В соответствии с требованиями к составу и порядку ведения исполнительной документации при строительстве, производитель при завершении работ, которые оказывают влияние на безопасность объекта капитального строительства и в соответствии с технологией строительства, реконструкции, капитального ремонта контроль за выполнением которых не может быть проведен после выполнения других работ обязан оформить Акты освидетельствования работ. Данные Акты оформляются на основании результатов экспертиз, обследований, лабораторных и иных испытаний выполненных работ, проведенных в процессе строительного контроля.
Коэффициент уплотнения грунта является одним из важнейших параметров при производстве земляных работ так как в последующем времени недоуплотнение грунта может серьезно повлиять на работу сооружения. Если говорить о дорожном строительстве в процессе эксплуатации под действием различных нагрузок происходит доуплотнение конструктивных слоев дорожной одежды.
Виды деформаций и разрушений дорожной одежды:
1 – зона растяжения;
2 – чаша прогиба;
3 – зона сжатия одежды;
4 – трещины в дорожной одежде;
5 – поверхность среза одежды;
6 – деформация дорожной одежды;
7 – направление выпирания грунта;
8 – направление сжатия грунта;
9 – уплотнение грунта в основании дорожной одежды;
10 – площадь передачи давления на грунт.
Для производства контроля коэффициента уплотнения производитель заключает договор со специализированной организацией.
Зачастую приглашаемые на освидетельствование организации, применяют при выполнении работ лишь косвенные методы определения коэффициента уплотнения грунта такие как определение силы пенетрации различными приборами и выдавая разрешение на продолжение работ опираясь лишь на их показания.
Отделом обследования грунтов и конструктивных слоев дорожных одежд ГБУ ЦЭИИС за 2021 год по гос. работе «Оценка соответствия физических свойств грунта, применяемого в конструкции требованиям технических регламентов и проектной документации» было проверено на соответствие проектным данным свыше 200 объектов строительства в Московском регионе и 57% из них оказались ненадлежащего качества, а ведь во всех этих случаях обязан был быть произведен лабораторный контроль и если организация в подобном случае получила разрешение на продолжение работ встает вопрос о качестве проводимых обследований.
Чтобы разобраться в данной ситуации мы будем использовать один из самых распространенных приборов косвенного определения степени уплотнения грунтов «плотномер пенетрационный статического действия В-1».
Прибор обеспечивает достоверные измерения, в диапазоне 0,9 — 1,0 от максимальной стандартной плотности, определяемой по ГОСТ 22733-2016 «Грунты. Метод лабораторного определения максимальной плотности».
Степень уплотнения грунта оценивалось показателем удельного сопротивления пенетрации, определяемым расчетом по величине прилагаемого усилия при заглублении рабочего наконечника. Степень уплотнения определяется отклонением стрелки индикатора, возникающим при деформации динамометрического кольца.
Фактическое значение степени уплотнения определяется исходя из полученных результатов замеров по прилагаемой к прибору таблице с учетом типа грунта. Основной принцип его работы — это измерение усилия прилагаемого к ручкам прибора в момент погружения рабочей части наконечника в грунт. Степень уплотнения грунта определяется отклонением стрелки индикатора, возникающим при деформации динамометрического кольца. В последствии по показания индикатора определяется коэффициент уплотнения в соответствии с таблицами, представленным в паспорте прибора. Паспорт допускает применение прибора для измерения степени уплотнения песчаных и глинистых грунтов при наличии в них не более 15% гравийных частиц, что не всегда возможно определить на месте из-за отсутствия предварительно проведенных лабораторных испытаний. Другим условием использование прибора является влажность грунта в соответствии со СП 34.13330.2012 (СНиП 2.05.02) «Автомобильные дороги». Данный нормативный документ требует проводить работы при влажности близкой к оптимальной. Стоит сказать, что зачастую на объектах строительства работы по уплотнению производят при заниженных показателях влажности уплотняемого материала (что является одним из главных факторов недоуплотнения грунта), а к моменту появления лаборатории на участке производства работ даже увлажнённый грунт зачастую успевает выйти из допустимых значений по влажности.
Рассмотрим, как влажность грунта влияет на результаты обследования. В нашей лаборатории был проведен ряд экспериментов, ставящих перед собой целью изучить зависимость показаний пенетрометра от влажности материала.
