Все документы, представленные в каталоге, не являются их официальным изданием и предназначены исключительно для ознакомительных целей. Электронные копии этих документов могут распространяться без всяких ограничений. Вы можете размещать информацию с этого сайта на любом другом сайте.

Государственный дорожный научно - исследовательский институт ФГУП

«СОЮЗДОРНИИ»

МЕТОДИКА

ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА

ОТНОСИТЕЛЬНОГО

УПЛОТНЕНИЯ

ПЕСКОВ

Москва 2001

Посвящена определению коэффициента относительного уплотнения песков.

Разработана на основе теоретического анализа, обобщения опыта проектирования и строительства земляных сооружений, результатов полевых и лабораторных исследований.

Дан дифференцированный подход к расчету коэффициента относительного уплотнения в зависимости от различных факторов.

Приведены примеры определения этого показателя.

Транспортные схемы их доставки к месту укладки; Сезонные условия; Требования к уплотнению песчаного подстилающего слоя или земляного полотна на различных горизонтах от верха покрытия. Изложены положения методики и даны соответствующие рекомендации, включающие (в том числе) примеры определения коэффициента относительного уплотнения. Настоящую Методику разработали инженеры Ю.М. Львович, А.К. Мирошкин (ответственный исполнитель), канд. техн. наук Г.Б. Гершман при участии д-ра техн. наук Э.К. Кузахметовой. В работе принимали участие инженеры Т.Н. Ибрагимова, В.Н. Губанова, Л.П. Андриенко, С.С. Марина, лаборанты Л.П. Горобец, Т.А. Морозова, В.Д. Полехина. Пожелания и предложения по настоящей работе просьба направлять по адресу: 143900, Московская обл., г. Балашиха-6, ш. Энтузиастов, 79, Союздорнии. 1. Общие положения 1.1. Настоящая Методика по определению коэффициента относительного уплотнения песков разработана в лаборатории земляного полотна, геотехники и геосинтетики Союздорнии согласно договору № 70-00-ЗР от 1.03.2000 г. 1.2. Методика предназначена для определения или уточнения коэффициента относительного уплотнениястроительных песков (ГОСТ 8736-93 и ГОСТ 25100-95) при проектировании и строительстве земляного полотна, подстилающих слоев дорожной одежды, конусов и обратных засыпок в котлованах, траншеях, дренажах и других сооружениях. 1.3. Коэффициент относительного уплотнения определяет соотношение объемов песков (в конкретном случае), разрабатываемых или получаемых в том или ином источнике, к объемам в соответствующих конструктивных элементах при требуемой для каждого из них плотности (коэффициент уплотнения согласно табл. 22 СНиП 2.05.02-85 ). Значение коэффициента относительного уплотнения необходимо включать в проектную документацию и паспорт источника получения песков. 1.4. В общем виде коэффициент относительного уплотнения представляет собой отношение плотности (скелета) «сухого песка» при требуемом коэффициенте уплотнения (согласно СНиП 2.05.02-85) к плотности (также скелета «сухого» материала) в соответствующем источнике его получения. Примечание : в случаях исчисления объемов песка в транспортных средствах одним из компонентов для определения коэффициента относительного уплотнения песков является их насыпная плотность. 1.5. Коэффициент относительного уплотнения рассчитывается в зависимости от следующих факторов и условий, которые должны быть отражены в проектной документации (для плановых источников получения песка) или согласованы проектной организацией в случаях изменения паспортных данных источников или замены его на иные: 1. характеристики источника получения песка (карьер, штабель, гидронамыв и т.п.); 2. паспорта источника, в котором должны быть представлены следующие данные: Характеристика песка согласно ГОСТ 8736-93 или ГОСТ 25100-95 ; Параметры стандартной максимальной плотности и оптимальной влажности в соответствии с ГОСТ 22733 -77; Плотность песка в естественном залегании; Естественная влажность; Изменение указанных параметров по мощности источника; Коэффициент относительного уплотнения с учетом требуемых коэффициентов уплотнения в устраиваемых конструктивных элементах (1,0; 0,98; 0,95); Коэффициенты относительного уплотнения при прямой транспортной схеме «источник- трасса»; Насыпная плотность согласно ГОСТ 8735-88 ; 3. транспортной схемы доставки песка к месту укладки; если в процессе работ происходит изменение транспортной схемыпо сравнению с проектом (ПОС, ППР), то она должна быть согласована с проектной организацией и Заказчиком на период времени ее действия; 4. климатических условий (отрицательные и положительные температуры); при работах в зимний период необходимо учитывать количество мерзлых комьев, допускаемых и не допускаемых в соответствующем конструктивном элементе. 1.6. Перечень нормативных документов приведен в .настоящей Методики. 2. Методика определения к оэффициента относительного уплотнения 2.1. Понятия и определения 2.1.1. Требуемый объем песка природного сложения в сосредоточенных резервах или карьерах ,когда он согласно транспортной схеме используется непосредственно для устройства конструктивных элементов земляного полотна (насыпь или дополнительные подстилающие слои дорожной одежды), следует определять по формуле где - геометрический объем грунта устраиваемого конструктивного элемента (земляное полотно, дополнительный подстилающий слой) в уплотненном состоянии; коэффициент относительного уплотнения (отношение требуемой плотности (скелета) сухого грунта в конструктивном элементе к плотности (скелета) сухого грунта в источнике получения. Требуемый объем песка, исчисляемого и транспортных средствах (автомобили-самосвалы, железнодорожные полувагоны и т.п.), когда он находится в разрыхленном состоянии, следует рассчитывать по формуле где - геометрический объем грунта устраиваемого конструктивного элемента земляного полотна в уплотненном состоянии (при требуемой плотности); Коэффициент относительного уплотнения (отношение требуемой плотности сухого (скелета) песка в конструктивном элементе к насыпной плотности сухого грунта, определяемой при естественной влажности в стандартной 10-литровой емкости по ГОСТ 8736-93 . 2.1.2 Требуемое количество песка можно рассчитывать по объему или по массе. В первом случае обмер производят либо путем регулярной геодезической съемки вырабатываемого источника получения материала, либо непосредственно в транспортных средствах (железнодорожных вагонах, автомобилях, баржах и т.п.). При расчете по массе отгружаемый материал в вагонах или автомобилях взвешивают на железнодорожных или автомобильных весах. В соответствии с ГОСТ 11830-66 массу указывают в транспортной накладной. Количество песка, поставляемого на баржах или судах определяют по осадке последних. 2.1.3 Количество песка пересчитывают из единиц массы в единицы объема и наоборот по значению насыпной плотности песка, определяемой при влажности материала во время отгрузки, в соответствии с ГОСТ 8735-88 . Насыпная плотность и влажность строительного песка указываются в паспортах на каждую отгружаемую партию. 2.1.4 . Для приведения объема песка, поставляемого в нагоне или автомобиле, к объему в уплотненном состоянии, т.е. в конструктивном элементе, полученный исходный объем умножают на коэффициент относительного уплотнения. Последний зависит от зернового состава и влажности материала, способа погруз ки и дальности возки. 2.1.5 .При разработке проектных решений коэффициент относительного уплотнения следует назначать в зависимости от требуемой плотности материала и конструктивном элементе или его соответствующем горизонте (СНиП 2.05.02-85 , табл. 22) ориентировочно: При исчислении объемов, поставляемых из промышленных карьеров в транспортных средствах, - согласно СНиП 4.02-91 ; 4.05-91 ; При использовании песков естественной плотности в источнике получения - по СНиП 2.05.02-85 . 2.1.6. В тех случаях, когда ПОС и ППР предусматривают отсыпку элементов земляного полотна, дополнительных подстилающих слоёв в зимний период (непосредственно или через промежуточные накопленные объемы - штабели) объемы песков, исчисляемые в транспортных средствах, необходимо увеличивать на соответствующие коэффициенты, приведённые в настоящей Методике. 2.1.7 .Дополнительные объёмы грунта, связанные с потерями при транспортировке, в зависимости от способа и дальности возки в соответствии со СНиП 3.02.01-87 следует принимать равными 0,5% - при дальности возки до I км; 1% - при большей дальности. Допускается принимать больший процент потерь при достаточном обосновании и совместном решении заказчика и подрядчика, потребителя и владельца карьера. 2.1.8. Для определения коэффициента относительного уплотнения необходимы следующие исходные данные: Коэффициент уплотнения и плотность грунта конструктивного элемента; Стандартная максимальная плотность и оптимальная влажность материала; Насыпная плотность. В лаборатории для каждого однородного горизонта устанавливают средние значения плотности грунта (r ), плотности (скелета) сухого грунта (r d )и влажности (W ). Расхождения между результатами определений для каждого однородного горизонта не должно превышать: ± 0,04 г/см 3 - для r и r d ; ± 0,6% - для W . 2.2.12. По результатам лабораторных определений плотности (скелета) сухого грунта и выявленной в процессе обследования мощности каждого однородного горизонта рассчитывают средневзвешенную плотность (скелета) сухого фунта в карьере или резерве по формуле , где p i - среднее значение плотности сухого (скелета) грунта для каждого однородного горизонта песчаного грунта, выделенного визуально; h i - мощность каждого однородного отдельно выделенного горизонта песка, см. 2.2.13. Пробу песка нарушенного сложения в лаборатории высушивают до воздушно-сухого состояния, а затем методом квартования из нее последовательно выделяют две отдельные пробы массой 2000 и 2500 г для определения соответственно зернового состава по ГОСТ 8735-88 или ГОСТ 12536-79 , максимальной плотности и оптимальной влажности по ГОСТ 22733 -77. Испытание по определению зернового состава песка должно предшествовать испытанию для установления максимальной плотности и оптимальной влажности. 2.2.14. По данным зернового состава определяют модуль крупности и группу песка по крупности согласно ГОСТ 8736-93 или его тип согласно ГОСТ 25100-95 . 2.2.15. Стандартную максимальную плотность песка при уплотнении следует принимать в зависимости от формы кривой стандартного уплотнения и крупности песка: Кривая зависимости r d от влажности (W ) выражена горизонтальной линией без заметного пика, то максимальной плотности будет соответствовать первая наивысшая точка на горизонтальном участке кривой, а оптимальной влажности влажность, соответствующая данной точке; Если кривая зависимости p d грунта от влажности W имеет характерный пик (причем в небольшом диапазоне влажности), предшествующий началу отжатия воды, что характерно для испытания однородных по зерновому составу песков (степень неоднородности по ГОСТ 25100-95 менее 3), то за максимальную плотность следует принимать не наивысшую точку графика, а точку слева от максимума, соответствующую значению влажности, уменьшенной на 1% для крупных, средних и мелких песков и на 1,5% - для очень мелких и остальных типов песков. 2.2.16. Коэффициент относительного уплотнения песка в зависимости от требуемой плотности грунта в конструктивном элементе определяют по формуле где - требуемая плотность (скелета) сухого грунта в конструктивном элементе; устанавливается на основе лабораторных определений максимальнойплотности по ГОСТ 22733 -77 и требуемого коэффициента уплотнения по СНиП 2.05.02-85 ; Средневзвешенная плотность (скелета) сухого грунта и карьере (резерве) природного сложения. С учетом требуемого коэффициента уплотнения песка K mp в конструктивном элементе земляного полотна или подстилающем слое основания дорожной одежды значение требуемой плотности (скелета) определяется по формуле . 2.3. Определение и назначение коэффициента относительно уплотнения для объемов песка, исчисляемых в транспортных средствах 2.3.1. За коэффициент относительного уплотнения пески К 1 , при исчислении его объёмов в транспортных средствах (автомобили-самосвалы, железнодорожные вагоны, баржи и т.п.) следует принимать соотношение между требуемой плотностью песка в конструктивном элементе земляного полотна и подстилающем слое и плотностью сухого (скелета) песка в транспортном средстве. 2.3.2. Требуемая плотность песка в конструкции земляного полотна (насыпь или подстилающий слой дорожной одежды) автомобильных дорог определяется в соответствии со СНиП 2.05.02-85 и ГОСТ 22733 -77. 2.3.3. Плотность песка в транспортном средстве рекомендуется определять либо путём непосредственного ее измерения в кузове автомобиля или железнодорожном вагоне объемно-весовым методом с использованием режущих колец объёмом 500 см 3 и более, или через насыпную плотность при естественной влажности (ГОСТ 8735-88). 2.3.4. При определении плотности песка объемно-весовым методом пробы грунта следует отбирать на глубине 20-25 см от поверхности песка в транспортном средстве из углов на удалении от стенок не менее чем на 0,5 м, а также в центре кузова или вагона. Отбор проб осуществляется по схеме «конверт». 2.3.5. Отобранные пробы упаковывают в полиэтиленовые пакеты с этикетками. В лабораторных условиях определяют плотность песка, плотность (скелета) сухого песка и естественную влажность. 2.3.6. Расхождение в результатах параллельного определения плотности и плотности (скелета) сухого песка по величине не должно превышать 0,04 г/см 3 . Влажность песка определяют, округляя результаты до 0,1%. 2.3.7. Стандартную максимальную плотность и оптимальную влажность определяют на средней пробе песка, выделяемой методом квартования из нескольких единичных проб одной партии песка. 2.3.8. Коэффициент относительного уплотнения рассчитывают по формуле 2.3.9. При определении коэффициента относительного уплотнения песка через насыпную плотность значение последней устанавливают в соответствии с ГОСТ 8735-88 при естественной влажности песка путем заполнения стандартной 10-литровой ёмкости с высоты 1 м. 2.3.10. Заполнение следует выполнять за 2-3 приема, засыпая песок из мерного ведра или какого-либо другого сосуда непрерывным потоком. Данная процедура должна проводиться не менее 3 раз. 2.3.11. После каждого испытания, емкость с песком взвешивают на весах, отбирают пробы, для определения влажности расчетом устанавливают насыпную плотность песка в сухом состоянии. Результаты округляют до 10 кг/м 3 . 2.3.12. Расхождение параллельных определений насыпной плотности не должно превышать ±10 кг/м 3 . Приложение 1 Перечень нормативных документов и стандартов Требуемый коэффициент уплотнения грунта ( K mp ) - коэффициент уплотнения (доли стандартной плотности), предусмотренный в проекте работ или установленный в СНиП 2.05.02-85 для конкретного горизонта от верха покрытия. Коэффициент относительного уплотнения ( K 1 ) - отношение требуемой плотности (скелета) сухого грунта в насыпи , установленной с учетом коэффициента уплотнения по табл. 22 СНиП 2.05.02-85 , к его плотности, принятой при исчислении объёмов грунта. Ориентировочно K 1 допускается принимать по табл. 14 обязательного прил. 2 СНиП 2.05.02-85 . Требуемый объем земляных работ ( V p 1 ) - произведение проектного геометрического объема грунта в насыпи или в ином конструктивном элементе дорожной конструкции и значения коэффициента относительного уплотнения ( K 1 ) Проектный геометрический объем грунта ( V 2 )- объём грунта, определенный расчетом в проекте для соответствующего конструктивного элемента земляного полотна или подстилающего слоя дорожной одежды с уютом требуемого коэффициента уплотнения. Средняя взвешенная плотность сухого грунта в карьере (резерве) - отношение суммы плотностей сухого грунта отдельных слоев , умноженных на мощность слоев (h i ), к общей мощности слоев (), представленных в паспорте карьера. Насыпная платность песка - отношение массы песка, высушенного до постоянной массы, к объему, засыпанному в стандартную емкость вместимостью 10 л при естественной влажности (ГОСТ 8735-88). Приложение 3 Технические характеристикиавтомобилей Показатель Значение показателя для автомобиля марки ММЗ МАЗ-503, МАЗ-503Б КрАЗ 256Б КамаЗ 5511 Камаз с боковой погрузкой МАЗ 5516 МД 290, Магирус 380-30 Татра 815, 815С1 Volvo FH 420 Грузоподъемность, т 16,1 14,5 15,3 Вместимость, м 3 Габариты кузова, мм длина 2595 3280 4585 4525 5000 4450 5400 4300 6500 ширина 2210 2284 2430 2310 2320 2300 2650 2290 2500 высота 1080 1200 1700

