Уплотнение грунта, песка и щебня
Уплотнение строительных материалов (грунтов) производится для увеличения их прочностных характеристик и избежания осадок в процессе эксплуатации. Уплотнение происходит за счет приложения статической или вибрационной силы на уплотняемый материал. Наибольшее распространение уплотнение получило в дорожном строительстве, возведении насыпей и дамб, фундаментных и ландшафтных работах.
Качество уплотнения каменной отсыпки, грунтов и асфальтобетона напрямую связано с несущей способностью материала и его водонепроницаемостью. Причем увеличение степени уплотнения на 1% ведет к увеличению прочности материала на 10-20%.
Некачественное уплотнение ведет к последующим усадкам грунтов, что значительно увеличивает стоимость содержания или приводит к дорогостоящему ремонту.
Области применения уплотнения
Вот список областей, где уплотнение используется наиболее часто:
Автомобильные дороги
Разнообразие современных автомобильных дорог очень большое: начиная от грунтовых проселочных дорог, заканчивая многополосными магистралями с асфальтобетонным покрытием.
Вне зависимости от типа дороги, для увеличения несущей способности полотна и увеличения срока службы необходимо использовать уплотнение всех слоев дороги, включая насыпь.
Дорога возводится двумя способами – на насыпи или в выемке. Дорожная одежда состоит из подстилающего слоя, слоя основания и финальных слоев покрытия. Основная ее задача – равномерно распределять давление от поверхностных нагрузок по всему земляному полотну.
Максимальное давление возникает на поверхности, поэтому требование к качеству материала и его уплотнению максимальны для слоев покрытия – асфальту или асфальтобетону.
Слой основания обеспечивает жесткость слоям покрытия, поэтому требования к его уплотнению также велики. Обычно для этих слоев используется щебень или каменная отсыпка.
Железные дороги
Во всем мире железные дороги обеспечивают большую часть грузового трафика. Значительная часть таких перевозок занимает транспортировка крайне тяжелых материалов, таких как руда и уголь. Поэтому способность противостоять нагрузкам критически важна для железной дороги. А этого невозможно добиться без качественного уплотнения железнодорожной насыпи.
Фундаменты зданий
Устойчивость и срок службы любых типов построек напрямую зависят от качества фундамента. Особенно это важно в местах, где отсутствуют прочные грунты.
Возведение качественной дренажной подушки под основание зданий проблематично выполнить без использования уплотнительной техники.
Крупные инфраструктурные проекты: порты и аэропорты
В современном мире грузооборот аэропортов и морских портов вырос многократно. Чтобы справится с этим потоком грузов – значительно возросла интенсивность движения судов и самолетов, а следовательно выросли нагрузки на взлетные полосы и причалы. На данных объектах требования к качеству работ и используемых материалов максимальны. Стандарты по уплотнению всех подстилающих слоев и слоев покрытия значительно выше, чем на прочих объектах.
Способы уплотнения
Существуют два способа уплотнения грунтов и асфальтных покрытий: статическое и вибрационное воздействие.
Статическое уплотнение
Статическое уплотнительное оборудование для воздействия на уплотняемый материал использует только собственный вес. Чтобы изменить силу воздействия на поверхность необходимо либо изменить массу, либо площадь контакта.
Такой тип оборудования не обеспечивает уплотнение материала на достаточную глубину, т.к. при нем возникает эффект «распора» между частицами верхнего слоя материала, что препятствует уплотнению нижележащих частиц.
К такому типу оборудования относятся статические катки с гладкими вальцами и катки на пневматических шинах.
Вибрационное уплотнение
Вибрационное уплотнительное оборудование использует комбинацию статического и динамического воздействия. Вибрация создается за счет вращения эксцентрикового груза. Вибрационные удары передается частицами материала между собой, что приводит к уменьшению трения между ними и взаимному движению. Что в свою очередь позволяет частицам переупаковываться в максимально плотное состояние. По сравнению со статическим, вибрационное уплотнение воздействует на материал на гораздо большую глубину. Изначально данный способ уплотнения использовался только для несвязных грунтов (песок, щебень и т.п.), однако со временем появилась вибрационное оборудование и для уплотнения глинистых грунтов и асфальта.
Эффективность воздействия вибрационного оборудования признана во всем мире, и на текущий момент данный способ уплотнения является доминирующим на рынке.
Влияние влажности грунта на его уплотнение
Любые грунты состоят из трех элементов: твердые частицы, воздух и вода. Во время уплотнения почти все грунты достигают максимальной плотности при определенном оптимальном содержании в них воды.