В процессе эксперимента было задействовано следующее оборудование:
- Плотномер пенетрационный статического действия модели «В-1»
- Прибор стандартного уплотнения СОЮЗДОРНИИ (ПСУ)
- Весы лабораторные с границей измерения до второго знака
- Шкафы сушильные с возможностью высушивания материала при 60, 90 105 С
- Набор металлических сосудов
- Набор бюксов для определения влажности материала.
Для испытаний был взят материал, отобранный из песчаного основания дорожной одежды с одной из строек Москвы. Данный материал был изучен на предмет его максимальной плотности, оптимальной влажности, скорости фильтрации и зернового состава. Результаты исследований приведены в таблице 1.
По полученным результатам испытаний можно вывести следующую зависимость: при уменьшении содержания воды в песчаном (несвязанном) грунте значительно меняются его механические свойства в частности увеличивается угол внутреннего трения и, как следствие, повышается способность сопротивляться погружению наконечника пенетрометра.
Объясняется это тем, что под действием внешней нагрузки (в нашем случае давление на грунт наконечника пенетрометра с возрастающей силой) в отдельных точках грунта эффективные напряжения могут превзойти внутренние связи между частицами грунта, при этом возникнут скольжения (сдвиги) одних частиц или агрегатов по другим и может нарушиться сплошность грунта, т.е. прочность грунта будет преодолена.
Внутренним сопротивлением, препятствующим перемещению (сдвигу) частиц в идеально сыпучих телах, к ним можно отнести чистые пески (в данном случае испытуемый песок можно также считать чистым поскольку процент нахождения в нем глинистых частиц настолько незначителен что не может привести к существенному изменению свойств материала) будет лишь трение, возникающее в точках контакта частиц.
Как показывают результаты многочисленных испытаний кривая предельных сопротивлений сдвигу для сыпучих грунтов может быть принята за прямую исходящую из начала координат под углом φ к оси давлений.
Так как сопротивление сыпучих грунтов сдвигу есть сопротивление их трению, то угол φ носит название угла внутреннего трения.
Исходя из данных полученных экспериментальным путем при повышении влажности грунта снижаются силы трения (скольжения) между частицами грунта, и следовательно, увеличивается угол φ что приводит к снижению сил необходимых для преодоления внутренних связей между частицами грунта. Из чего можно сделать вывод о наличии прямой зависимости между влажностью и силой сопротивления грунта погружению в него наконечника пенетрометра.
Зачастую на объектах на момент обследования значения влажности находятся ниже оптимальных значений и, пенетрометры выдают завышенные значения относительно подлинных.
Из чего можно сделать вывод что обследование участка пенетрометром в качестве единственного метода определения показателей плотности грунта является не достоверным. В целях недопущения ошибок было бы правильно его использовать в связке с прямыми методами определения плотности такими как метод режущего кольца и метод замещения объемов.
Отбирая пробы в точках крайних значений пенетрометра можно будет скорректировать показания пенетрометра и дать объективную оценку качества проведенной работы по уплотнению на участке строительства.
Список литературы
1) ПРИКАЗ ФЕДЕРАЛЬНОЙ СЛУЖБЫ ПО ЭКОЛОГИЧЕСКОМУ, ТЕХНОЛОГИЧЕСКОМУ И АТОМНОМУ НАДЗОРУ от 26 декабря 2006 года N 1128 «Об утверждении и введении в действие Требований к составу и порядку ведения исполнительной документации при строительстве, реконструкции, капитальном ремонте объектов капитального строительства и требований, предъявляемых к актам освидетельствования работ, конструкций, участков сетей инженерно-технического обеспечения»
2) СП 48.13330.2011 «ОРГАНИЗАЦИЯ СТРОИТЕЛЬСТВА»
3) http://analytprom.ru/plotnomer-penetracionnyj-staticheskogo-dejstviya-v-1/
4) Паспорт
5) http://studopedia.org/8-5229.html
6) http://voprosi-i-otveti-na-bileti-210.fast-kredit-06.appspot.com/p/www.aif.ru/auto
7) Цитович Н.А. – Механика грунтов.
Ведущий инженер-эксперт
Отдела обследования грунтов и конструктивных одежд
ГБУ "ЦЭИИС"
Разволяев М.А.