Для чего нужен коэффициент уплотнения песка, и какое значение играет этот показатель в строительстве, знает, наверное, каждый строитель и те, кто непосредственно связан с этим нерудным материалом. Физический параметр имеет специальное значение, которое выражается через значение Купл. Параметр вычисления необходим для того, чтобы можно было прямо на месте сопоставить фактическую плотность материала на определённой площади участка с требуемыми значениями, которые прописаны в нормативных актах. Таким образом, коэффициент уплотнения песка по ГОСТ 7394 85, это важнейший параметр, на основании которого оценивается требуемое качестве подготовки к работам на строительных объектах с использованием сыпучих не рудных веществ.

Основные понятия коэффициента уплотнения

Согласно общепринятым формулировкам коэффициент уплотнения песка является значением плотности, который характерен для конкретного типа грунта на определённой площади участка к такому же значению материала, который перенос стандартные режимы уплотнения в лабораторных условиях. В конечном итоге, именно эта цифра используется при оценке качества итоговых строительных работ. Помимо вышеприведённого технического регламента, для определения коэффициента уплотнения песка при трамбовке используют ГОСТ 8736-93 , а также по ГОСТ 25100-95.

Вместе с этим нужно помнить, что в рабочем процессе и производстве каждый тип материала может иметь свою уникальную плотность, которая влияет на основные технические показатели, и коэффициент уплотнения песка по таблице СНИП указана в соответствующем технологическом регламенте СНИП 2.05.02-85 в части Таблицы № 22. Этот показатель является важнейшим при расчёте, и в основных проектных документациях указывают данные значения, которые в диапазоне расчёта проекта составляют от 0,95 до 0,98.

Как меняется параметр плотности песка?

Не имея представления, что такое требуемый коэффициент уплотнения песка, то в процессе строительства будет трудно рассчитать необходимое количество материала для конкретного технологического процесса работы. В любом случае потребуется узнать, как оказали влияние на состояние материала, различные манипуляции с нерудным веществом. Самый сложный параметр расчёта, как признают строители, это коэффициент уплотнения песка при строительстве дороги СНИП. Не имея чётких данных, невозможно проделать качественную работу в дорожном строительстве. Основные факторы, которые влияют на конечный результат показаний материала, являются:

• Способ транспортировки вещества, начиная от начального пункта;
• Длина маршрута следования песка;
• Механические характеристики, влияющие на качество песка;
• Наличие сторонних элементов и вкраплений в материал;
• Попадание воды, снега и прочих осадков.

