8 (812) 677-91-71 8 (499) 678-08-78

Спросить
online

Задайте свой вопрос в Telegram Напишите нам в WhatsApp

Задайте вопрос
online

Задайте свой вопрос в Telegram Задайте свой вопрос в WhatsApp
Мы на связи. Звонок бесплатный
8 (812) 677-91-71 8 (499) 678-08-78
Получить чек-лист
x
Коэффициент уплотнения грунта: алгоритм определения и способы увеличения
12 августа 2022

Коэффициент уплотнения грунта: алгоритм определения и способы увеличения

Коэффициент уплотнения грунта является показателем, который характеризует отношение плотности сухого грунта к его максимальной плотности после воздействия силы. Измерение данной величины необходимо как перед началом строительства частного дома, так и при возведении крупных промышленных объектов.

Определение коэффициента уплотнения грунта в лабораторных условиях является обязательным условием для составления технического задания и паспорта строительства. Для получения объективных результатов нужно учитывать погодное и сезонное влияние. Подробнее о способах расчета коэффициента уплотнения грунта читайте в нашем материале.

Что такое коэффициент уплотнения грунта

Исследование свойств почвы на выделенном под строительство участке является необходимым этапом подготовки к составлению проекта и последующему возведению строения. В процессе изучению подлежит ряд характеристик, в том числе и коэффициент уплотнения грунта. Полученные данные позволяют надлежащим образом спланировать последующие дорожно-строительные работы.

Что такое коэффициент уплотнения грунта

Подробное изучение грунта помогает исключить ряд проблем. В первую очередь тех, что связаны с имеющимися в нем воздухом и влагой, определенным образом влияющими на его характеристики. Вместе они придают земле рыхлость, которая усиливается в процессе разработки грунта и без его надлежащей утрамбовки негативно сказывается на объектах строительства. В частности, на фундаменте: в результате чрезмерной просадки в нем образуются трещины и иные дефекты.

Вычислить степень рыхлости позволяет определенная методика. Порядок ее проведения закреплен законодательно. Так, коэффициент уплотнения грунта регулирует ГОСТ 22733-2016 «Грунты. Метод лабораторного определения максимальной плотности».

Из него можно сразу выделить два важных термина:

  • Плотность скелета грунта (плотность сухого грунта, ρd) – масса твердой составляющей грунта в единицу объема грунта при естественной (ненарушенной) структуре.
  • Максимальная плотность грунта – плотность грунта при оптимальной влажности, то есть когда он находится в состоянии с максимально возможной плотностью при оптимальной влажности грунта.

Понятие рыхлости почвы используется согласно все тому же ГОСТу. Так, определение «коэффициент плотности» применяется в рамках лабораторных исследований к грунтам в естественном и измененном виде, то есть в том, которое они приобрели под влиянием техногенных факторов.

Для выявления степени рыхлости почвы берутся ее пробы, на основании которых производятся вычисления. В последних обязательно применяется конкретная таблица СНиП. Приведенные в ней данные позволяют сделать расчет коэффициента уплотнения грунта на отдельно взятом участке.

Впоследствии на базе этих результатов рассчитывается степень трамбования грунта под определенный тип застройки:

Тип земли\почвы

Оптимальные показатели влажности

Параметр максимальной плотности из расчета т\м3

Песчаные

0,08/0,12

1,8–1,88

Супесчаные

0,09/0,15

1,85–2,08

Супесчано-пылевидные

0,16/0,22

1,61–1,8

Суглинистые

0,12/0,15

1,65–1,95

Тяжелые, кат. суглинистые

0,16/0,20

1,67–1,79

Пылевидные, кат. суглинистые

0,18/0,21

1,65–1,74

Глиняные

0,19/0,23

1,58–1,80

При расчетах необходимо учитывать, что грунт в естественном виде по плотности отличается от утрамбованного. Как правило, он легче и больше насыщен инородными включениями типа воздуха и влаги.

