Расчет коэффициентов разрыхления песчаных грунтов — значения и примеры

Любой строительный процесс начинается с создания выемки для будущего фундамента. Устойчивая основа жилого дома играет важнейшую роль в обеспечении его долговечности. Этому способствуют множество факторов: качество используемых стройматериалов, профессиональное проектирование, анализ геологических характеристик грунта в отношении уровня грунтовых вод и другие факторы.

А при определении конструкции фундамента и глубины его залегания необходимо брать во внимание разновидность и свойства грунта.

Поэтому мало нанести разметку, надо еще знать особенности грунта. Базовой его характеристикой выступает коэффициент разрыхления. Он позволяет установить увеличение объема земли при извлечении из котлована. От этого будет зависеть стоимость земляных работ.

Таблица Разрыхления Грунта

Исходя из строительных норм и правил (СНИП), КРГ (первоначальный), показатель плотности в соответствии категории, приведены в таблице:

Существуют также вычисления коэффициента остаточного разрыхления грунта, результат определяет, насколько почва поддается осадке при слеживании, при контакте с водой или утрамбовке. В строительстве эти расчеты имеют огромное значение для определения количества необходимого материала, а также их учитывают при складировании, утилизации земли.

Вся необходимая информация представлена далее в таблице:

КР по СНИП

Коэффициент разрыхления грунта по СНИП:

• КР рыхлой супеси, влажного песка или суглинка при плотности 1.5 составляет 1,15 (категория первая).
• КР сухого неуплотненного песка при плотности 1,4 составляет 1,11 (категория первая).
• КР легкой глины или очень мелкого гравия при плотности 1,75 составляет 1,25 (третья вторая).
• КР плотного суглинка или обычной глины при плотности 1,7 составляет 1,25 (категория третья).
• КР сланцев или тяжелой глины при плотности 1,9 составляет 1,35. Плотность оставляем по умолчанию, т/м3.

Рассчитываем самостоятельно

Допустим, вы хотите разработать участок. Задача — узнать какой объем грунта получится после проведенных подготовительных работ.

Известны следующие данные:

1. ширина котлована — 1,1 м;
2. вид почвы — влажный песок;
3. глубина котлована — 1,4 м.

Вычисляем объем котлована (Xk):

Xk = 41*1,1*1,4 = 64 м3.

Теперь смотрим первоначальное разрыхление (по влажному песку) по таблице и считаем объем, который получим уже после работ:

Xr = 64*1,2 = 77 м3.

Таким образом, 77 кубов — это тот объем пласта, который подлежит вывозу по окончанию работ.

Для чего определяют разрыхления грунта?

Объемы почвы до разработки и после выемки существенно различаются. Именно расчеты позволяют подрядчику понять, какое количество грунта придется вывезти. Для составления сметы этой части работ учитываются: плотность почвы, уровень ее влажности и разрыхление.

В строительстве виды почвы условно делят на два основные вида:

1. сцементированный;
2. несцементированный.

Первый вид — называют скальным. Это преимущественно горные породы (магматические, осадочные и т.д.). Они водоустойчивы, с высокой плотностью. Для их разработки (разделения) применяют специальные технологии взрыва.

Второй вид — породы несцементированные. Они отличаются дисперсностью, проще обрабатываются. Их плотность гораздо ниже, поэтому разработку можно вести ручным способом, с применением специальной техники (бульдозеров, экскаваторов). К несцементированному виду относят пески, суглинки, глину, чернозем, смешанные грунтовые смеси.

Необходимое количество техники

Определив вес мусора, переходят к следующему этапу – заказу техники. Если правильно установить, какую машину заказать, можно серьёзно сэкономить, избежав лишних расходов. Нужно учитывать именно объём отходов (а не вес) и тип утилизированных материалов: для лёгкого мусора вполне подойдут контейнеры. К нему относят бруски, дерево любого вида, брёвна.

При использовании контейнера первоначально определяют, какой ёмкостью он должен обладать, чтобы утилизация прошла максимально выгодно. Производят контейнеры вместимостью ,20 м 3 , 27 м 3 , 30 м 3 , 32 м 3 . Остаётся соизмерить объём полученных отходов и выбрать более подходящий вариант.

Пример расчета коэффициента разрыхления грунта

Применение коэффициентов первоначального и остаточного разрыхления грунтов на практике можно рассмотреть на примере расчета. Предположим, что есть необходимость выполнить разработку грунта под котлован заглубленного ленточного фундамента с последующей отсыпкой гравийной подушки. Грунт на участке – влажный песок. Ширина котлована – 1 метр, общая длина ленты фундамента 40 метров, глубина котлована – 1,5 метров, толщина гравийной подушки после трамбовки – 0,3 метра.