Таким образом, заказывая песок, вам необходимо досконально проверить коэффициент уплотнения песка лабораторным путём.

Особенности расчёта обратной засыпки

Для расчёта данных берётся так называемый «скелет грунта», это условная часть структуры вещества, при определённых параметрах рыхлости и влажности. В процессе расчёта учитывается условный объёмный вес рассматриваемого «скелета грунта», учитывается расчет соотношения объёмной массы твёрдых элементов, где присутствовала бы вода, которая бы занимала весь массовый объем, занятый грунтом.

Для того чтобы определить коэффициент уплотнения песка при обратной засыпке придётся провести лабораторные работы. В данном случае будет задействована влага, которая в свою очередь будет достигать необходимый критерий показания для условия оптимальной влажности материала, при котором будет достигнута максимальная плотность нерудного вещества. При обратной засыпке (например, после вырытого котлована), необходимо задействовать трамбовочные устройства, которые под определенным давлением позволяют добиться необходимой плотности песка.

Какие данные учитываются в процессе расчёта Купл?

В любой проектной документации на объект строительства или возведении дорожного полотна указывается коэффициент относительного уплотнения песка, который необходим для качественной работы. Как видно, технологическая цепочка доставки нерудного материала- от карьера прямо на строительную площадку меняется в ту или иную сторону, в зависимости от природных условий, методов транспортировки, хранения материала и т.д. строители знают, чтобы определить требуемое количество необходимого объёма песка на конкретную работу, потребуется искомый объем умножить на величину Купл, указанную в проектной документации. Извлечение материала из карьера приводит к тому, что вещество имеет характеристики разрыхления и естественное уменьшение весовой плотности. Это немаловажный фактор потребуется учитывать, например, при транспортировке вещества на дальние расстояния.

В лабораторных условиях производится математический и физический расчет, который в конечном итоге покажет требуемый коэффициент уплотнения песка при транспортировке, в том числе:

• Определение прочности частиц, слеживаемость материала, а также крупность зерен — используется физико-механический метод расчёта;
• При помощи лабораторного определения выявляется параметр относительной влажности и максимальной плотности нерудного материала;
• В условиях естественного расположения, опытным путём определяется насыпной вес вещества;
• Для условий транспортировки используют дополнительную методику расчёта коэффициента плотности вещества;
• Учитываются климатические и погодные характеристики, а также влияние отрицательных и положительных параметров температуры окружающей среды.

«В каждой проектной документации на выполнение строительных и дорожных работ, эти параметры обязательны для ведения учета и принятия решения об использовании песка в производственном цикле.»

Параметры уплотнения при проведении производственных работ

В любой рабочей документации вы столкнётесь с тем, что будет указан коэффициент вещества в зависимости от характера проведения работ, так, ниже приведены коэффициенты расчёта для некоторых вид производственных работ:

• Для обратной засыпки котлована- 0,95 Купл;
• Для засыпки режима пазух- 0,98 Купл;
• Для обратной засыпки траншейных ям- 0,98 Купл;
• Для восстановительных работ везде оборудования подземных инженерных сетей, расположенных возле проезжей части дорожного полотна- 0,98Купл-1,0 Купл.

Исходя из вышеперечисленных параметров, можно сделать вывод, что процесс трамбовки в каждом конкретном случае, будет иметь индивидуальные характеристики и параметры, при этом будет задействована различная техника и трамбовочное оборудование.

«Перед проведением строительных и дорожных работ, необходимо детально изучить документацию, где в обязательном порядке будет указываться плотность песка для производственного цикла.»

Нарушение требований Купл, приведёт к тому, что вся работа будет признана некачественной, и не соответствовать ГОСТ и СНиП. Надзорные ведомства в любом случае смогут выявить причину дефекта и низкого качества проведения работ, где были не соблюдены требования по уплотнению песка при проведении конкретного участка производственных работ.

Видео. Проверка уплотнения песка

Коэффициент уплотнения грунта — это безразмерный показатель, исчисляющийся как отношение плотности грунта к его максимальной плотности. В любом грунте есть поры — микроскопические пустоты заполненные воздухом или влагой, при выработке грунта таких пор становится слишком много, он становится рыхлым, насыпная плотность гораздо меньше плотности утрамбованного грунта. Поэтому при подготовке песчаных подушек под фундамент, оснований фундамента или при засыпке пазух грунт нужно дополнительно уплотнять, иначе со временем грунт будет слеживаться и под собственным весом и весом здания будет просаживаться.

Требуемый коэффициент уплотнения

Коэффициент уплотнения грунта показывает насколько хорошо уплотнён грунт и может принимать значения от 0 до 1. Для оснований фундамента требуемый коэффициент уплотнения — 0,98 и выше.

Определение коэффициента уплотнения

Максимальная плотность — плотность скелета грунта — определяется в лабораторных условиях методом стандартного уплотнения. Он заключается в том, что грунт помещают в цилиндр и сжимают его, нанося удары падающим грузом. Максимальная плотность зависит от влажности грунта, характер этой зависимости показан на графике:

Зависимость максимальной плотности грунта от влажности.

Для каждого грунта есть оптимальная влажность, при которой можно достичь максимального уплотнения.

Эта влажность определяется так же в при лабораторных исследованиях грунта при разной влажности.

Реальная плотность грунта при подготовке основания измеряется после работ по его уплотнению. Самый просто метод — метод режущих колец: металлическое кольцо определённого диаметра и известной длины забивается в грунт, грунт фиксируется внутри кольца, затем его масса измеряется на весах. Взвесив грунт, вычитаем массу кольца, получаем массу грунта. Делим её на объем кольца — получаем плотность грунта. Затем делим плотность грунта на его максимальную плотность — и вычисляем коэффициент уплотнения грунта.

Набор колец для определения плотности грунта.

Кокой коэффициент уплотнения к грунта?

Например, известна максимальная плотность скелета грунта — 1,95 г/см3, режущее кольцо имеет диаметр 5 см и высоту 3 см, определим коэффициент уплотнения грунта. Первым делом нужно забить кольцо полностью в грунт, затем убрать грунт вокруг кольца, ножом отделить кольцо с грунтом внутри от грунта под основанием и достать кольцо, придерживая грунт снизу так, чтобы ничего не выпало. Затем также с помощью ножа грунт можно извлечь из полости кольца и взвесить. Например, масса грунта составила 450 г. Объем нашего кольца — 235,5 см3, значит плотность грунта составляет 1,91 г/см3, а коэффициент уплотнения грунта — 1,91/1,95 = 0,979.

К этой статье есть подборка видео (количество видеороликов: 3)

Читайте так же:

Глинистые грунты

Глинистый грунт – это грунт, который более чем на половину состоит из очень мелких частиц размером менее 0,01 мм, которые имеют форму чешуек или пластин. К глинистым грунтам относятся супесь, суглинок и глина.

Дата публикации: 25.11.2014 09:09:15

Подсчет объема работ по обратной засыпке пазух котлована (траншей) с уплотнением

Подсчет объема обратной засыпки производят на основании рабочей схемы земляного сооружения (рис.6).

Рис. 6. Схема для подсчета объема грунта обратной засыпки

Объем грунта обратной засыпки подсчитывается по следующей формуле:

V о.з. = (V общ. к + V с – V бет) k о. р. , м 3 , (24)

где V общ. к – общий объем разработанного грунта в котловане (траншеях), м 3 ; V с – объем здания, м 3 ; V бет – общий объем фундаментов (ростверков), м 3 ; k о. р – коэффициент остаточного разрыхления грунта, который определяется по формуле или по табл. 3 настоящих указаний.

k о. р. = 100+Р/100, (25)

где Р – показатель разрыхления грунта, % (принимать по ЕНиР, сб. Е2, вып. 1, с.

Иногда для обратной засыпки необходимо завозить весь грунт или часть его объема. Это бывает в тех случаях, когда местные грунты не пригодны для обратной засыпки (мерзлые, с примесями снега; глины, обладающие свойством пучения и др.), что необходимо учесть при определении потребности в транспорте, а также при составлении календарного графика производства работ.

Объем работ по уплотнению обратной засыпки может быть вычислен либо в квадратных метрах, либо в кубических, в зависимости от того, каким способом будут производиться работы: механизировано или вручную, с учетом выбранных машин для уплотнения и их параметров. Уплотнение обратной засыпки необходимо производить послойно.

При подсчете работ по уплотнению грунта необходимо сначала выбрать машину или механизм для уплотнения грунта и установить толщину слоя уплотнения данной машиной.

Объем грунта, подлежащего уплотнению, равен объему обратной засыпки и находится по формуле (24)

V упл. = V о.з (26)

В случае, когда объем работ по уплотнению грунта измеряется в м 2 , суммарная площадь уплотняемого грунта определяется по формуле

F упл. = V о.з /h у. , (27)

где h у – толщина уплотняемого слоя, м.