Таким образом, сухой грунт плохо поддается уплотнению, а влажный грунт становится мягким и его легче утрамбовать.
Однако, чем выше содержание воды в грунте, тем ниже его плотность. Максимальная плотность достигается при оптимальном содержании влаги в грунте, что обычно является промежуточным состоянием между абсолютно сухим и полностью влажным.
Для определения оптимальной влажности для грунта используют лабораторный анализ по ГОСТ 22733-2002 (Грунты. Метод лабораторного определения максимальной плотности).
Степень уплотнения чистого песка и щебня (без содержания примесей) почти не зависит от содержания в них влаги, и могут быть максимально утрамбованы как в сухом, так и водонасыщенном состоянии.
Уплотнение различных типов грунтов
В зависимости от используемого уплотняемого материала выбираются соответствующие способы и оборудование для уплотнения.
Песок и щебень
Как уже упоминалось ранее, песок и щебень достигают своей максимальной плотности в абсолютно сухом или полностью водонасыщенном состоянии. Но так как данные материалы обладают отличными дренирующими свойствами, достаточная плотность достижима при любом содержании влаги в материале.
Но при использовании щебня и песка с содержанием примесей, дренирующие свойства заметно ухудшаются и материал становится пластичным, что затрудняет его уплотнение. В таких случаях необходимо производить уплотнение при оптимальном содержании влаги.
При уплотнении песка и щебня с низким содержанием примесей может возникнуть небольшая проблема – материал пытается выпучиться сзади вальца катка или виброплиты, тем самым плотность верхнего слоя снижается. Но при послойном уплотнении данный нюанс не играет большого значения, т.к. нижележащий слой уплотняется при обработке верхнего слоя.
Для уплотнения песка и щебня подойдет любое вибрационное оборудование: вибротрамбовки, виброплиты и виброкатки. Вес оборудования влияет на высоту трамбуемого слоя.
Скальная порода
Отсыпка из скальной породы применяется в качестве насыпей в дорожном строительстве, при сооружении платин и дамб, а также при возведении взлетных полос и морских портов. Валуны из скальной породы могут достигать размеров до 1,5 метров и обладают значительной прочностью.
Первичная укладка скальных пород производится бульдозерами, они образуют довольно ровную поверхность. Для дальнейшего уплотнения используют вибрационные катки тяжелого и среднего класса.
Пылеватые грунты
На качество уплотнения пылеватых грунтов сильно влияет степень содержания в них влаги. Для качественного уплотнения подобного грунта, уровень влажности не должен сильно отличаться от оптимального. При большом содержании влаги в пылеватом грунте и при воздействии вибрации такой грунт становится текучим, что сильно снижает возможность его качественного уплотнения.
Пылеватые грунты с оптимальной влажностью обладают низкой вязкостью, поэтому их можно уплотнять более толстыми слоями, чем песок. Для их уплотнения идеально подходят вибрационные катки среднего и тяжелого класса, либо тяжелые виброплиты.
Глина и суглинки
Глину и грунты, содержащие большое количество глины, часто используют в дорожном строительстве при возведении насыпей. Качество уплотнения глины меняется в зависимости от содержания в ней воды. При низком содержании влаги она становится твердой, а при высоком содержании очень пластичной. Поэтому при уплотнении подобных грунтов оптимальная влажность материала является существенным фактором.
Для уплотнения глины используют вибрационные катки с гладкими либо кулачковыми вальцами. Кулачковые – когда влажность ниже оптимальной, а гладкие вальцы – при повышенной влажности. Глубина слоя выбирается в пределах от 20 до 40 см. Толщина уплотняемого слоя влажной глины может быть больше, чем сухой.
При существенном отклонении уровня влажности от оптимального могут быть использованы бороны и фрезы для увлажнения или проветривания грунта.
Уплотнение песка лишь проливкой воды
Оснащение проходки горных выработок, ПОС, нормоконтроль, КР, АР
В данных условиях уплотнение проливкой водой невозможно.
Даже обычное уплотнение малоэффективно. Думаю, будет не уплотнить даже верхний слой над УГВ.
Требуется изменить проект, изменить параметры грунта и пробовать уплотнять трамбованием. Или исключить уплотнение.
По сути это ошибка проектировщика.
