самым повышая плотность и несущую способность. Недостаток метода – дороговизна и трудоемкость.

Щебень для уплотнения грунта следует выбирать под конкретную цель. Если вам нужно засыпать подъезд к гаражу или дому, не стоит тратиться на дорогой гранит. Здесь вполне подойдет известняк. Для основания под домом стоит покупать более прочные материалы (гранит, серпентинит, диорит).