Алгоритм определения коэффициента уплотнения грунта

Для того чтобы произвести необходимые вычисления, используют различные инструменты. Однако оптимальным считается метод определения коэффициента уплотнения грунта по режущему кольцу, работа с которым регулируется ГОСТ 5180-84.

Алгоритм определения коэффициента уплотнения грунта

Порядок работ следующий:

  • Выбор и разметка на плане/фото/местности точек опробования, то есть мест взятия проб, количество которых зависит от площади участка.
  • Аккуратное снятие с каждого из них верхнего слоя земли толщиной 5–10 см для получения площадки либо рытье шурфа, если необходимы более глубокие пласты.
  • Определение уплотнения почвы в каждой точке при помощи профессионального инструмента. Анализ результатов. Выбор нескольких точек с минимальными и максимальными результатами для получения усредненного итога.
  • Взятие проб грунта:
  1. Ненарушенного сложения, то есть с сохранением естественной плотности. Используется метод режущего кольца, при котором нужная для исследования земля остается внутри кольца. С каждой точки для достоверности берется по две пробы, разница между которыми должна быть равна или меньше 0,02 г/см³. Образцы герметично пакуют и маркируют в соответствии с ГОСТ 12071-2000.
  2. Нарушенного сложения. Этому определению соответствует грунт вокруг кольца.
  • Отправка проб на анализ в лабораторию, где каждый образец взвешивают и определяют плотность по формуле: ρ = m/v, (г/см3), где ρ – плотность, m – масса, v – объем кольца. Затем при помощи сушильного шкафа при температуре +100…+105 °C вычисляют и влажность (w, считается в %).
  • Расчет плотности грунта ρd. Производится после высыхания пробы в сушильном шкафу по формуле ρd= ρ/(1+0,01w), (г/см3).
  • Испытание образцов нарушенного сложения (собранных вокруг колец) на ручном или полуавтоматическом приборе стандартного уплотнения.
  • Построение графика зависимости. В качестве переменных используются показатели влажности и плотности почвы. Определение наивысшей точки. Выведение ее координат: максимального значения плотности (ρdmax) и соответствующего ему показателя влажности wopt.
  • Произведение вычислений. Значение коэффициента уплотнения грунтов определяется по формуле: kcom=ρd/ρdmax (отдельно для каждой точки).
  • Сравнение результатов экспресс-анализа, проведенного перед изъятием проб, с лабораторными. Выводы о степени уплотненности почвы на исследуемом участке. Оформление заключения в соответствующих показателях.

Определение коэффициента уплотнения грунта с помощью трамбующей установки

Взятую на анализ землю проверяют в лаборатории по ряду параметров. Испытания проводятся при помощи трамбующей установки. Порядок выполнения процедуры:

  • Отбор не перенасыщенного водой и не перемерзшего, с естественным уровнем влажности, грунта, в котором объем твердых крупных включений (от 2 мм) составляет максимум 1/4 от общей массы.
  • Трехкратная прессовка заложенного в форму образца (40 ударов за один подход).
  • Взвешивание и определение плотности 1 л утрамбованного грунта.
  • Пошаговое увеличение влажности каждый раз на 2 % с повторением цикла и фиксацией новых параметров.
  • Построение графика. Выведение зависимости плотности от влажности с отметкой ρmax в наивысшей точке.

Данные испытания проводятся для выявления и предупреждения рисков усадки. Поскольку быстрое опускание объекта (части дороги, фундамента) чревато его деформацией, трещинами и иными разрушениями, землю под ним необходимо максимально утрамбовать. Однако полностью этого достичь сложно, особенно при больших размерах участка.

Именно поэтому образцы земли доставляются в лабораторию и там изучаются, доводятся до максимального сжатия. Затем производится измерение коэффициента уплотнения грунта с использованием данных лабораторных исследований и образцов грунта со стройплощадки. Результаты вычислений помогают понять, насколько фактическая степень сжатия земли приближена к максимально возможной.