СП читал и про все методы и глубинное виброуплотнение в том числе и т.д
Википедия «Уплотнение грунтов обычно протекает как процесс вытеснения из них газообразной (воздуха) и жидкой фазы (воды), вследствие чего происходит сближение твердых частиц и грунт»
Когда отсыпаем в воду песок внутри ячейки, воздух же легче и уходит из грунта, разве не происходит уплотнение песка само собой при его оседании или даже если мы грейфером его на дно положим, воздух же все равно всплывет и вытеснится из грунта. Вода, которая внутри ячейки, тоже будет уходить по мере заполнения, песок будет ее вытеснять. Коэффициент фильтрации воды у песка хороший, она не задерживается, не то что в суглинке и т.п. к примеру. И когда мы начнем проливать слой песка, который при засыпке стал выше уровня воды, то вода будет фильтроваться по всей высоте ячейки (действие сил тяжести, все дела) и уходить через дно(низ шпунта) из внутренней полости ячейки. То есть я клоню к тому, что проливая песок водой мы и воздух вытеснем и вода уйдет, так как Кф измеряется аж в м/сут
В обычных условиях накладывает ограничение на проливку то, что мы не должны переувлажнить связный грунт основание, как я понимаю. По этому грунт просто смачивают для облегчения процесса трамбовки.
Оснащение проходки горных выработок, ПОС, нормоконтроль, КР, АР
Спросите ещё в личку СерёгуБилдера (ныне Сергей Юрьевич), Шмидта, cancercat, Oppolinarius.
Может они чего подскажут. А то вдруг я всё наврал. 
Класс, вот уже и вопросы сопутствующие. Не знаю я всех нюансев. О чем подумал, то и описал. Понятно, что если послойным уплотнением заложиться, это и проверено и есть нормы, литература Я же о строителях думал, может проливка менее трудоемкий и более быстрый процесс, чем трамбовками и т.п.
Написал, чтоб узнать, может у кого опыт был.
Проектирование гидротехнических сооружений
Обзор способов уплотнения песка
В строительном деле одной из самых важных деталей в постройке любого здания считается его основа. Перед тем как положить фундамент, необходимо произвести уплотнение грунта. Технология должна соблюдаться максимально точно, иначе это может привести к усадке, что повлечет за собой трещины как в основании, так и в стенах. Любого рода пробоины скажутся на бюджете, так как сооружение станет менее теплым и расходы на отопление повысятся. От того, насколько качественно было произведено трамбование грунта, зависит также долголетие и надежность всей постройки. Поэтому песок служит основой для реализации многих строительных процессов.
Трамбовка песка под фундамент необходима в следующих случаях:
1. Во избежание попадания влаги под фундамент или под стяжку.
2. При неровностях основания.
3. Для предотвращения сжатия и растяжения. Технология трамбовки песка сможет не допустить усадку постройки.
4. Песок и вода станут прекрасными помощниками при проблемном грунте вроде пучинистой почвы или торфянике. Уплотнение сохранит целостность и надежность фундамента.
Какой песок желательно применять?
Идеальным вариантом для трамбовки будет гравелистый песок, причем категорически не рекомендуем использовать мелкую и тонкую фракцию. Следует отдать предпочтение крупному, так как он более устойчив к сжатию, что в будущем предотвратит усадку здания. С целью установить монолитные конструкции желательно применять речной или карьерный песок средней фракции. Для того чтобы грунтовая вода не воздействовала на песчаный слой, перед тем как засыпать траншею или котлован, необходимо сделать укладку изоляционным геотекстилем.
При обустройстве песчаной подушки или подготовке бетонного раствора рекомендуется просеять песок перед его применением. Это исключает различные добавки, которые могут негативно сказаться на рабочем процессе. Уровень влажности, согласно словам специалистов, считается идеальным, если вы не можете слепить ком. Отрицательно повлияет на цепкие свойства материала слишком большое присутствие глины. Это снизит прочность раствора, что считается одним из главных смыслов конструкции. Подвижность состава грунта изменяется в зависимости от влажности, следовательно, нужно быть внимательными при выборе погодных условий для проведения строительных работ, учитывать их свойства и вносить корректировки. Оптимальное значение влажности для песочного грунта – 8-14%.
Технологии, позволяющие произвести уплотнение, построены на том, чтобы механическим путем вытеснить из него воздух, которого, если все сделать правильно, будет не более 5%. Выполнять трамбование необходимо в оптимальных погодных условиях, учитывая влажность. Только таким образом вы получите желаемый результат. Есть несколько методов для реализации этой процедуры. Ее можно осуществлять вручную с помощью самодельного бруса с ручками или используя специальную технику. Рассмотрим все возможные методы подробнее.
