Как и чем уплотнить грунт

От того, насколько хорошо уплотнен грунт, зависит не только его несущая способность, но и упругость, устойчивость к влиянию температурных деформаций. Сама по себе земля под будущие постройки неоднородна. В ней могут образовываться пустоты, зоны повышенной и пониженной плотности. Если не выполнить уплотнение и сразу приступить к постройке, то под влиянием механических нагрузок начнутся деформации, а они повлекут за собой проседания. В итоге на дорогах появятся ямы, а постройки также начнут быстрее разрушаться. Если уплотнить грунт даже на 1%, то его прочностные характеристики и устойчивость к механическим нагрузкам возрастет до 10-15%. Поэтому важно выполнить эту процедуру любым из доступных методов.

Что представляет собой уплотнение грунта

Так принято называть искусственный процесс улучшения характеристик грунта, но без какого-либо изменения его химических свойств. В ходе уплотнения частицы почвы перемещаются, между ними создается лучший контакт, а значить и происходит уплотнение. Такая площадка для будущего строительства обладает высокой несущей способностью. Одновременно с этим грунт меньше размывается и просаживается.

Уплотнение направлено на то, чтобы вытеснить из почвы больше жидких газообразных составляющих и добиться твердого состояния грунтовой массы с объемом воздуха до 3-5%.

Независимо от метода уплотнения, всегда выполняется предварительное увлажнение грунта (показатель влажности определяется в зависимости от типа почвы). Например, чтобы уплотнить песок, необходимо, чтобы его влажность была в пределах 14-23%. Соответственно потребуется боле обильное смачивание. Если речь идет о суглинке, то этот показатель должен быть 12-18%. Для глины оптимальный уровень влажности составляет 16-26%, а для супеси – 9-15%.

Особенности грунтов

При выборе способа уплотнения почвы, нужно учесть тип грунта. Существует определенная классификация:

Скальный. Это грунт, который преимущественно состоит из горных пород (гранита, известняка, доломита). Он покрыт совсем тонким слоем земли. Скальный грунт сам по себе очень прочный и устойчив к нагрузкам, влиянию влаги или изменения температуры.
Полускальный. Грунт может состоять из таких же пород, как и скальные почвы, но в нем есть много трещин и разломов. Значит и прочность у него значительно ниже.

Крупнообломочный. Это почва, которая преимущественно состоит их частей горных пород. Такой грунт обладает низкой сжимаемостью и может размываться водой.
Песчаный. Грунт состоящий их сыпучих песков, обладающий высокой водопроницаемостью. Он хорошо размывается и уплотняется за счет сильного увлажнения.

Глинистый. Состоит из глины, примесей песка нет. Такой грунт сильно набухает при увлажнении, быстро размывается и вспучивается в холодное время года. Уплотнять такой грунт очень сложно.
Суглинок. Грунт из песка (его может быть до 90%) и глины. Суглинок сильно набухает при добавлении воды, размывается.

Торфяник. Состоит из растительных остатков. Такой грунт хорошо сжимается, так как в нем содержится большой объем влаги.
Пылеватый (плывун). Этот тип грунта уплотнить сложнее всего. Он сильно размывается и является подвижным.

Это природные грунты, но также есть искусственные разновидности. Например, к ним относятся насыпные основания из гравия, песка, щебня. Также в них может содержаться строительный мусор, шлак и прочее.

Методы уплотнения грунта

Исходя из разновидности грунта применяется несколько способов уплотнения.

Трамбование

Это механический метод воздействия, в ходе которого из почвы удаляются пустоты, а также воздушные полости. Главным преимуществом данного способа является возможность работы с большой толщиной пласта. Но трамбование не рекомендуется использовать, если почва слишком влажная. В противном случае может получить обратный эффект и только разрыхлить грунт.

Полезно! Трамбование наиболее эффективно при уплотнении крупнообломочного грунта, насыпи.

Трамбовку можно выполнить самостоятельно, используя стальную трубу или увесистое бревно. На нем необходимо закрепить квадратное основание. Принцип такой утрамбовки прост – под прямым углом совершает удары по почве. Однако эффективность такого уплотнения низкая, а для того, чтобы обработать большой участок потребуется много сил и времени.

Также используются плиты, вес которых доходит до 15 тонн. Глубина уплотнения грунта в этом случае будет зависеть не только от веса, но и от площади плиты (чем она больше, тем глубже будет эффект), контактирующей с грунтом. Но для применения такого оборудования потребуется тяжелая техника, поэтому в строительстве данный метод используется не так часто.

Укатка

Для укатки грунта применяются катки большого веса. На них достаточно многократно проехать по участку и он быстро утрамбуется за счет веса оборудования. Но есть один минус – регулировать нагрузку можно только за счет выбора катков разной массы, или при увеличении контактной площади.

Укатка выполняется в несколько этапов. Сначала нужно выполнить подкатку. Для этого в ходе опытных работ необходимо определить необходимый уровень уплотнения почвы. Только после получения результатов можно определить какой именно вид техники лучше применить.

Полезно! Так как машины такого типа обычно берут в аренду, важно правильно определить вид требуемого катка.

