RSS

Городской портал госуслуг
  • вконтакте
  • facebook

Недостатки применения косвенных методов при оценке качества уплотнения строительных конструкций из несвязанных грунтов.

13:44 07.10.2016

В соответствии с требованиями к составу и порядку ведения исполнительной документации в строительстве, на объектах строительства должен быть организован поэтапный контроль качества проводимых работ.

Такая работа, как уплотнение грунтов в основании здания или в основании конструктивных слоев дорожных одежд после ее выполнения проверяется строительными лабораториями и составляется Акт освидетельствования скрытых работ. Акт составляется на основании заключений лабораторий, проводивших определение коэффициента уплотнения грунта. Однако зачастую приглашаемые на освидетельствование организации, применяют при выполнении работ лишь косвенные методы определения коэффициента уплотнения грунта, такие, как определение силы пенетрации различными приборами, и выдают разрешение на продолжение работ, опираясь лишь на их показания.

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, что, в конечном счете, приводит к их разрушению.

123.jpg
124.jpg

Лабораторией испытаний грунтов и оснований фундаментов ГБУ ЦЭИИС за 2015 год по государственной работе «Определение коэффициента уплотнения, плотности и влажности грунта» было проверено на соответствие проектным данным свыше 100 объектов строительства в Московском регионе и 40% из них оказались ненадлежащего качества. Однако во всех этих случаях производился лабораторный контроль, и организация получила разрешение на продолжение работ. Каково же было качество 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, соответствующие требованиям СНИП 3.06.03 «Автомобильные дороги», в диапазоне 0,9 — 1,0 от максимальной стандартной плотности, определяемой по ГОСТ 22733 «Грунты. Метод лабораторного определения максимальной плотности».

Степень уплотнения грунта оценивают 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 использования прибора является влажность грунта в соответствии со СНИП 2.05.02 «Автомобильные дороги». СНиП требует проводить работы при влажности близкой к оптимальной (Таблица 12, Приложения 2). 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.

Таблица 1

п/п

Наименование показателей

Фактический результат

1

Модуль крупности Мк

2,09

2

Содержание пылевидных и глинистых частиц, %

2,00

3

Группа песка

Песок средний

4

Максимальная плотность сухого грунта ρdmax, г/см3

1,83

5

Оптимальная влажность Wopt, %

11,4

6

Коэффициент фильтрации К10

0,13

Перед началом проведения испытаний были замерены масса и объем металлических сосудов. Песок увлажнен до значений оптимальной влажности и выдержан в течении 2-х часов.

Грунт по методике согласующейся с ГОСТ 22733-2002. «Метод лабораторного определения максимальной плотности» был утрамбован в металлические сосуды при помощи прибора стандартного уплотнения СОЮЗДОРНИИ (ПСУ) до значения максимальной плотности, что подтвердилось последующими испытаниями.

Далее испытуемые образцы приводились к значениям различной влажности путем их доувлажнения разным количеством воды (имитируя осадки на участке) и высушивания в сушильных шкафах при различных температурах и времени (имитируя засушливую погоду на участке).

Подготовленные вышеуказанной методикой образцы грунта были предварительно взвешены и испытаны погружением в них пенетрометра с рабочим наконечником №2 с уменьшенным диаметром основания данный наконечник имеет тарировку и применялся с целью снижения влияния совокупности факторов ограниченного объема испытуемого образца. Из каждого образца были отобраны по три пробы грунта из верхнего среднего и нижнего уровня (средняя часть являлась точкой максимального погружения наконечника) для определения влажности материала.

Впоследствии показания пенетрометра были приведены к значениям наконечника №3 и переведены в коэффициент уплотнения по методикам описанным в паспорте прибора. Результаты эксперимента приведены в таблице 2

Таблица 2

№ формы

Параметры эксперимента

Значение влажности грунта у подошвы наконечника пинетрометра

Значения пенетрометра приведенные к стандартному наконечнику

Кcom по показанию пенетрометра

Кcom полученное прямым методом



1

Переувлажнение на 4%

12,9

38,7

0,98

1,00




2

Переувлажнение на 2%

12,5

39,3

0,98

1,00




3

Оптимальная влажность

10,7

34,7

0,97

1,00




4

высушивание в сушильном шкафу при 60 С 2 ч

11,0

35,3

0,97

1,00




5

высушивание в сушильном шкафу при 60 С 4 ч

10,5

37,3

0,98

1,00




6

высушивание в сушильном шкафу при 90 С 2 ч

7,9

46,0

0,99

1,00




7

высушивание в сушильном шкафу при 90 С 4 ч

3,9

83,3

Значительно выше 1,00

1,00




8

высушивание в сушильном шкафу при 90 С 6 ч

1,8

206,7

Значительно выше 1,00

1,00




9

высушивание в сушильном шкафу до постоянной массы

0,0

322,0

Значительно выше 1,00

1,00




Результаты испытаний можно также отобразить графически:

125.jpg

Анализируя график можно сказать что достоверные данные получаем при значениях влажности близких к оптимальным. При снижении влажности отмечаем резкое увеличение показаний прибора.

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 пинетрометра 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.

126.jpg

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