Полученные в разделе 2 результаты по расчету объемов работ вносятся в табл. 4.

Таблица 4

Сводная ведомость объемов работ

№ п/п	Наименование работ	Единица измерения	Объем работ
Срезка растительного слоя	м 2 / м 3
Разработка грунта экскаватором	м 3
Разработка траншей для съездов	м 3
Устройство креплений стенок выемки	м 3
Зачистка дна котлованов	м 3
Устройство свайных фундаментов: для забивных свай для буронабивных свай	шт м 3
Устройство монолитных фундаментов или ростверков: установка опалубки установка арматуры укладка бетонной смеси	м 2 тн м 3
Гидроизоляция фундаментов	м 2
Обратная засыпка	м 3
Уплотнение грунта	м 3 (м 2)

ПОДБОР СРЕДСТВ ВОДООТЛИВА

Для организации стока атмосферных и талых вод сразу же после срезки растительного слоя необходимо выполнить вертикальную планировку, обеспечив соответствующие уклоны площадки (не менее 0,02), а также устроить с нагорной стороны площадки обвалования и нагорные канавы.

Для осушения котлованов (траншей) в процессе производства работ в грунтах с малым притоком грунтовых вод применяется открытый водоотлив, для чего по периметру котлована устраиваются водосборные канавы (глубиной 0,5-0,7 м) с уклоном в сторону приямков (зумпфов). На дно канав укладывается слой крупнозернистого песка, гравия или щебня толщиной 10-15 см. Из приямков собранная вода откачивается насосными установками. При этом насосная установка открытого водоотлива должна быть оборудована резервными насосами. Количество насосов определяется исходя из притока грунтовых вод со всей площади дна котлована и откосов, расположенных ниже

отметки уровня грунтовых вод, и часовой производительности насоса по формуле:

N = (F д +F отк.) а К/П н (28)

где F д и F отк — площадь сбора грунтовых вод со дна котлована (тран­шеи) и откосов, расположенных ниже отметки уровня грунтовых вод, м 2 ; а — коэффициент удельного притока грунтовых вод с 1 м 2 площади котлована, м 3 /ч; К = 1,5-2,0 — коэффициент запаса (на случай обильных дождей или неисправности насосов); П н - часо­вая производительность выбранного насоса, 8-40 м 3 /ч.

Значения коэффициента удельного притока грунтовых вод для различных грунтов: а = 0,3 м 3 /ч - для песка, а = 0,16 м 3 /ч — для супеси, а = 0,1 м 3 /ч - для суглинка, а = 0,01 м 3 /ч — для глины.

Рекомендуется при глубине выемок до 7 м применять диафрагмовые насосы, а при большей глубине — напорные центробежные. При большой площади котлована или протяженности траншей ре­комендуется выбирать насосы небольшой производительности. Это позволит равномерно расставить их по периметру котлована, пос­ледовательно включая в работу по мере откачки. Кроме того, это облегчит подвод воды к зумпфам.

При откачке воды из небольших котлованов под одиночные фундаменты удобно использовать насосы, установленные на авто­мобиле или передвижной тележке.

Насосы должны работать круглосуточно, независимо от смен­ности работ. В небольших котлованах под отдельно стоящие фун­даменты водоотлив производится при отрывке котлованов и за­тем прекращается. Вторично водоотлив осуществляется перед мон­тажом фундаментов и продолжается до окончания обратной засып­ки и уплотнения грунта в пазухах. Обслуживание насосов, наблю­дение за их работой и состоянием зумпфов и уклонов дна выпол­няет звено в составе слесаря 4-го разряда — 1 чел., землекопа 2-го разряда — 1 чел. При малом притоке вод насосы могут включаться периодически.

Значимые факторы и свойства

Коэффициент относительного уплотнения

Уплотнение при обратной засыпке и трамбовке

Уплотнение при транспортировке

С понятием коэффициента уплотнения песка регулярно сталкиваются не только специалисты проектных организаций, но и эксплуатационники, непосредственно выполняющие работы на строительных площадках.

Коэффициент уплотнения грунта служит одним из основных критериев качества выполнения подготовительных работ на строительных участках и служит для сопоставления фактически достигнутого показателя плотности грунта на подготовленном участке с нормативным значением.

Также понятие коэффициента уплотнения широко используется для объемного учета сыпучих материалов. Наиболее точным способом учета является весовой метод , однако на практике его использование часто нецелесообразно из-за отсутствия или труднодоступности весового оборудования. Использование объемного учета не требует сложного оборудования, но ставит проблему сопоставления объема материала в карьере (при добыче), в местах складирования, в кузове автомобиля (при перевозке) и при использовании на объекте.

Значимые факторы и свойства

Коэффициент уплотнения – это отношение плотности (объемной массы) «скелета» грунта на контролируемом участке к плотности того же грунта, прошедшего процедуру стандартного уплотнения в лабораторный условиях.

Используется для оценки соответствия качества выполненных работ нормативным требованиям. Нормативные значения коэффициента для различных видов работ приведены в соответствующих ГОСТ, СНиП, а также в проектной документации на объект, и составляют обычно 0,95 – 0,98 .

«Скелет» грунта – твердая часть структуры при определенных значениях рыхлости и влажности. Объемный вес «скелета» песка рассчитывается как отношение массы твердых составляющих к массе, которую имела бы вода, если бы занимала весь объем, занятый грунтом.

Определение максимальной плотности грунтов в стандартных условиях предполагает проведение лабораторных исследований, в ходе которых пробы грунта подвергаются уплотнению при постепенно увеличивающейся влажности до определения показателя оптимальной влажности, при которой будет достигнута максимальная плотность песка.

Коэффициент относительного уплотнения

При выполнении работ по перемещению песка, извлечению его из тела карьера, транспортировке и других операций, связанных с изменением таких свойств, как рыхлость, влажность, крупность частиц, происходит изменение плотности «скелета».

Для расчета потребности и учета поступления строительного материала на площадку применяется коэффициент относительного уплотнения – отношение весовой плотности «скелета» песка на объекте к весовой плотности на участке отгрузки.

Коэффициент относительного уплотнения определяется расчетным путем и указывается в проектной документации на объект строительства (если для снабжения песком используются плановые поставки).
При проведении расчетов учитываются:
физико-механические характеристики песка (прочность частиц, крупность, слеживаемость);
результаты лабораторного определения максимальной плотности и оптимальной влажности;
насыпной вес песка в условиях естественного расположения;
условия транспортировки;
климатические и погодные условия на период осуществления доставки, возможность отрицательных температур.

Уплотнение при обратной засыпке и трамбовке

Обратная засыпка – процесс заполнения вырытого котлована после выполнения определенных видов работ ранее вынутым грунтом или песком.
Процесс трамбовки выполняется по месту засыпки грунта с применением трамбовочных устройств, ударным воздействием или при применении давления.

В процессе выемки грунта происходит изменение его физических свойств, поэтому для определения объема необходимого для отсыпки песка необходимо учесть коэффициент относительного уплотнения.

Уплотнение при транспортировке

Транспортировка насыпных грузов автомобильным или железнодорожным транспортом также приводит к изменению плотности грунта . Встряхивание транспортного средства, воздействие осадков, давление верхних слоев песка приводят к уплотнению материала в кузове.
Для определения количества песка, необходимого для обеспечения заданного объема строительного материала на объекте, этот объем необходимо умножить на коэффициент относительного уплотнения, указанный в проекте на строительные работы.

Извлечение песка из тела карьера наоборот приводит к его разрыхлению и, соответственно, уменьшению весовой плотности. Это также необходимо учесть при планировании перевозок.

Страница 32 из 34

ПРИЛОЖЕНИЕ 4 Справочное

КОЭФФИЦИЕНТ УПЛОТНЕНИЯ ГРУНТА

Коэффициент уплотнения грунта — отношение плотности скелета грунта в конструкции к максимальной плотности скелета того же грунта при стандартном уплотнении по ГОСТ 22733-77.

ПРИЛОЖЕНИЕ 5

Справочное

ТИПЫ БОЛОТ

Следует различать три типа болот:

I — заполненные болотными грунтами, прочность которых в природном состоянии обеспечивает возможность возведения насыпи высотой до 3 м без возникновения процесса бокового выдавливания слабого грунта;

« Пред. — След. »

Нормы уплотнения грунта в теле насыпей

2.18. В проектах необходимо предусматривать работы по уплотнению насыпей из грунтов всех видов, за исключением скальных из слабовыветривающихся горных пород (для железнодорожных насыпей). Для верхней части насыпей из скальных грунтов слабовыветривающихся пород следует применять щебенистый материал.

Уплотнение в железнодорожных насыпях скальных грунтов из легковыветривающихся пород (аргиллитов, алевролитов, глинистых сланцев и т.п.), а также крупнообломочных грунтов, в том числе с глинистым заполнителем, обеспечивается посредством:

назначения необходимого числа проходов уплотняющих машин, устанавливаемого на основе предварительного пробного уплотнения;

ограничения толщины отсыпаемых слоев и размеров отдельных камней;

создания запаса на осадку согласно нормам, приведенным в табл. 7, п. 1.