Ку определяется, исходя из планируемых нагрузок, и стандартно равен 0,96–0,98. Это означает, что после трамбовки плотность песчаной подушки или грунта под фундаментом должна быть приближена к максимально возможной с погрешностью 2–4 %.

Под влиянием внешних факторов свойства почвы могут изменяться. Расчет коэффициента уплотнения позволяет просчитать их степень и вычислить новые параметры в соответствии с поставленной задачей. В процессе исследований учитываются состав, пористость, сыпучесть, подверженность механическим воздействиям и степень насыщаемости влагой.

Коэффициент уплотнения песчаного грунта

В процессе транспортировки почва утряхивается и теряет объем. Однако если учесть коэффициент уплотнения заранее, еще при заказе, то получится избежать неприятного сюрприза позднее, уже при получении.

Коэффициент уплотнения песчаного грунта

Так, для покупателя не станет неожиданностью «превращение» 20 кубометров песка в 19 после транспортировки или тот факт, что после трамбовки запланированного объема не хватило. Коэффициент уплотнения этого типа грунта колеблется в пределах от 0,95 до 1,52, т. е. в среднем равен 1,15. Зная эту величину, можно «запланировать» изменение объемов.

Добросовестность подрядчика проверяется аналогичным образом: Ку умножается на привезенный объем, полученная величина сравнивается с указанной в сопроводительных документах.

Зависит плотность и от глубины слоя и особенностей участка:

Слой песка

Коэффициент песка

Верхний слой до 150 см

0,95–0,98

Нижний, от 150 см, без доступа грунтовых вод

0,90–0,95

Нижний, от 150 см, подтапливаемый

0,95

Влияют на Ку сезон, климат, зернистость. Так, летом плотность песка выше, поскольку находящаяся в нем влага испаряется, он становится однороднее. Будет отличаться между собой и грунт из карьера и речной, поскольку у второго твердые частицы отличаются значительным разнообразием в размерах, из-за чего воздуха между ними больше.

Сказываются на плотности и земляные работы:

Вид работ

Коэффициент уплотнения

Засыпка пазух

0,98

Обратная засыпка узких траншей

0,98

Засыпка строительных котлованов

0,95

Дорожные ремонтные работы

0,98–1

Влияют на Ку и используемые инструменты. Так, КПД с применением спецтехники гораздо выше, чем при трамбовке вручную.

Плотность песка увеличивается при доставке авто или ж/д транспортом. Правда, в случае транспортировки на значительные расстояния его объемы могут уменьшаться на 1/4, поэтому к заявленным в заказе добавляют еще около 30 %. Если же доставлять песок по воде, то степень утряхивания окажется ниже.

Таким образом, Ку – величина, применяемая, когда необходимо рассчитать изменение плотности грунта в определенных условиях. Поскольку она колеблется, то лабораторные испытания являются обязательным пунктом подготовительного этапа при любых строительных работах.

Способы увеличения плотности грунта

Подходит ли земля под застройку, зависит от ее состава и уровня влажности. Например, илистые, торфяные и глинистые почвы для этого малопригодны. У них высокий уровень деформации. В то же время повлиять на плотность грунта все-таки можно. Для этого используются такие техники, как:

  • армирование;
  • термообработка (обжиг);
  • механическое воздействие;
  • использование укрепляющих растворов;
  • монтаж шпунтовых ограждений;
  • электрохимическое укрепление;
  • фильтрующая пригрузка.

Метод уплотнения зависит от глубины слоя и его влажности. Верхние уровни укатываются, трамбуются и укрепляются вибрирующими установками. Для укатки нижних ставят сваи, устраивают направленные взрывы, производят замачивание. Если в слое присутствуют грунтовые воды, их уровень искусственно понижают, чтобы затем произвести обжим освобожденного грунта.

Ку определяют при заказе и проверке доставленного груза. Кроме того, его вычисление помогает избежать рисков при усадке фундаментов, предупредить образование трещин и непоправимых деформаций, а также определить пригодность почвы под застройку и высчитать оптимальные нагрузки объекта.

Возврат к списку