Большинство строительных работ не обходятся без разработки грунта при рытье котлована под фундамент. Для составления сметы недостаточно знать какое количество почвы будет добыто. Важно учесть несколько важных показателей, среди которых — коэффициент разрыхления грунта, позволяющий рассчитать величину его увеличения после извлечения.
Типы грунта с точки зрения строительства
Грунт в строительстве — породы, залегающие в верхних слоях земной коры. Выделяют две основные группы: скальные и рыхлые. Виды:
- скальные — водоустойчивые, несжимаемые, залегают в виде сплошного массива;
- песчаные (супесь) – непластичные, в сухом состоянии сыпучие. При увеличении влажности меняется объем и плотность песка. Водопроницаемы, подвержены размыванию. Несколько видов: пылеватый, средний, гравелистый. Наиболее подходящим считается гравелистый вид;
- глинистые (суглинок) – пластичные, связные. Водопроницаемы, при увеличении влажности сильно увеличивается объем. При замерзании влаги сильно пучатся, при высыхании плохо отдают воду, подвержены растрескиванию. Легко размываются проточной водой;
- лессовидные – в сухом состоянии прочные и твердые, при увеличении влажности расплываются. Увеличение влажности приводит к резкому снижению несущей способности и просадке;
- торфяники — неравномерное сжатие, быстро насыщается влагой, вспучиваются. Не подходят для строительства;
- плывуны — подвижны, быстро насыщаются водой, что приводит к разжижению;
- растительные или биогенные — плодородные грунты. Имеют низкую несущую способность, поскольку плодородный слой со временем разлагается, неравномерно уменьшаясь.
После определения типа почвы определяют количество дополнительных строительных работ. При необходимости тип заменяют на более подходящий.
Важные свойства грунта
Свойства грунта — особенности того или иного вида почвы, определяемые входящими в состав компонентами. Для строительства наиболее важно учесть свойства, характеризующие поведение земли при естественном залегании и взаимодействии с инженерной и хозяйственной деятельностью человека.
Основные свойства:
- влажность — степень насыщенности пор почвы влагой. Определяется в процентном отношении массы воды к массе твердых частиц. Норма — от 6 до 24 %. Соответственно: ниже 6 % – сухие почвы, свыше 30 % – влажные. Чем выше этот показатель, тем сложнее разработка;
- сцепление — показатель, характеризующий связи между частицами смеси и то, как они сопротивляются сдвигу. Для песчаных пород нормальным считается показатель в пределах 0,03-0,05 МПа, для глины – 0,05-0,3 МПа;
- плотность — показатель, который зависит от сочетания влажности и состава. Рассчитывается как отношение массы почвы к занимаемому ей объему. Наименьшая плотность у песков, наибольшая – у скальных пород;
- разрыхляемость – способность увеличивать объем при разработке;
- водоудерживающая способность. Зависит от плотности материала.
Зачем нужно определять разрыхление грунта
Объемы почвы в момент добычи и после окончания процесса существенно отличаются. Предварительная оценка степени разрыхления грунта позволяет оценить будущие строительные работы и финансовые затраты, которые понадобятся для вывоза добытой земли или ее трамбования.
Даже после естественного или механического уплотнения под воздействием вышележащих слоев, осадков или работы строительной техники, материал не займет того объема, который был до начала работ. Каждый тип земли имеет свой показатель разрыхления, зависящий от состава, влажности, плотности и сцепления.
Понятие коэффициента разрыхления грунта
Коэффициент разрыхления — показатель, который необходимо рассчитать не только проектировщикам, но и специалистам, непосредственно работающим на стройплощадке. Наиболее точный способ расчетов — взвешивание разработанной земли. Конечно, в большинстве случаев применить его нереально.
Для различных видов пород строительными нормами и правилами (СНиП) устанавливается стандартный показатель, указывающий насколько увеличится V почвы после извлечения из места естественного залегания. Чем выше плотность добытой земли, тем больше она разрыхляется после извлечения. Это явление объясняется тем, что после извлечения разрываются связи между компонентными частицами почвы.
Показатель позволяет осуществить перевод объема грунта в твердом теле в аналогичный показатель (в м3) в рыхлом состоянии.
Коэффициент первоначального разрыхления
| КАТЕГОРИЯ | НАИМЕНОВАНИЕ | ПЛОТНОСТЬ (тонн/м3) | КОЭФФИЦИЕНТ РАЗРЫХЛЕНИЯ |
|---|---|---|---|
| 1 | Песок влажный, супесь, суглинок разрыхленный | 1,4 — 1,7 | 1,1 — 1,25 |
| 1 | Песок сухой рыхлый | 1,2 — 1,6 | 1,05 — 1,15 |
| 2 | Суглинок, гравий мелкий или средний, легкая глина | 1,5 — 1,8 | 1,2 — 1,27 |
| 3 | Глина, плотный суглинок | 1,6 — 1,9 | 1,2 — 1,35 |
| 4 | Тяжелая глина, сланцы, суглинок с примесью щебня, гравия, легкий скальный грунт | 1,9 — 2,0 | 1,35 — 1,5 |
СНиП содержит табличные показатели, разделенные на две колонки. Первая колонка показывает, насколько увеличится объем той или иной категории грунта сразу после выработки и складирования. Содержатся в документе – 2 ЕНиР Е2 В1.
Данные из таблицы применяются к почвам, которые пролежали в отвале не более четырех месяцев и не подверглись процессам естественного уплотнения.
Коэффициент остаточного разрыхления
В процессе складирования (более 4 месяцев) и воздействия атмосферных осадков, грунт уплотняется. Показатель разрыхления, по сравнению с первоначальными показателями, меняется в сторону уменьшения. Для определения остаточного коэффициента используют графу документа, в котором указаны остаточные показатели разрыхления.
Расчет объема грунта для вывоза
Недостаточно знать числовые показатели коэффициента, необходимо провести дополнительные расчеты, чтобы определить объем земли, которую нужно будет вывезти. Понадобится определить данные:
- ширина – 2 м;
- глубина – 2 м;
- общая длина фундамента – 30 м;
- почва — влажный песок.
Алгоритм расчетов:
- Определить V котлована: Vk= 30x2x2= 120 м3.
- Расчет первичного коэффициента для влажного песка ( средний Kp= 1,2) Kp= 1,2х120 = 144 м3.
Расчет объема лишнего грунта после обратной засыпки
Для определения объема лишнего грунта после обратной засыпки понадобятся показатели:
- V котлована – 900 м3;
- V фундамента – 700 м3;
- почва — суглинок.
Расчет:
- Находим V обратной засыпки, равный разнице между V котлована и V фундамента: 900-700=200 м3.
- Для суглинка (средний показатель – 6,5 %), коэффициент равен 1,065.
- V обратной засыпки: 200/1,065= 187,8 м3.
- Учитываем Kp и получаем: (200-187,8)/1,27=12,2 м3.