• Находим объем котлована, а, следовательно, и грунта в естественном состоянии:

Vк = 40 · 1 · 1,5 = 60 м3.

• Применяя коэффициент первоначального разрыхления грунта, определяем его объем после разработки:

V1 = kр · Vк = 1,2 · 60 = 72 м3;

где kр= 1,2 – коэффициент первоначального разрыхления грунта для влажного песка, принятый по среднему значению (таблица 1).

Следовательно, объем вывоза грунта составит 72м3.

• Находим конечный объем гравийной подушки после трамбовки:

Vп = 40 · 1 · 0,3 = 12 м3.

• Находим по таблице 2 максимальные значения первоначального и остаточного коэффициента разрыхления для гравийных и галечных грунтов и выражаем их в долях.

Первоначальный коэффициент разрыхления kр = 20% или 1,2; остаточный коэффициент разрыхления kор = 8% или 1,08.

• Вычисляем объем гравия для выполнения гравийной подушки конечным объемом 12 м3.

V2 = Vп ·kр/kор=12 · 1,2/1,08 = 13,33 м3.

Следовательно, объем необходимого для отсыпки гравия составит 13,3м3.

Конечно, такой расчет является весьма приблизительным, но он даст вам представление о том, что такое коэффициент разрыхления грунта, и для чего он используется. При проектировании коттеджа или жилого дома применяется более сложная методика, но для предварительного расчета стройматериалов и трудозатрат на строительство гаража или дачного домика вы можете ее использовать.

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.

Свойства, влияющие на сложность работ по копке ямы

Сложность проведения работ по разработке котлована зависит от определенных свойств грунта:

• Влажность – пропорции масс воды, содержащейся в почве, и твердых включений. Выводится в процентном соотношении: меньше 5% — грунт сухой, свыше 30% — влажный, 5-30% — нормальный. Чем мокрее земля, тем труднее ее вынимать. Исключением из правил будет глина – ее проблематичней извлекать в сухом виде.
• Разрыхляемость – свойство грунта увеличиваться в объеме в процессе выемки и разработки.
• Плотность – масса одного кубометра в обычном состоянии. Наиболее плотный и тяжелый грунт – это скальный, легкий – песчаники и супеси.
• Сцепление – степень противодействия сдвигу. Супесчаный и песчаный грунт имеет показатель от 3 до 50 кПа, суглинки – от 5 до 200 кПа. Отсюда следует, что первый вид легче поддается разработке.

Наглядный пример расчетов

Какими бы ни были строительные работы, все они должны начинаться с разметки (планировки) участка и подготовки фундамента. В сметах, которые предоставляют заказчику строительные фирмы или собственник, земляные работы всегда занимают первое место. Обычный потребитель уверен, что в оценку подготовительных работ включаются только выемка земли и ее вывоз. Однако такие работы нельзя проводить без учета особенностей грунта. Важной характеристикой можно считать коэффициент разрыхления грунта (КРГ). Хотите разобраться, о чем конкретно идет речь и подсчитать затраты на строительство самостоятельно? Это возможно. Рассмотрим вопрос детальнее.

Коротко об этапах демонтажа

Процесс демонтажа начинается с крыши. Если кровельный материал крепили при помощи гвоздей, его снимают по частям. Дощатые части лучше разбирают крупными кусками, используя цепную пилу или электрический инструмент

Уже на этом этапе необходимо сортировать строительный мусор, что бы упростить процесс его ликвидации. Обратите внимание на уплотнитель, часто использую минеральную вату. От старости она может рассыпаться в руках и пылить, поэтому лучше надеть плотную одежду и смочить его водой. Фундамент обкапывается по всему периметру, после чего с одной из сторон создается наклонная яма

В направлении этой ясы фундамент будут тащить при помощи лебедки.

Почему нужен расчет для вывоза строительного мусора?

Поэтому лучше сразу арендовать контейнер для строительных отходов. Но они разные, различаются не только объемом, но и стоимостью аренды. Чтобы предупредить неоправданные финансовые потери и не заказать чрезмерно большой контейнер, необходимо рассчитать объем мусора, чтобы узнать, контейнера какого размера заказать.

Мусор, возникающий в результате строительных работ, нельзя выбросить в обычные мусорные контейнеры. На виновное лицо наложат строгие санкции и штрафы за незаконную утилизацию этого вида отходов. Заказ контейнера для строительного мусора — лучший выход, как удалить с места работ большое количество нежелательного мусора после строительства, реконструкции или сноса.

