Испытание грунта

Данный вид испытательных работ является одним из основополагающих в любой сфере строительного производства. Возведение насыпи земполотна при строительстве автомобильных дорог, ж/д веток, создание песчаной подушки под фундаментную плиту или ростверк, благоустройство внутридворовых территорий жилых комплексов, обратные засыпки котлованов, пазух траншей при устройстве подземных инженерных сетей – вот яркие примеры строительных работ, которые подлежат обязательному техническому освидетельствованию с проведением необходимых испытаний по определению степени уплотнения созданных искусственных грунтовых оснований. Вне зависимости от того какой строительный проект реализуется, необходимо помнить, что только правильный выбор грунта и последовательное соблюдение технологических операций по его уплотнению может обеспечить устойчивость создаваемой насыпи или основания, и, как следствие, долговечность и оптимальную работу несущих элементов конструкций, составляющих здание или сооружение.

  

В большинстве случаев при проведении геологических изысканий на начальном этапе составления проектной документации результаты исследований позволяют сделать заключение о необходимости замены существующих слабых грунтов на более устойчивые к воздействию природных факторов. В соответствии с ГОСТ 25100-2011 «Грунты. Классификация», по гранулометрическому составу грунты, активно применяемые в строительстве, подразделяются на крупнообломочные и пески. На практике в большинстве типовых проектов строительства зданий и сооружений в качестве применяемого для насыпей грунта указывается песок средней крупности. При возведении земполотна ж/д и автодорог может применяться мелкий песок. Однако в зависимости от геолого-климатических факторов и др. объективных причин, проектная организация может изменить тип грунта, подлежащего замене, на более соответствующий заданным условиям. В зависимости от функционального назначения и особенностей эксплуатации строительного объекта испытательные работы, проводимые строительной лабораторией, охватывают, как правило, определение следующих характеристик грунтов: зерновой состав, содержание пылевидных и глинистых частиц, коэффициент фильтрации и степень уплотнения основания. Зерновой состав для песчаных грунтов определяется ситовым методом в соответствии с ГОСТ 12536-2014 «Грунты. Методы лабораторного определения гранулометрического (зернового) и микроагрегатного состава». Следует отметить, что важным моментом в технологии возведения земполотна ж/д и автодорог является осуществление визуального контроля за степенью неоднородности грунта. В частности, СП 78.13330.2012 «Автомобильные дороги» предписывает производить осмотр грунта на предмет соответствия критерию однородности. Строительная лаборатория это производит аналитически путем построения интегральных кривых по данным гранулометрического состава.

 

Наиболее распространенной методикой определения плотности песчаного грунта является метод режущего кольца по ГОСТ 5180-84 «Грунты. Методы лабораторного определения физических характеристик», который выполняется сотрудниками испытательной лаборатории путем выезда на объект и отбора проб. Далее пробы грунта, извлеченные из уплотненного основания, испытывают в лабораторных условиях, определяя плотность и влажности весовым методом. Помимо этого, производится определение максимальной плотности данного грунта при стандартном уплотнении в форме-цилиндре с грузом, регламентируемое ГОСТом 22733-2002 «Грунты. Метод лабораторного определения максимальной плотности». По полученным данным расчетным путем вычисляется плотность сухого грунта и коэффициент уплотнения основания грунтовой призмы. После этого испытательная лаборатория делает заключение о соответствии требованиям проектной или общей нормативно-технической документации.

Весовой метод определения коэффициента уплотнения по ГОСТ 5180-84 является более точным в связи с чем широко зарекомендовал себя в качестве эффективного инструмента контроля в арсенале строительной лаборатории как при возведении зданий и сооружений, так в дорожном строительстве. Однако надо отметить, что ввиду наличия камеральной составляющей в процессе испытаний, общий цикл испытательных работ вместе с отбором проб составляет в среднем 1-2 рабочих дня, что не всегда является оптимальным решением при сжатых сроках строительства. Вследствие этого, «СоюзДорНИИ» внедрил в практику автодорожного строительства проведение операционного контроля степени уплотнения насыпей земполотна экспресс-методами, которые выполняются с помощью статического и динамического плотномеров. Сущность этих методов основана на сопротивлении металлического стержня (зонда) внедрению в уплотненное тело насыпи. По специальным тарировочным графикам, составленным для разных типов грунта, и полученному при испытаниях значению косвенного параметра, определяется коэффициент уплотнения. Широкому распространению указанных методик способствовали простота реализации и наличие возможности быстрого получения результатов определения коэффициента уплотнения непосредственно на строительном объекте после проведения испытаний. Есть ряд недостатков, ограничивающих их применение, к которым можно отнести невозможность контроля переувлажненных и замерзших грунтов, а также грунтов с высоким содержанием крупнообломочной части. В любом случае, даже при использовании экспресс-методов контроля уплотнения в дорожном строительстве необходимо производить проверку результатов испытаний с помощью весового метода по ГОСТ 5180-84. Если результаты параллельно проведенных испытаний существенно расходятся, строительная лаборатория, руководствуясь требованиями действующих нормативов, отдает предпочтение результатам весового метода. В настоящее время на территории России нет государственного стандарта, регламентирующего проведение испытаний описанными экспресс-методами. 

В некоторых случаях в строительстве находят применение глинистые грунты с низкой степенью пучинистости при замерзании (при обустройстве грунтового корыта под песчаное основание, а также отсыпке нижних слоев земполотна автодорог). Если речь идет о создании морозозащитного основания, например, при возведении дорожного полотна, для этих целей необходимо применять песок по ГОСТ 8736-2014 «Песок для строительных работ. Технические условия». Данный нормативный документ довольно жестко регламентирует допуски по зерновому составу песков.

Для устройства верхнего слоя дорожной одежды под асфальтобетонное покрытие используются крупнообломочные грунты – щебень и гравий. Ввиду явного преимущества щебеночного основания над гравийным по физико-механическим характеристикам, гравий применяется при менее ответственных строительных работах в соответствии с существующими техническими рекомендациями. Также широкое применение в дорожном строительстве нашли песчано-гравийные и щебеночно-песчаные смеси. Сочетание в гранулометрическом составе таких смесей как частиц крупнообломочных, так и песчаных позволяет получить оптимальную степень упаковки грунтовой призмы. Это является особенно актуальным при строительстве оснований под аэродромные покрытия, а также при укреплении обочин автомобильных дорог. Оценка степени уплотнения крупнообломочных грунтов, ПГС и ЩПС производится путем определения плотности в нескольких местах насыпи методом лунки по ГОСТ 28514-90 «Строительная геотехника. Определение плотности грунтов методом замещения объема» и сравнения полученных данных с величиной требуемой плотности.

Виды испытаний по определению степени уплотнения и зернового состава грунтов и нормативно-технические документы, регламентирующие их реализацию, приведены ниже в таблице.

Испытание грунтов. Контроль степени уплотнения и гранулометрического состава

№ п/п

Наименование ИР и услуг

Нормативные документы

1

Плотность песка методом режущего кольца

ГОСТ 5180-84

2

Максимальная плотность при стандартном уплотнении

ГОСТ 22733-2002

3

Коэффициент уплотнения песка экспресс-методом

СП 34.13330.2012

СП 78.13330.2012

4

Влажность грунта

ГОСТ 5180-84

5

Плотность щебня, ЩПС, ПГС методом замещения объема

ГОСТ 28514-90

6

Гранулометрический состав

ГОСТ 12536-2014