Таблица 7

Характеристика условий	Величина запаса в % от проект­ной высоты на­сыпи
1. Насыпи железнодорожные из скальных и крупнообломочных грунтов при послойном возведении насыпи с применением уплотняющих машин
2. Насыпи железнодорожные из песчаных и глинистых грунтов, возводимые с коэффициентом уплотнения К:
К = 0,90 (п. 2.19)
3. Насыпи железнодорожные из глинистых переувлажненных грунтов
* Большие величины запаса относятся к насыпям, возводимым в короткие сроки (до 6 месяцев) из грунтов с влажностью, близкой к предельно допустимой (п. 2.22).

2.19. Требуемую плотность песчаных и глинистых грунтов в теле насыпей в г/см 3 следует определять по формуле

где - максимальная плотность (объемный вес скелета используемого грунта) в г/см 3 , определяемая по методу стандартного уплотнения (приложение 2);

К - минимальный коэффициент уплотнения, принимаемый по табл. 8 - для железнодорожных насыпей и табл. 9 - для автодорожных.

Таблица 8

Уменьшение коэффициента уплотнения песчаных и глинистых грунтов по сравнению с нормами, приведенными в табл. 8, допускается для насыпей железных дорог в случаях невозможности или нецелесообразности достижения этих значений по физическим свойствам фунтов с малой влажностью, в том числе сухих барханных песков, или переувлажненных глинистых гротов. Для насыпей автомобильных дорог такое уменьшение по сравнению с величинами табл.

9 необходимо предусматривать в случае применения глинистых переувлажненных грунтов.

Таблица 9

			Коэффициент К в случаях применения покрытия
Виды зем­ляного по­лотна	Часть земляного полотна	Глубина расположе­ния слоя от поверхности	усовершенст­вованных ка­питальных	усовершенст­вованных об­легченных и переходных
		покрытия в м	В дорожно-климатических зонах
	неподтапли­ваемая
	подтапли­ваемая
Выемки и естествен­ные осно­вания	В слое се­зонного промер­зания
низких насыпей	Ниже слоя сезонного промер­зания
* В пределах IV и V дорожно-климатических зон - до 0,8 м. Примечание. Большие значения коэффициента уплотнения следует принимать в случаях применения цементобетонных и цементогрунтовых покрытий и оснований, а также усовершенствованных облегченных покрытий.

Уменьшенные значения коэффициента уплотнения следует принимать на основе данных стандартного уплотнения с учетом положений пп. 2.22, 5.9, а также предусматривать дополнительные меры, обеспечивающие общую устойчивость земляного полотна и прочность его основной площадки для железных дорог и верхней части земляного полотна для автомобильных дорог, с обоснованием решений технико-экономическими расчетами.

Качественный уровень строящихся и ремонтируемых дорожных объектов в России за последние годы заметно подрос. И во многом благодаря лучшему и более грамотному выполнению работ по уплотнению земляного полотна‚ щебеночного основания и асфальтобетонного покрытия.

Успеху способствовали внедрение новой уплотняющей техники и более эффективной технологии‚ рост знаний и практического умения ИТР и рабочих многих подрядчиков и исполнителей‚ в числе которых можно упомянуть и объединение «Дорстройпроект»‚ признанное победителем конкурса Росавтодора в 1999 году и лучшим дорожным подрядчиком России по итогам конкурса Госстроя РФ в 2000 году.

Позитивные подвижки по качеству уплотнения используемых материалов обнажили в то же время накопленные за предыдущие годы и еще нерешенные проблемы‚ задачи и вопросы‚ в том числе достаточно острые‚ по совершенствованию норм и обновлению методов и технических средств контроля качества уплотнения. И это относится как к земляному полотну и асфальтобетонному покрытию‚ так и‚ особенно‚ к щебеночному основанию.

Критический обзор и анализ‚ в сравнении с передовыми зарубежными нормами‚ методами и средствами такого контроля‚ демонстрирует явный консерватизм развития и показывает российское отставание лет на 15. Причем оно касается‚ главным образом‚ методов и средств прежде всего оперативного полевого контроля. По нормам тоже есть серьезные проблемы и недоработки‚ но они‚ в основном‚ по щебеночным основаниям‚ хотя и по земляному полотну и асфальтобетонным покрытиям следовало бы также кое-что уточнить и подправить.

В основу оценки качества уплотнения грунта земляного полотна и подстилающего слоя в России‚ как известно‚ положен принцип сравнения плотности‚ полученной в насыпи или выемке‚ с плотностью того же грунта в лабораторном приборе стандартного уплотнения СоюздорНИИ (в зарубежных странах – в приборе Проктора). Результат сравнения в виде коэффициента уплотнения (К у) «примеряют» к нормируемым ГОСТ и СНиП его значениям‚ чаще всего равным 0‚95 (низ земляного полотна) или 0‚98–1‚0 (верх земляного полотна и подстилающий слой).

Сравнение действующих в дорожной отрасли российских норм уплотнения грунтов с зарубежными подтверждает достаточный их уровень для обеспечения прочности и устойчивости земляного полотна. На всех объектах‚ где они соблюдаются‚ проблем из-за деформаций и просадок земляного полотна практически не бывает.

Изредка возникающие критические «наскоки» на них с предложениями подправить или даже с требованиями пересмотреть в сторону ужесточения неправомерны‚ необоснованны и даже вредны. Конечно‚ что-то можно и нужно уточнить и изменить с учетом климатического фактора‚ опыта работы в земляном полотне различных типов и состояний грунтов и новых возможностей уже более мощных и совершенных грунтоуплотняющих средств. Однако «резкие движения» в направлении кардинального пересмотра норм делать опасно и не нужно.

Стандартный метод оценки качества уплотнения предусматривает обязательный отбор порции или образца грунта с помощью кольца или лунки‚ точное его взвешивание‚ определение влажности путем высушивания при 105–110° С в термостате в течение 6–8 часов. Затем нужно в лаборатории выполнить процедуру стандартного уплотнения предварительно высушенного и измельченного грунта со столь же продолжительным определением оптимальной влажности.

В итоге интересующий коэффициент уплотнения грунта и его влажность могут быть выданы производителю земляных работ минимум через сутки-двое‚ когда поправить качество уплотнения бывает сложно‚ а порой уже и невозможно.

Правда‚ облегчают или спасают эту ситуацию две альтернативные возможности. Во-первых‚ россияне часто используют распространенный во многих странах метод контроля не самой плотности грунта‚ а технологии его уплотнения выбранным средством‚ установленной‚ например‚ при пробном уплотнении. Строгое соблюдение технологических режимов выполнения этой операции‚ как правило‚ гарантирует высокую вероятность получения требуемого результата по качеству. Поэтому обязательный отбор проб грунта из насыпи или выемки вместе с лабораторными процедурами можно рассматривать не как оперативный контроль‚ а как проверочный и не имеющий столь острой необходимости сиюминутной выдачи результата. Однако при возможном изменении типа и разновидности грунта или его состояния‚ чего исключать нельзя‚ такой метод контроля может давать сбои.

В подобном и других случаях дорожники широко используют вторую возможность‚ дающую им узаконенное СНиП право проводить контроль плотности с обязательным отбором проб грунта в объеме‚ составляющем не менее 10% от всех положенных измерений. В остальных 90% допускается применять косвенные методы и средства‚ в том числе и упрощенные‚ но обеспечивающие соответствующую достоверность результатов.

Подобные приборы и устройства‚ порой достаточно простые и легкие‚ удобные и дающие быстрый результат (экспресс-приборы)‚ очень полезны и нужны дорожной отрасли.

Из имеющегося многообразия этих приборов и методов наиболее распространенными и применяемыми во многих странах оказались так называемые плотномеры-пенетрометры статического и динамического типа. Только в России в разных отраслях строительства можно насчитать не менее десятка действующих их образцов. Кстати‚ уместно напомнить‚ что с помощью одного из таких плотномеров-пенетрометров в сочетании с крыльчаткой автоматические спускаемые аппараты СССР изучали на Луне свойства ее грунта‚ а американские войска прямо с воздуха оценивали несущую способность грунта Земли для посадки самолетов и вертолетов.

Одним из первых подобных плотномеров-пенетрометров‚ использовавшихся проф. Зелениным А. Н. еще в середине истекшего столетия для выявления корреляционной связи между сопротивлением грунта резанию и его плотностью‚ был плотномер ДорНИИ (рис. 1)‚ более известный под названием «ударник ДорНИИ» (от прибора стандартного уплотнения). Правда‚ в те уже далекие времена он еще не назывался пенетрометром.

Привлекательность его состояла в простоте конструкции‚ удобстве применения и быстроте получения результата. Да и сам критерий оценки плотности был прост и понятен всякому: количество ударов груза 2‚5 кгс‚ падающего с высоты 40 см‚ необходимое для погружения в грунт на глубину 10 см цилиндрического стержня с площадью основания плоского наконечника 1 см 2 (для слабых и рыхлых грунтов был второй наконечник с площадью 2 см 2).

По количеству таких ударов и заранее построенному тарировочному графику с учетом типа грунта и его влажности можно было быстро найти К у и решать вопрос о качестве уплотнения земляного полотна. Причем делать это можно в процессе выполнения самой операции‚ корректируя технологические режимы работы грунтоуплотняющих машин и соответственно результат по качеству.