Для пользователей сайта нами был собран (и постоянно пополняется) перечень организаций в крупных (и не только) городах России, которые сдают в аренду контейнеры для вывоза строительного мусора:

Москва

Санкт-Петербург

Астрахань Барнаул Владивосток Волгоград Воронеж Екатеринбург Ижевск Иркутск

Казань Калининград Кемерово Киров Краснодар Красноярск Липецк Махачкала Набережные Челны Нижний Новгород

Новокузнецк Новосибирск Омск Оренбург Пенза Пермь Ростов-на-Дону Рязань Самара Саратов

Тольятти Томск Тула Тюмень Ульяновск Уфа Хабаровск Чебоксары Челябинск Ярославль

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.

Лабораторные исследования

Коэффициент уплотнения принято рассчитывать на основании данных лабораторных испытаний, в ходе которых массу щебня подвергают трамбовке и проверке на различных приспособлениях. Здесь существует несколько методов: замещение объемов (ГОСТ 28514-90); стандартное послойное уплотнение щебня (ГОСТ 22733-2002); экспресс-методы с использованием одного из трех типов плотномеров: статического, водобаллонного либо динамического.

Результаты получают либо сразу же, либо по истечении 1-4 дней, в зависимости от того, какой способ для исследования выбран. Стоимость одной пробы стандартного испытания составляет 2500 рублей. Всего необходимо провести не меньше пяти таких проб. Если данные нужны срочно, например, в течение дня, используют экспресс-методы по итогам отбора минимум 10 точек. Стоимость каждой точки составляет 850 рублей. Кроме того, придется оплатить выезд лаборанта на место – еще около 3 тысяч рублей. Однако без точных данных на строительстве крупных объектов не обойтись. Кроме того, солидной строительной организации необходимо наличие официальных документов, которые подтверждают соблюдение подрядчиком требований проекта.

Как рассчитать проведение необходимых работ

Для расчета необходимых работ следует знать геометрические размеры планируемого котлована. Далее умножьте коэффициент первоначального разрыхления на объем земли в природном состоянии.

В результате вы получите объем, который будет изъят из строительного карьера. Теперь очень просто рассчитать количество изъятой земли для складирования, погрузки, транспортировки для утилизации.

Посмотрите видео: ВИДЫ ГРУНТА. ГЕОЛОГИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ УЧАСТКА

Общие указания

1.1. В настоящем cборнике содержатся нормы на разработку и перемещение грунтов и на сопутствующие работы в промышленном, жилищно-гражданском, транспортном и водохозяйственном строительстве, при сооружении линий электропередачи и связи, трубопроводов и др. Нормы на горно-вскрышные работы предусмотрены в сб. 2, на земляные конструкции гидротехнических сооружений — в сб. 36 элементных сметных норм на строительные конструкции и виды работ.

1.2. При пользовании сборником следует:

способы производства работ, дальность перемещения грунта, характеристики землеройных машин и транспортных средств принимать по проектным данным с учетом указаний и рекомендаций, приведенных ниже в настоящей технической части;

классификацию грунтов по трудности разработки производить, руководствуясь их краткой характеристикой, приведенной в табл. 1, 5 и 6. При этом среднюю плотность грунтов в естественном залегании, указанную в гр. 3 табл. 1, за определяющий показатель классификации принимать не следует.

1.3. В нормах, за исключением табл. 34-44 и 126, предусмотрена разработка грунтов естественной влажности и плотности, не находящихся во время разработки под непосредственным воздействием грунтовых вод.

При разработке траншей для магистральных трубопроводов в пустынных и безводных районах из норм табл. 34-41 исключаются водоотливные установки.

Затраты на разработку мокрых грунтов необходимо определять применением к нормам коэффициентов, приведенных в разд. 3 Технической части.

Стоимость водоотливных работ при разработке грунтов следует исчислять только на объем грунта, лежащего ниже проектного уровня грунтовых вод.

При водоотливе из котлованов площадью по дну до 30 м и траншей шириной по дну до 2 м, за исключением траншей для уличных и внеплощадочных коммуникаций, следует применять нормы, приведенные в табл. 88; при водоотливе из котлованов площадью по дну более 30 м , из траншей шириной по дну более 2 м, а также из траншей для внеплощадочных и уличных коммуникаций должны составляться калькуляции на основании проектных данных о силе притока воды, продолжительности производства водоотливных работ и применяемых водоотливных средств.