Результат достигается за счет статического давления вальца или колес самоходных или прицепных катков. Одноосные модели обладают массой от 10-ти до 25-ти тонн. Легкие устройства назначаются на рыхлый грунт 20-30-ти см слоя при захватной ширине 2,5 м. Двухосные (с использованием прицепов) могут быть массой до 50-ти тонн. Они обеспечивают уплотнение грунта слоем 30-35 см. Ширина захвата составляет 2-3,5 м.
Наиболее эффективные полуприцепные катки весят около ста тон. Они берут на себя дисперсный грунт слоем 40-50 см. Их ширина захвата достигает трех метров. Вальцы проходят 4-12 раз (в зависимости от массы) по одному участку. Самоходные и прицепные барабанные катки пользуются большим спросом, нежели кулачковые, благодаря широкой площади распределения. Зачастую в укаточной работе задействуется спирально-кольцевая схема. Количество машин для песчаных грунтов обычно составляет – 2-3, а для глинистых – 3-4.
В основе метода лежит применение виброплиты, от которой передаются механические колебания на уплотняемую почву. Появление подобной техники позволило успешно предотвращать возможную усадку грунта и осуществлять быстрое и результативное трамбование. Она отличается надежностью, компактностью, мобильностью и простотой в эксплуатации. С ее помощью производят работы по сооружению массивных конструкций, торговых центров, многоэтажных зданий. Вибрирование может быть поверхностным или глубинным. В зависимости от этого используется спирально-кольцевая или челночная система. В процессе из обрабатываемой почвы происходит выдавливание воды и воздуха.
3. Бензиновая вибротрамбовка.
На сегодняшний день вибротрамбовка становится все более популярной. Основное преимущество этого метода – повышенный импульс силы и увеличенное время воздействия на грунт. С ее помощью можно уплотнить слой на один сантиметр при общей метровой или более толщине. Цена на катки колеблется в зависимости от размеров и состояния.
Вибротрамбовка применяется в случае, где песок имеет плохую силу сцепления. Максимально плотная укладка производится путем движения минеральных частиц в виброустановке. Влияют на процесс общие характеристики виброуплотнителей (амплитуда и частота колебания, масса, площадь опоры) и состав грунта. Современная вибротрамбовка дает возможность провести уплотнение слоя до 30-50 см.
Вибротрамбовка отличается от уплотнения песка виброплитой своими параметрами. Амплитуда вибраций в виброударном режиме растет, но при этом теряет в частоте. Электрическая трамбовка – прекрасный помощник в помещениях с ограниченной вентиляцией и траншеях. Применяемое с этой целью оборудование помогает добиться большего глубинного эффекта, нежели при статическом давлении, поэтому уверенно занимает около 70% рынка.
Производится путем выброса подъемным краном плит массой до двух тонн с высоты одного-двух метров. Такой метод актуален при связных грунтах с ярко выраженной деформацией пластического типа или при тех, в которых основой служит песок. Трамбовка выполняется благодаря специальным машинам с электрическим, бензиновым или дизельным двигателем. Разновидностей – масса, цена на них колеблется в районе трех-пяти тысяч долларов.
Уплотнение песка вручную
Трамбовка под фундамент возможна также вручную. Это энергозатратный физический труд, на который придется потратить немало времени и сил. Однако если ставится цель «трамбование песка в небольших объемах», то незачем вызывать профессиональные бригады, цена на услуги которых составляет от пятнадцати долларов за квадратный метр. Вручную можно даже создать строительный инструмент под песок – толкушку. Для этого задействуют достаточно широкий деревянный брус или пластину из стали. Они могут быть как легкие (около 30 кг), так и потяжелей (до 80 кг). Естественно, трамбовка вручную не позволит сделать глубокое уплотнение почвы. Это нужно учитывать при выборе метода.
Трамбовка вручную может позволить изготовить специальную подушку под стяжку, главный материал которой – песок. Обязательно сначала должна использоваться трамбовка водой с учетом степени влажности песка, иначе все усилия могут быть напрасны. Вода – вещь, необходимая в этом процессе, ее объемы важно контролировать. К примеру, чтобы выполнить уплотнение под стяжку следует засыпать песок тонким слоем (около 10-15 см). Затем в небольших количествах применяется вода и далее выполняется трамбование до нужной глубины.
Существует множество техник, благодаря которым уплотнение песка стало простым и понятным процессом. Участвовать в нем способен даже человек, мало разбирающийся в строительстве. Виброплита и вибротрамбовка – одни из наиболее доступных для приобретения приспособлений. Они необязательные предметы для покупки – сегодня во многих местах их можно арендовать. Цена зависит от региона, срока аренды и состояния аппаратов. К примеру, виброплита среднего качества в Москве обойдется вам в две тысячи рублей в сутки.