Современные плотномеры-пенетрометры‚ несмотря на солидность подведенной научной базы‚ усложнение методологии измерений отдельными их образцами (двойная пенетрация‚ совмещение тарировки по К у и влажности и др.) и накопленный практический опыт использования‚ мало отличаются по своей сути от «ударника ДорНИИ» и друг от друга. Это отличие состоит в основном в форме и размерах наконечника (чаще всего конус с углом при вершине 30‚ 45 или 60° )‚ способе погружения наконечника (статическое задавливание или серия ударов) и измеряемой величине‚ служащей критерием оценки качества уплотнения.

За критерий принимают либо удельное сопротивление погружению конуса (cone index)‚ определяемое как отношение общего статического или динамического усилия вдавливания к площади основания конуса‚ либо глубину погружения наконечника‚ либо количество ударов для погружения его на заданную глубину. При этом все другие параметры прибора‚ кроме одной из названных и фиксируемых величин‚ остаются постоянными.

Опыт применения таких приборов выработал ряд особых условий и требований‚ только соблюдение которых может дать устойчивый и приемлемый по точности результат. В частности‚ плотномеры-пенетрометры статического типа (рис. 2) порой требуют солидного усилия задавливания зонда-наконечника (на плотных связных грунтах до 50–60 кгс)‚ а также равномерного и плавного его погружения на глубину до 10 см в течение 15–20 сек. (от этого зависит величина усилий).

Это не всегда и не всякий мужчина способен обеспечить‚ не говоря уже о девушках и женщинах-лаборантах. Это же‚ видимо‚ является причиной разброса результатов измерений и негативного отношения к статическим пенетрометрам некоторых специалистов дорожной отрасли.

Проще‚ надежнее и легче работать с динамическими плотномерами. Объединение «Дорстройпроект»‚ в состав которого входят 7 дорожно-строительных и ремонтных фирм‚ при оценке качества устройства земляного полотна из песчаных грунтов‚ в том числе одноразмерных‚ на протяжении ряда лет применяет для экспресс-оценки качества их уплотнения динамический плотномер типа Д-51 (рис. 3) ‚ который ни разу нас не подводил.

Лет 20 назад бывший тогда Минавтодор РСФСР организовал во Владимире сопоставительные испытания 9 различных приборов для контроля качества уплотнения связных и несвязных грунтов. В их числе были 6 статических и динамических плотномеров-пенетрометров.

По результатам этих одновременных испытаний для дорожных грунтовых объектов были рекомендованы в основном динамические плотномеры Д-51 и РБ-102А (песчаные грунты) и плотномер-влагомер Н. П. Ковалева (грунты связные). Последний‚ правда‚ трудно отнести к простым в практическом плане и экспрессным приборам.

Статические пенетрометры‚ хотя и не выдержали испытаний‚ иногда могут с пользой применяться для относительных оценок состояния отдельных мест и участков земляного полотна по принципу хуже/лучше.

Что касается влажности уплотняемых мелкозернистых грунтов‚ то ее контроль всегда осуществляется наиболее надежным и точным термовесовым способом в лабораторных условиях. Ничего лучшего пока не придумано и не предложено взамен этой простой‚ но длительной процедуры. Правда‚ в свое время в лаборатории технологии и механизации Ленфилиала СоюздорНИИ было создано устройство‚ названное «вертушкой»‚ для более быстрой сушки навески грунта в бюксе (1–1‚5 часа вместо 6–8 часов).

Основным узлом этого простого прибора был обычный проигрыватель пластинок с 33‚ 45 или 78 оборотами в минуту. На его диск с боковыми буртиками устанавливалось 12–15 бюксов с влажным грунтом. Сверху на оптимальном расстоянии‚ найденном опытным путем из условия температуры у грунта 105–110° С‚ помещался обычный с вогнутой отражательной тарелкой рефлекторный электронагреватель‚ который за счет вращения бюксов выполнял весь цикл сушки всего за 1–1‚5 часа.

Это легкая‚ компактная‚ недорогая и удобно транспортируемая «вертушка» вместе с сотрудниками лаборатории побывала на дорожных стройках Западной Сибири‚ БАМа‚ Латвии‚ Молдавии и других мест.

Достаточно оперативные результаты по влажности и плотности грунтов дают радиометрические методы и приборы. Их с успехом и давно применяют в США‚ Франции‚ Англии‚ Германии и других странах. Особенность современных образцов плотномеров такого типа состоит в том‚ что значительно повысилась безопасность работы с ними (используются излучающие элементы низкой радиоактивности) и что они оснащены микрокомпьютерами для вычисления и выдачи сразу значений влажности‚ плотности и К у грунта. Правда‚ они нуждаются в тарировке по каждому виду грунта и очень чувствительны на включения в грунте камней. В России и других странах‚ входивших в состав СССР‚ где еще жив «чернобыльский синдром»‚ трудно пока надеяться на преодоление психологического страха и внедрение радиоизотопных методов и приборов у дорожников.

Особой заботы и беспокойства у дорожников качество уплотнения насыпей из прочных и добротных скально-крупноблочных грунтов почти никогда не вызывало. Хотя целый ряд практических примеров (пилообразный профиль БАМа‚ осадки покрытия до 20–30 см на одном из карельских участков автодороги Санкт-Петербург – Мурманск‚ неровности покрытия на первой очереди обхода г. Выборга и др.) свидетельствуют о возможных серьезных неприятностях‚ если самой операции и особенно контролю качества уплотнения таких грунтов не уделяется необходимого внимания.

Сегодня уплотнение скально-крупнообломочных грунтов не может быть проблемой с последствиями‚ так как имеются эффективные уплотняющие средства в виде тяжелых прицепных или шарнирно-сочлененных виброкатков и технологические приемы ведения работ. Проблемой‚ да и то относительной‚ можно считать контроль качества их уплотнения‚ ибо на таких грунтах плотномер-пенетрометр не применить‚ пробу грунта режущим концом или методом лунки не возьмешь. Правда‚ метод единичных лунок (объем до 6–8 см 3) иногда использовался на ответственных отечественных и зарубежных гидротехнических стройках‚ но получаемую таким путем плотность не с чем было сравнивать‚ ибо трудно себе представить возможность выполнения общепринятого стандартного уплотнения грунта с твердыми включениями 100–300 мм. В некоторых случаях последнее заменяли уплотнением таких грунтов в формах увеличенных размеров (20–25 л) на вибростолах или поверхностными вибротрамбовками. Иногда в эти формы вместо реального грунта помещали модельный с последующим пересчетом результатов на реальный.

В дорожной отрасли использование таких методов возможно‚ но не всегда целесообразно. Тем более что есть более простые и оперативные‚ правда‚ косвенные способы оценки достаточности или недостаточности уплотнения крупнозернистых грунтов с помощью пробного загружения земляного полотна‚ например‚ очень тяжелым пневмокатком весом 40–50 тс (в США в свое время были даже весом 100–200 тс) или виброкатком с весом вибровальцового модуля 13–15 тс (в России есть такой‚ пожалуй‚ один из самых крупных в мире шарнирно-сочлененный К-701 М-ВК весом 26 тс‚ вибровальцовый модуль 14 тс). Если после 2–3 проходов одной из таких машин след от шин или вальца будет незначительным или еле заметным‚ с качеством уплотнения все в порядке.

Возможен также другой косвенный способ контроля качества уплотнения скально-крупнообломочных насыпей – геодезический. Их качество будет приемлемым‚ если общая осадка поверхности уплотнения‚ полученная по результатам работы уплотняющей машины‚ составит 8–10% (К у @ 0‚95) и 11–12% (К у @ 0‚98) от начальной толщины отсыпанного слоя или всей насыпи.

Не исключается также оценка качества уплотнения таких грунтов с помощью динамически нагружаемого штампа при условии‚ что его диаметр (400–600 мм) будет в 4–5 раз больше наиболее крупной фракции грунта и что динамическое давление на его подошве будет в пределах 0‚5–1‚0 кгс/см 2 .

Сегодня есть несколько действующих динамических установок прицепного или самоходного типа‚ предназначенных для определения несущей способности дорожной конструкции или отдельных ее элементов‚ с давлением штампа до 6 кгс/см 2 . Они могут быть использованы для такого контроля‚ если скорректировать их давление на 0‚5–1‚0 кгс/см 2 .

Критерием достаточности уплотнения может служить допускаемая величина осадки штампа при 10–20-кратном его ударном нагружении‚ которая для верхней части земляного полотна не должна превышать 0‚4–0‚5%‚ а для нижней части – 0‚6–0‚7% от диаметра штампа.

Кстати‚ сущность метода и параметры указанных установок динамического нагружения (УДН) были стандартизированы Советом Экономической Взаимопомощи (СТ СЭВ 5497-86‚ группа Ж81) и приняты в качестве Государственного Стандарта СССР в 1987 году. Этим стандартом нижние несущие слои‚ в том числе щебеночные и грунты земляного полотна и подстилающих слоев предписано испытывать штампом 500 мм с динамическим давлением основания 2 кгс/см 2 (щебень) и 1 кгс/см 2 (грунт) при времени его действия 0‚090–0‚110 с.