1.4. Нормирование разработки выемок, каналов, котлованов и траншей в послойно залегающих грунтах различных групп по трудности разработки следует производить по соответствующим нормам на отдельные группы.

Распределение грунтов на группы по трудности разработки

Формула для вычисления при переработке одного объема грунта за единицу времени (м3/час)

Расчет при разработке грунта

При работах по разработке грунта и его транспортировке на расстояние бульдозер выполняет повторяющийся цикл действий. В этом случае производительность машины выражается формулой:

П=(q*n*Kn*Ki*Kb)/Kp,

в которой составляющими являются:

• Р – производительность, м3/час;
• q– объем грунта, который перемещается лопатой и определяется числовыми размерами отвала и факторов, влияющих на перемещение;
• n – число повторяющихся кругов в единицу времени в соотношении с расстоянием транспортирования;
• Кn – коэффициент, учитывающий потери объемов в боковые валики, зависит от расстояния перемещения и типа грунта;
• Кi– коэффициент, характеризующий величину уклона пути движения машины;
• Кв – коэффициент, показывающийстепень изначального разрыхления почвы;
• Кр –коэффициент, определяющий рациональное использование трудового времени.
• Количество циклов работы трактора за единицу времени (час):
• n= 3600/tц

Продолжительность цикла:

• tц=tн+tг.х.+tхх+2*tп+m*tп.п.+tо=lн/kv*vн+lг.х./ kv*vг.х.+(lн+lг.х.)/(kv*vх.х.)+2*tп+m*tп.п.+t0
• где t – продолжительности:
• tн – сбора грунта, с;
• tг.х. – груженого прохода, с;
• tх.х. – холостого хода, с;
• tп. – одного поворотного действия (10-20 секунд);
• tп.п. – одного перевода передачи скорости (5-6 секунд);
• t0 – опускания лопаты в начальное положение (2 секунды).
• m – количество изменений скоростей бульдозера за время одного хода;
• lн – путь снимания грунта, м;
• lг.х. –длина расстояния движения к месту скопления, м;
• vн, vг.х, vx.x– скорости передвижения трактора при резании, движении грунта и возвратного хода, м/с;
• kv – коэффициент, учитывающий уровень уменьшения скорости трактора по сравнению с расчетной: 0,7-0,75 при перемещении груза, 0,85-0,90 при возвратном холостом ходе;

Коэффициент утраченных объемов грунта в валунах зависит только от величины дальности перемещения грунта и выражается следующей зависимостью:

Kn=1-Ki*lг.х.

где:

• К1 –коэффициент, полученный лабораторным методом, величина которого изменяется в пределах 0,008…0,04, в зависимости от сухого или связного состояния грунта;
• Lг.х. – длина, на которую перемещается грунт, м.

При необходимости перемещения грунта на расстояние свыше 30 м, использование бульдозеров считается нерациональным из-за больших потерь грунта во время движения. Перевозить грузы в таком случае можно самосвалами, например на любом из модельного ряда Камаз.

Остаточное разрыхление

Этот показатель отражает состояние слежавшегося грунта. Известно, что пласты, разрыхленные в процессе разработки участка, со временем слеживаются. Происходит их уплотнение, осадка. Естественный процесс ускоряет действие воды (дожди, искусственное орошение), повышенная влажность, трамбовка механизмами. В данном случае рассчитывать этот показатель нет необходимости – он уже известен и его можно посмотреть в таблице, размещенной выше.

Цифры, отражающие остаточное разрыхления, имеют значение как в крупном (промышленном), так и частном строительстве. Они позволяют вычислить объемы гравия, который уйдет под фундамент. Кроме того, показатели важны для складирования выбранного грунта или его утилизации.

Сколько нужно песка для засыпки фундамента?

Для определения количества песка, необходимого для засыпки фундамента, следует учитывать глубину засыпки и площадь фундамента. Обычно для засыпки фундамента используется песок с крупностью зерен 0,63-5 мм.

Для расчета количества песка следует использовать формулу: объем песка = площадь фундамента x глубину засыпки x коэффициент уплотнения.

Коэффициент уплотнения песка зависит от его влажности и может составлять от 1,3 до 1,7. Среднее значение коэффициента уплотнения принимается равным 1,5.

Например, для фундамента площадью 50 кв.м. и глубиной засыпки 30 см необходимо:

объем песка = 50 x 0,3 x 1,5 = 22,5 кубических метров.

Таким образом, для засыпки фундамента площадью 50 кв.м. и глубиной засыпки 30 см понадобится около 22,5 кубических метров песка.