Разновидности катков для уплотнения

Катки отличаются в зависимости от типа рабочего органа – перекатывающегося вальца:

Прицепной вибрационный. Вес катка может составлять 3-15 тонн. Такие модели применимы для большинства почв.
Статический трехвальцевой. Весит 8-15 тонн. Один валец ведомый, а два остальных работают на приводе. Есть более новые модели, в которых все три вальца являются ведущими. Дополнительно в катках предусмотрена корректирующая водная пригрузка.

Самоходный вибрационный (3-17 тонн). У таких моделей есть только один каток, а колеса приводные пневматического типа. На некоторых катках установлены кулачки, которые повышают эффективность при уплотнении глинистых грунтов или при необходимости глубинной трамбовки.
Ручной двухвальцовый. Довольно легкий и относительно недорогой механизм. Используется для небольших участков. Вес катка составляет 4-10 тонн.

С пневматическими шинами (10-35 тонн). Шин может быть от 7 до 11 штук. Они перекатываются друг за другом. Дополнительно может быть установлен водный или песочный пригруз.
Статический трамбующего воздействия (15-30 тонн). На катке установлено 4 кулачковых вальца. При большой массе такие машины довольно быстро передвигаются.

Если у катка гладкая поверхность, то его можно использовать для любого типа грунта. Кулачковые модели больше эффективны при работе с глинистыми почвами. При весе машины от 10 до 25 тонн глубина уплотнения грунта доходит до 30 см. Если нужно уплотнить до 50 см, то лучше отдавать предпочтение более тяжелому оборудованию, до 50 тонн. При уплотнении до 50 см потребуется самой дорогой и тяжелый тип машин, весом до 100 тонн.

Вибрирование

Для уплотнения используют специальные вибрирующие механизмы (как правило, представляют собой вращающийся эксцентриковый груз). В ходе работ на грунт оказывается не просто механическое воздействие, а комбинируется статическая и динамическая нагрузка. Благодаря быстрым ударам по поверхности почвы, по ней передается вибрация, которая заставляет сдвигаться частицы нижележащего грунта.

За счет вибрирования можно достигнуть более высокой плотности и большей глубины уплотнения. При этом требуется меньше подходов, а значит можно добиться и значительной экономии времени. Вибрация подходит для любого типа почвы. Более 70% работ выполняется именно с таким оборудованием. Соответственно, это универсальный метод, хотя первоначально вибрирование использовали исключительно при работе с песчаными или крупноблочными грунтами. Но техника приобрела популярность, поэтому были созданы более современные устройства для работы также и с суглинками, глинами и прочими «сложными» почвами.

Виброплиты. Также их называют виброплощадками. Оборудование оснащено массивной подошвой, которая способна передавать вибрацию за счет ударов. Плиты бывают разного веса. Чем он выше, тем глубже будет осуществляться трамбовка. При работе на частных объектах обычно достаточно плит весом 75-90 кг. В этом случае можно добиться уплотнения слоя глубиной до 25 см. Площадь подошвы может быть 1600-6000 см². Также бывают и более массивные до 15 центнеров (1,5 тонн).
Виброноги. Это более простое оборудование, обладающее меньшей прочностью и работающее по чуть другому принципу. Вибронога не ударяет по почве, а подпрыгивает, за счет чего и выполняется уплотнение. Площадь воздействия оборудования составляет не более 1000 см². Вес виброноги составляет 60-70 кг. При всем этом более компактное устройство способно оказывать воздействие на глубину до 40 см. Но в ходе работ нужно прикладывать большее усилие, участок обрабатывается значительно медленнее.

При правильном выборе оборудования или спецмашины, нужно также учитывать особенности выполнения работ.

Частые ошибки при уплотнении и выбора метода трамбовки

Перед выполнением уплотнения нужно учесть несколько нюансов, а точнее ошибок:

Если выполняется однослойное уплотнение, то не стоит сразу засыпать подложку для фундамента, так как в этом случае будет уплотняться именно она, а сам грунт останется пористым. Особенно это касается ручной трамбовки, при помощи которой глубина уплотнения будет не более 15-20 см, даже при использовании тяжелого оборудования.
Некоторые считают, что щебень и крошку ненужно уплотнять. На в насыпных грунтах пустоты образуются точно так же, как и в других типах почвы. Единственным исключением является керамзит, который за счет круглой формы очень сложно уплотнить. Однако его крайне редко применяют в качестве подложки для массивных конструкций.
Зоны выхода коммуникаций нужно уплотнять, хотя многие этого не делают. Но для работ не стоит использовать виброплиты, так как можно повредить трубы (когда выполняется поверхностная трамбовка). В таких зонах лучше пользоваться ручной трамбовкой. Но также нужно уплотнить грунт и под коммуникациями.
Важно следить за качеством трамбовки, так как данная процедура называется скрытой. То есть проверить в дальнейшем качество работ невозможно.

Полезно! Чтобы проверить, достаточно ли грунт уплотнен, необходимо проткнуть землю небольшим прутом арматуры. Если он свободно проходит в грунт, то уплотнения недостаточно. Особенно внимательно нужно проверять труднодоступные места (например, углы).

Соответственно, уплотнение грунта является обязательным этапом строительства. Подробнее о нем можно прочитать в СНиП 3.02.01-87, а также ГОСТ 22733-2002.