Изобилие техники отличающейся по мощности, габаритам, цене, эргономике, конечно, радует глаз, но все же она не позволит достичь такого уплотнения, как при использовании тяжелых инструментов.
Главным критерием оценки качества работ служит показатель, который исчисляется отношением достигнутой плотности грунта к его максимальной возможности уплотнения, выведенного с помощью специальных приборов ГОСТом. Требуемое значение для оснований зданий зависит от проекта, но зачастую – не ниже 0,98. Это коэффициент, не имеющий размера. Контроль грунтовой плотности происходит благодаря полевым и стационарным лабораториям.
Песчаная подушка под фундамент: какими способами ее можно утрамбовать
В принципе, любой, даже далекий от строительства человек, понимает, что трамбовка песчаного основания всегда необходима. Особенно, когда песчаная подушка будет находиться под фундаментом. Сегодня мы не будем обосновывать необходимость этой операции. Потому что это не является целью нашей статьи. Сегодня мы только расскажем о способах, используемых при уплотнении песка.
Ручная трамбовка
Пожалуй, выполнение трамбовки ручным трамбовщиком следует считать самым примитивным способом. Потому что в этом случае возникает большое количество переменных факторов, отражающихся на силе удара. В результате от этого страдает равномерность уплотнения.
В принципе, трамбовать этим инструментом можно. Но только если речь идет об обратной засыпке какой-то траншеи или об обустройстве песчаной подушки для садовой дорожки. Потому что равномерное уплотнение для подобных объектов не столь критично. Однако для фундамента это действительно важно. Поэтому-то песчаную подушку под фундамент лучше все-таки ручным трамбовщиком не уплотнять.
Если вы намерены уплотнять песчаную подушку под какое-то ответственное сооружение, то лучше воспользоваться виброплитой или вибротрамбовкой. Если подходить к этому вопросу чисто теоретически, то с помощью такого агрегата можно обеспечить равномерную трамбовку слоя песка сантиметров в 10-50. И даже больше.
Но чтобы это получилось действительно качественно, необходимо принять во внимание следующие моменты:
Однако, возводя какое-то сооружение своими силами, редко кто это делает. Поэтому-то ручной трамбовки песчаной подушки под фундамент лучше все-таки избегать. Даже если для этого применяются вполне адекватные агрегаты.
Трамбовка методом проливки
Если проливать песок водой, то его и в самом деле можно очень неплохо уплотнить. Более того, данный способ даже предусмотрен в СНиПе 2.02.01-83 (пункт 2.69). Однако в другом пункте (2.32) этого же СНиПа указано, что замокание грунтов основания недопустимо. Как же эти два противоречивых пункта между собой стыкуются?
Трамбовка песчаной подушки методом проливки применяется, в принципе, довольно часто. Причем для этого песок переводят во взвешенное состояние. Чтобы этого достичь, используют такой объем воды, который втрое превышает объем песка. Затем намытому песку дают отлежаться не менее 2 лет. А лучше – 5 лет.
Хотя проливку довольно широко используют в частном строительстве, желания ждать годами ни у кого не возникает.
В принципе, песчаная подушка после проливки оказывается очень плотной. Но не пострадал ли грунт от использованной воды? Вопрос зачастую остается открытым. Кому-то, вероятно, везет. А у кого-то случаются крупные неприятности.
Расклинивание с помощью щебня
Данный способ трамбовки поверхностного слоя грунта очень эффективен. Но он явно многими недооценен.
Эта трамбовка выполняется, в принципе, достаточно просто. Она включает в себя только два этапа:
В результате песчаное основание расклинивается острыми гранями щебня, и оно становится плотнее.
Что может случиться в случае некачественной трамбовки
Если не определять коэффициент уплотнения грунта, то действительное качество трамбовки точно определить, в принципе, невозможно. То есть отслеживать коэффициент уплотнения крайне важно.
Чтобы добиться лучшего уплотнения, трамбовать необходимо послойно. Если недоуплотнение имеется в каждом слое, то в результате оно может стать причиной серьезных просадок. То есть могут появиться ямы.
Ошибки особенно заметны при выполнении уплотнения объемных песчаных подушек, как правило, укладываемых под фундаментными плитами. После обильных осадков на поверхности, которая изначально была идеально ровной, появляются провалы и даже ямы.
