Коэффициент уплотнения – показатель характеризующий плотность сложения частиц в земляном сооружении. Определить его можно по соотношению фактической и максимальной плотности.
Испытания грунта для определения степени уплотнения являются важным этапом при строительстве земляных сооружений, так как они помогают оценить устойчивость и долговечность инженерных сооружений, предотвращая осадку фундамента и деформацию. Существуют различные методы контроля уплотнения, каждый из которых имеет свои преимущества и недостатки.
Зачем проверять уплотнение грунта
При возведении земляных сооружений особое внимание уделяется подготовке основания. Недостаточно уплотненный грунт увеличивает риск смещения, что может вызвать негативные последствия, которые могут проявиться как сразу, так и через 2-3 года после ввода объекта в эксплуатацию. Примеры таких последствий, из нашей практики, мы можем понаблюдать на фото ниже:



Результатом несоблюдения строительных стандартов качества становятся экономические потери исполнителя и аварийные ситуации, которые могут угрожать жизни людей.
Предотвратить аварийные ситуации помогает соблюдение стандартов качества (ГОСТ, СНиП), которые разработаны под различные условия строительства земляных сооружений. Контроль уплотнения основания позволяет определить качество выполнения этапа работ, плотность группировки частиц в исследуемом слое, стойкость к внешним факторам и нагрузкам, выявить проблемные зоны. По протоколу испытаний судят о безопасности, надежности, сроке службы объекта.
Принципы и факторы, влияющие на уплотнение грунта
Для создания устойчивых земляных сооружений необходимо учитывать различные свойства грунтов и правильно выбрать метод уплотнения грунтов, в зависимости от их типа:
- Песчаный грунт — минеральный несвязный грунт, состоящий преимущественно из частиц размером от 0,1 до 2 мм. Обладает большим показателем водопроницаемости, низкой степенью сжимаемости и высокой скоростью уплотнения. Из всех типов грунтов, благодаря его свойствам и стабильности, имеет одни из самых хороших показателей по несущей способности. Методы уплотнения: вибрация, трамбование, статическое давление.
- Супеси — минеральный связный грунт, с содержанием глинистых частиц от 3 до 10%. Обладает средними показателями по водопроницаемости, средней степенью сжимаемости и средней скоростью уплотнения. Благодаря глинистым частицам в составе, имеет хорошие показатели когезии в массиве, в следствии чего лучше держит форму при трамбовке, но важно соблюдать оптимальную влажность, при недостатке и переизбытке влаги быстро теряет несущую способность
Методы уплотнения: вибрация, трамбование, укатка, статическое давление.
- Суглинки — осадочный связный грунт, с содержанием глинистых частиц от 10 до 30%. Обладает низкими показателями по водопроницаемости, плохой сжимаемостью при хорошей пластичности, и низкой скоростью уплотнения.
Методы уплотнения: трамбование, укатка, статическое давление. - Глины — мелкозернистая осадочная горная порода с преобладающим содержанием глинистых частиц. Содержание глинистых частиц в таком грунте составляет 30–60% и более. Обладает самыми низкими показателями по водопроницаемости, очень плохой сжимаемостью при высокой пластичности, практически не уплотняется.
Методы уплотнения: трамбование, укатка, статическое давление - Скальные грунты — это преимущественно монолитные или обломочные породы с жёсткими связями между зёрнами (спаенные и сцементированные), залегающие в виде сплошного или трещиноватого массива. Монолитные скальные породы почти водонепроницаемы, а трещиноватые могут иметь высокую водопроницаемость. Скальные грунты практически не деформируются под нагрузкой, что делает их устойчивым основанием для строительства.
Методы уплотнения: ударное уплотнение, вибрация, заклинка.
Методы проверки уплотнения грунта
Определение коэффициента уплотнения проводят прямыми методами — отбирают образцы из толщины исследуемого слоя и далее исследуют их в испытательном центре и косвенными — приборами для контроля плотности основания непосредственно на объекте. Для получения полной картины характеристик сочетают полевые и лабораторные методы исследований.
Полевые методы проводятся непосредственно на месте застройки. Основаны на измерении отклика грунтового основания на внешние воздействия, такие как сопротивление и нагрузки от оборудования. Эффективными считаются следующие виды испытаний:
- Статическое зондирование. Плотномер в виде конуса под действием статической нагрузки погружают в грунт, измеряют показатели сопротивления последнего при внедрении инструмента. С его помощью выполняются замеры в сложных для бурения условиях – мерзлота, частые чередования слоев разной плотности, наличие большого процента твердых мелких фракций. При этом высок риск отклонения зонда от вертикального положения, поэтому такой метод не рекомендован для исследований слабых грунтов.
- Динамическое зондирование. Плотномер погружают под действием ударной нагрузки зонда, который падает с заданной высоты. Метод определяет степень деформации грунта под давлением. Рассчитан на любые типы грунта, сложные геологические условия.
- Пробные штампы. Круглый плоский или винтовой штамп вдавливают в земляное полотно домкратом. Это позволяет моделировать реальную нагрузку на грунт, получать точные результаты. Штамповые испытания – единственный способ определить пластичность, хрупкость, упругость пород на несвязных грунтах.
Лабораторные методы проводятся на пробе грунта, предварительно отобранного с объекта, и позволяют дополнительно с высокой точностью определить зерновой состав, физические и механические параметры земляного полотна. Полученные данные позволяют установить оптимальные параметры грунта и подобрать эффективные способы для достижения требуемой степени уплотнения.
Лабораторные методы делятся на следующие виды испытаний:
- Метод режущих колец. Предназначен для дисперсных грунтов. Позволяет определить среднюю плотность грунта. Параллельно с испытаниями на максимальную плотность грунта при оптимальной влажности позволяет определить фактический коэффициент уплотнения. Основан на измерении соотношений массы к объему в пробоотборнике (кольце).
- Метод взвешивания в воде. Предназначен для связных грунтов. Позволяет определить плотность грунта, так же как и с методом режущих колец, для определения коэффициента уплотнения его нужно совмещать с определением максимальной плотности при оптимальной влажности. Основан на измерении объема вытесненной жидкости запарафиненного образца у заранее взвешенного образца.
Так же, в нашей испытательной лаборатории определяют характеристики грунтового массива на сжимаемость и устойчивость. Первый параметр определяют с помощью компрессионного метода – воздействуют на образец высоким давлением, без возможности бокового расширения. Устойчивость грунтов к сдвигу проверяют трехосным сжатием. Метод заключается в имитации нагрузки при эксплуатации объекта, помогает оценить качество уплотнения при верхнем или боковом давлении
Применение методов проверки уплотнения на различных этапах строительства
Уплотнение грунта важно проверять на разных этапах строительства, чтобы предупредить любые негативные последствия при плохом качестве выполненных работ:
- На стадии подготовки площадки к возведению сооружения испытания определяют пригодность грунта под застройку, риски ее усадки.
- На этапе возведения сооружений проверка качества уплотнения грунтового слоя помогает оценить прочность фундамента, снизить риски его усадки или деформации.
При возведении земляных сооружений для оценки степени уплотнения грунтового слоя важно соблюдать требования СП 45.13330.2017 «СВОД ПРАВИЛ. Земляные сооружения, основания и фундаменты». Документы являются основой для выполнения земляных работ, устанавливают критерии качества, методы контроля.