Следует заметить‚ что сама по себе контролируемая плотность грунта не столь и важна для оценки устойчивости и долговечности земляного полотна при его работе в дороге. Куда важнее прочностные и деформативные свойства грунта‚ правда‚ хорошо коррелируемые с той же плотностью и влажностью. Поэтому иногда более логично‚ привлекательно и просто измерять как раз показатели прочности и деформативности‚ которые к тому же необходимы для расчетов дорожной конструкции‚ чем плотность грунта.

Например‚ в Германии и других странах используют метод двойной оценки качества уплотнения земляного полотна – по К у и по модулю деформации или упругости. Если достигнут требуемый К у ‚ но не обеспечен модуль‚ грунт подлежит замене или укреплению вяжущими.

Измерение модуля в ряде стран осуществляют с помощью УДН‚ но не крупных (прицепных‚ самоходных)‚ а более компактных‚ легких и переносных. Одна из таких переносных (из составных элементов) УДН (рис. 4)‚ которая была разработана в ГДР в соответствии с указанным стандартом СЭВ и теперь взята на вооружение дорожниками ФРГ‚ с успехом применяется для оценки качества уплотнения и деформативно-прочностного состояния (несущей способности) грунтов земляного полотна‚ щебеночного основания‚ укрепленных грунтов‚ укрепленных по методу холодного ресайклинга материалов дорожной одежды.

Такие установки в Германии производят две фирмы – Hinkel и Gerhard Zorn‚ в Финляндии два типоразмера подобных приборов выпускает фирма Lodman.

Для российской дорожной отрасли особый интерес представляют возможность и опыт выполнения с помощью УДН практического контроля качества уплотнения как раз щебеночных оснований‚ для которых в России пока нет ни узаконенных норм‚ ни приемлемых методов и средств этого контроля. Каждый из подрядчиков сам и чаще всего субъективно‚ «дедовскими»‚ методами и мерками решает‚ что хорошо‚ а что плохо. А ведь щебеночное основание является одним из важнейших несущих элементов дорожной одежды‚ его недостаточная прочность и повышенная деформативность (низкая жесткость) сразу отражаются на состоянии асфальтобетонного покрытия (осадки‚ волны‚ трещины‚ неровности).

Объединение «Дорстройпроект» на протяжении ряда лет использует прибор ZFG 04 для контроля качества устройства щебеночных оснований (рис. 5).

И ни на одном из многочисленных построенных и отремонтированных объектов‚ в том числе на участках федеральных дорог «Россия» (Санкт-Петербург – Москва)‚ «Кола» (Санкт-Петербург – Мурманск)‚ Новая Ладога – Вологда и других‚ не было дефектов дорожной одежды из-за слабого основания.

Критерием оценки качества уплотнения щебня служит его динамический модуль деформации (или упругости‚ если осадка штампа полностью упруга)‚ фактически являющийся обобщенным или эквивалентным модулем щебеночного основания‚ подстилающего слоя и частично земляного полотна.

Чтобы снять возможные сомнения в правомерности использования такого метода и прибора ZFG 04 и для уточнения достаточных значений фиксируемых модулей‚ «Дорстройпроект» с участием независимых экспертов из филиала СоюздорНИИ (Санкт-Петербург) провел несколько серий параллельных измерений динамического модуля деформации и статического модуля упругости (рычажный прогибомер‚ груженый автосамосвал) по стандартной методике‚ рекомендованной ВСН 46-83.

Результаты этих измерений представлены на графике (рис. 6) ‚ на котором показаны также построенные экспертами (сплошная линия) и «Дорстройпроектом» (пунктирная кривая‚ статистическая обработка) зависимости динамического модуля деформации от статического модуля упругости.

Этим графиком и эмпирическими формулами можно пользоваться в практическом плане. Если на поверхности щебеночного основания эквивалентный модуль упругости (проект‚ расчет) должен составлять‚ к примеру‚ 180 МПа‚ то качество его уплотнения вместе с подстилающим слоем должно быть таким‚ чтобы динамический модуль деформации по прибору ZFG 04 был не ниже 63–65 МПа. По заключению экспертов‚ применение этого прибора не противоречит основным положениям ВСН 46-83 и является правомерным.

Поиск и разработка новых методов и средств контроля качества уплотнения грунта и щебня велись всегда и во многих странах. Особенно заманчивыми и многообещающими были идеи и предложения по установке контролирующих устройств непосредственно на катках с перспективой осуществлять непрерывный‚ а может быть‚ и автоматический контроль.

В России еще в 1937 году делались первые практические попытки в этом направлении‚ которые затем продолжались и продолжаются до сих пор.

В основе всех таких устройств и разработок‚ в том числе и за рубежом‚ лежал один принцип – зависимость либо сопротивления качению вальца или шины (по изменению крутящего момента)‚ либо осадки поверхности качения (по копирному устройству)‚ либо ее модуля деформации или упругости‚ либо амплитуды колебаний рамы или вальца виброкатка от плотности грунта или другого уплотняемого материала.

Некоторые из разработанных по такому принципу устройств были достаточно сложны и не оправдывали себя‚ другие грешили неточностью и малой чувствительностью‚ особенно в конце уплотнения. Последнее обусловлено тем‚ что с увеличением количества проходов‚ ударов‚ циклов колебаний или времени вибрирования рост плотности грунта‚ щебня и асфальтобетона замедляется по известному экспоненциальному (затухающему) закону. Поэтому к концу процесса уплотнения изменение плотности и фиксируемых величин крутящего момента‚ осадки‚ модуля‚ амплитуды и т. п. незначительно и еле заметно‚ т. е. соизмеримо с точностью отсчета этих величин.

И‚ тем не менее‚ сегодня есть реально и успешно работающие на катках такие устройства с достаточно приемлемой оценкой качества уплотнения грунта и щебня в относительных единицах. К ним можно отнести первую разработку шведских фирм Geodynamic и Dynapac.

Последняя‚ по желанию заказчика‚ комплектует все свои грунтовые виброкатки указателем (счетчиком) качества уплотнения. Этот счетчик с относительной шкалой в 150 единиц получает сигнал от акселерометра (датчика ускорений)‚ закрепленного на колеблющемся вальце (рис. 7).

По мере роста плотности‚ прочности и жесткости уплотняемого грунта или щебня колебания вальца увеличиваются (растет амплитуда‚ ускорение и сила воздействия). Эти изменения фиксируют акселерометр и табло счетчика относительного уплотнения в кабине.

По сути дела‚ счетчик регистрирует упругую реакцию и отдачу материала‚ т. е. его модуль упругости. В этом есть определенное сходство и различие этого способа с методами оценки качества уплотнения с помощью УДН и рычажного прогибомера.

Сходство с УДН состоит в том‚ что в зону динамического воздействия вальца виброкатка (или штампа УДН) могут попадать помимо уплотняемого и контролируемого слоя и нижележащие слои‚ причем разные по составу‚ состоянию и свойствам материала. В итоге‚ с помощью счетчика или указателя уплотнения фактически фиксируется эквивалентный динамический модуль упругости общей толщи материала‚ размер которой зависит от параметров катка и может составлять до 1 м и более.

Очевидно‚ по этой причине подобную систему контроля Dynapac и другие фирмы не устанавливают на асфальтобетонные виброкатки‚ уплотняющие значительно более тонкие слои (как правило‚ не более 12–15 см)‚ хотя надобность в ней именно на таких катках может быть даже больше‚ чем на грунтовых.

Вообще‚ арсенал выбора средств и методов контроля уплотнения асфальтобетонных смесей значительно беднее‚ и перспектив на благоприятное его расширение не очень много. Связано это с тем‚ что изменение прочности‚ деформативности и жесткости асфальтобетона в процессе его уплотнения обусловлено не только ростом плотности‚ но и одновременным понижением его температуры. А это существенно осложняет поиск новых критериев оценки и методов контроля качества‚ альтернативных К у и самой плотности‚ длительно измеряемой в лаборатории после отбуривания керна из покрытия.

Пожалуй‚ единственным действительно оперативным способом‚ обеспечивающим ускоренное получение информации о ходе изменения плотности асфальтобетонной смеси в процессе ее уплотнения‚ остается радиометрический. Он получил широкую практику использования на таких работах в США‚ Франции‚ Англии‚ Норвегии‚ Германии‚ Швеции и других странах в основном благодаря разработкам американских фирм (Troxler‚ Seaman‚ CPN и др.).

Лет 20 назад вдобавок к обычным поверхностным радиационным плотномерам‚ техника измерения которыми требует плотного (безвоздушного) прилегания подошвы прибора к подготовленной ровной поверхности грунта или асфальтобетона‚ появилось поколение новых устройств‚ контролирующих плотность при наличии воздушного зазора 5–6 мм.

Этот «революционный скачок» не только ускорил и упростил технологию измерения‚ но и дал возможность устанавливать прибор на движущийся каток (рис. 8).

Фирма Seaman разработала специальный самодвижущийся и дистанционно управляемый небольшой прибор-валец С-200‚ который ведет непрерывный контроль плотности по всей длине заданного участка. Одну из модификаций подобного прибора DOR-1000 используют дорожники Финляндии‚ Швеции и Норвегии (рис. 9).

