Определение коэффициента уплотнения грунтов методом режущего кольца
Коэффициент уплотнения – это отношение плотности сухого грунта в теле земляного полотна к максимальной стандартной плотности данного грунта. Плотность грунта – это один из основных показателей физических характеристик грунтов, являющийся отношением массы (веса) грунта к его объему г/см3 (т/м3), поэтому ее исчисление будет считаться залогом качественного возведения объекта. Основным и наиболее точным методом для определения плотности грунтовых и песчаных оснований, и для определения фактического коэффициента уплотнения является метод режущего кольца.
Оценка качества уплотнения грунта земляного полотна методом режущего кольца производится путём сравнения коэффициента уплотнения грунта в насыпи или выемке Кф с его требуемыми значениями Ктр. Критерием качественного уплотнения является выполнение условия.
Кф>Ктр
Фактическое значение коэффициента уплотнения определяется отношением плотности сухого грунта в насыпи или выемке Pф к его максимальной стандартной плотности, полученной в лабораторном приборе стандартного уплотнения СОЮЗДОРНИИ Pтр(мах), метод определения максимальной плотности грунта описан в данной статье. Таким образом, коэффициент уплотнения определяется по формуле
Кф=Рф/Ртр(max)
Определение фактического значения плотности грунта методом режущего кольца производится в соответствии с ГОСТ 5180-2015.
Для испытания применяют кольца-пробоотборники с антикоррозионным покрытием, внутренним диаметром, в зависимости от вида грунта, не менее 50–70 мм, высотой не более диаметра и не менее половины диаметра, со стенками толщиной не менее 1,5 мм, типа кольцо режущее ПГ- 200 для глинистых и кольцо режущее ПГ-400 для песчаных грунтов.
До начала проведения работ кольца взвешивается, измеряются их размеры (внутренний диаметр и высота) и вычисляется их внутренние объем с точностью до 0,1 см³.
Проведение испытания
1. Кольцо, очищенное от загрязнений и смазанное изнутри тонким слоем вазелина, заостренной поверхностью устанавливают на предварительно выравненную поверхность грунта и вдавливается его на 1–2 мм в грунт. Перекос и забивание кольца не допускаются.
2. Если нужно, то узким шпателем или ножом прорывают вокруг кольца канавку формируя грунтовый столбик. Аккуратно и постепенно насаживают кольцо на столбик. Снова прорывают канавку и снова вдавливают кольцо, пока оно полностью не заполнится исследуемым грунтом и грунт окажется выше кольца на 1-2 мм.
3. Если грунт плотный его подрывают под кольцом на конусе и вынимают кольцо с грунтом. Если грунт рыхлый срезают кольцо ниже на 10–15 мм плоской лопаткой или пластиной. Одновременно отбирают пробу грунта для определения влажности.
4. Срезают грунт сверху кольца выравнивая его по верхней кромке и накрывают стеклянной металлической или пластмассовой предварительно взвешенной пластиной. Переворачивают кольцо и сравнивают грунт с кромкой кольца. Иными словами, нужно сделать так, чтобы в кольце сохранился грунт естественного сложения, заполняющий весь объем кольца.
5. Протирают кольцо и взвешивают его с крышкой-пластинкой и грунтом на весах с точностью до 0,01 г. Требуется проводить не менее двух параллельных испытаний. Результат находят, как среднеарифметическое.
6. Объемный вес грунта естественной влажности ρ вычисляют по формуле:
Рф=(m1-m2-m3)/V
где m1— вес образца грунта с кольцом и пластинками r; m2 — вес кольца, г; m3 — вес пластин, г; V — объем грунта, находящегося в полости кольца (внутренний объем кольца), см³.
Общий процесс показан на схеме ниже
Оптимальный коэффициент уплотнения колеблется в районе 0,94 – 0,98. Нормативы по обозначенному коэффициенту предусмотрены ГОСТом, строительными нормами и правилами, а также проектной и рабочей документацией. Отклонения от требуемого значения коэффициента уплотнения в сторону уменьшения допускаются не более чем в 10% определений от их общего числа и не более чем на 4% от проектных значений.
В соответствии с требованиями СП 78.13330.2012 контроль плотности сухого грунта выполняют в каждом технологическом слое по оси земляного полотна и на расстоянии 1,5–2,0 м от бровки, а при ширине слоя более 20 м – также и в промежутках между ними. Плотность грунта необходимо проверять на каждой сменной захватке работы уплотняющих машин. Причем в насыпях высотой до 3 м плотность контролируется не реже чем через 200 м, в насыпях высотой более 3 м – 50 м. Контроль плотности верхнего слоя производится не реже чем через 50 м. Кроме того, контроль плотности производится в каждом слое засыпки пазух труб, над трубами, в конусах и в местах сопряжения с мостами.