С помощью DOR-1000 выявлена существенная неравномерность распределения плотности асфальтобетона как по ширине‚ так и по длине укладываемого покрытия (рис. 10) .

Особенно большое различие в плотности обнаружено между серединой и краями полосы укладки‚ которое обусловлено не только сегрегацией частиц смеси и ее температуры при укладке‚ на что иногда ссылаются‚ но и неравномерной работой (технология) уплотняющих средств‚ а может быть‚ и несовершенством последних.

Новые методы и приборы контроля высветили серьезную проблему в асфальтобетонной технологии‚ над которой теперь ломают голову специалисты многих фирм и стран и предлагают разработать эффективные меры и даже Стандарты‚ исключающие подобные результаты.

Нужно признать‚ что «законодателями мод» в решении многих технических и технологических проблем и вопросов дорожной отрасли‚ в том числе по методам и средствам контроля качества уплотнения‚ часто были и пока остаются дорожные фирмы и службы США. Весь остальной дорожный мир всегда внимательно следил и подхватывал новые разумные идеи и разработки. Достаточно вспомнить приборы Проктора‚ Маршалла‚ фирм Soiltest‚ Troxler и др.‚ которые брали и берут на вооружение дорожники большинства стран мира.

Последние серьезные исследования США по дорожной программе Superpave‚ удивившей многих своей стоимостью (50 млн USD)‚ коснулись также и проблем лабораторных и полевых методов и средств контроля качества асфальтобетонных покрытий. В частности‚ американцы теперь отказались от стандартного прибора Маршалла‚ используемого для подбора состава и оценки качества уплотнения в покрытии асфальтобетонных смесей‚ полностью перейдя на известный гирационный способ.

Отличительная особенность этого способа состоит в том‚ что формуемая в жестком стакане смесь подвергается не только вертикальному статическому (в России на гидравлическом прессе) или динамическому сжатию (в приборе Маршалла ударами груза)‚ но и одновременному боковому сдвигу‚ т. е. формование и уплотнение образца происходит по принципу «сжатие+сдвиг».

Достигается это очень простым способом: продольная ось формы со смесью отклоняется от вертикали на небольшой угол (около 1–3° ‚ у первых установок был около 10–12° ) за счет смещения нижней ее части. Эта ось с помощью специального привода совершает определенное количество вращательных движений‚ схожих с конусообразными движениями обычного волчка или гироскопа. В итоге смесь в форме получает возможность и свободу большего перемещения как в вертикальной‚ так и в горизонтальной плоскости. За счет этого она эффективнее переупаковывается (уплотняется) с соответствующим улучшением ряда физико-механических свойств и показателей и со снижением дробления ее каменной составляющей.

Такая механика уплотнения ближе к реальным процессам уплотнения смеси в покрытии гладковальцовыми и пневмоколесными катками. Многие дорожники знают о так называемом месящем воздействии пневмоколеса‚ схожем с принципом «сжатие+сдвиг»‚ и часто используют его для ликвидации мелких поверхностных трещин на укатываемом покрытии.

Подготавливаясь к строительным или дорожным работам, осуществляются различные действия по выявлению характеристик почвы, грунта и важным параметром является коэффициент уплотнения грунта. Выполнение специальных задач для выявления характеристик земли позволяет точно определить технические данные и показатели территории обработки для выполнения соответствующих строительных и дорожных работ. Какой коэффициент уплотнения грунта должен быть для конкретного вида земельных работ? Для этих целей используются специальные расчётные нормативы, регламентные положения и стандарты надзорных ведомств.

Определение по техническим стандартам

Коэффициент уплотнения грунта является условным безразмерным показателем или величиной, который по своей сути ведёт отсчёт из реального соотношения данных плотности имеющегося вещества\ к плотности почвы max (условный показатель максимума грунта). Если мы посмотрим на землю, как на объективный тип материала, то заметим, что его структура имеет микроскопические видимые и невидимые поры, заполненные естественным воздухом или обработанный влагой. Учитывая закон уплотнения сжимаемости грунта, в процессе выработки пор становится очень много, и рыхлость является основным показателем, где общая насыпная характеристика плотности будет значительно меньшим показателем, чем коэффициент уплотнения грунта в утрамбованном виде. Этот важнейший параметр необходимо учитывать при возведении земляных подушек под основание фундамента объекта, а также при проведении дорожных работ. Если не производить трамбовку почвы, то в будущем имеет место появления риска усадки здания, дефектов на готовом дорожном полотне.

Ниже приведена таблица, исходя из которой, можно оперировать данными при расчёте коэффициента уплотнения грунта по таблице СНИП.

Тип земли\почвы	Оптимальные показатель влажности	Параметр максимальной плотности из расчёта т\м 3
Песчаные	0,08/0,12	1,80-1,88
Супесчаные	0,09/0,15	1,85-2,08
Супесчано-пылевидные	0,16/0,22	1,61-1,80
Суглинистые	0,12/0,15	1,65-1,95
Тяжёлые, 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 проведении расчёта и определения уплотнения коэффициента грунта, нужно помнить, что для насыпной категории плотность будет меньше, чем для аналогичных характеристик утрамбованной почвы.»

Методика расчёта

При проведении строительных работ не следует избегать данных параметров, особенно для подготовки песчаной или земляной подушки под основание строящегося объекта. Непосредственный параметр коэффициент уплотнения грунта будет фиксирован в диапазоне расчёта от 0 до коэффициента 1, например, для подготовки бетонного типа фундамента, показатель должен быть >0,98 коэффициентного балла от расчётной нагрузки.

Для каждой категории земляного полотна имеется свой уникальный показатель определения коэффициента уплотнения грунта по ГОСТ исходя из оптимальных характеристик влажности материала, в результате которого можно добиться максимальных характеристик уплотнения. Для более точных определений данных используется лабораторный метод расчёта, поэтому, каждая строительная или дорожная компания в обязательном порядке должны иметь собственную лабораторию.

Реальная методика, позволяющая ответить на вопрос как рассчитать коэффициент уплотнения грунта измеряется только после того, как будет произведена процедура трамбовки прямо на месте. Специалисты и эксперты в области строительства называют данный метод, как система режущих колец. Попробуем разобраться, как определить коэффициент уплотнения грунта по данному методу.

• В землю забивается определённого диаметра лабораторное кольцо из металла и ведомой длины сердечник;
• Внутри кольца фиксируется материал, который потом взвешивается на весах;
• Далее высчитываем массу используемого кольца, и перед нами имеется масса готового материала для расчёта;
• Далее имеющийся показатель разделим на известный объем металлического кольца — в результате имеем фиксированную плотность материала;
• Делим фиксированную плотность вещества на табличный показатель максимальной плотности.
• В итоге имеем готовый результат стандартного уплотнение грунта ГОСТ 22733-2002.

В принципе, это и есть стандартный метод расчёта, который используется строителями и дорожниками при выявлении коэффициента относительного уплотнения грунта согласно общепринятым нормам и стандартам по расчёту.

Технические регламенты и стандарты

Стандартный закон уплотнения грунта мы знаем еще со времён школьной парты, но данную методику используют только при проведении производственных работ в строительной и дорожной сфере. В 2013-2014 годах произошла актуализация данных расчёта по СНиП, где уплотнение грунта ЕНИР указано в соответствующих пунктах регламентного положения 3.02.01-87, а также в части методики применения для производственных целей СП 45.13330.2012.

Типологии определения характеристик материала

Коэффициент уплотнения грунта предусматривает применение нескольких типологий, главной целью которых является формирование окончательной процедуры технологического вывода кислорода из каждых слоёв почвы, учитывая соответствующую глубину трамбовки. Так, для выявления коэффициента уплотнения грунта при обратной засыпке используют как поверхностный метод расчёта, так и универсальную глубинную систему исследования. Эксперт при выборе методики расчёта должен определить первоначальный характер почвы, а также конечную цель трамбовки. Реальный коэффициент динамичности при ударном уплотнении грунтов может быть определён при помощи использования специальной техники, например — пневматический тип катка. Общая типология метода определения параметров вещества определяется следующими методами:

• Статический;
• Вибрационный вариант;
• Технологически ударный метод;
• Комбинированная система.

Зачем нужно определять коэффициент уплотнения почвы?

Частично некоторые из вышеперечисленных методик используется в частном домостроении, но как показывает практика, необходимо обратиться к специалистам, чтобы можно было избежать ошибок при возведении фундамента. Высокая нагрузка несущих конструкций на некачественную трамбовку материала может со временем вылиться в серьёзную проблему, например, усадка дома будет иметь существенный характер, что приведёт к неминуемому разрушению строения.

В промышленных масштабах трамбовка является обязательным условием, и лабораторная методика определения параметров коэффициентов для уплотнения вещества является необходимым условием соблюдения технического задания и паспорта объекта строительства или дорожного полотна. Помните одну простую вещь, если вы используете в производственном цикле земляной материал, то лучшим вариантом будет применение материала с наивысшими показателями максимальной плотности вещества.

Есть еще один существенный момент, который влияет на расчёты, это географическая привязка. В данном случае необходимо учитывать характер почвы местности исходя из данных геологии, а также рассматривая погодные и сезонные характеристики поведения почвы.