Понятие коэффициента разрыхления грунта при разработке котлована и правила его расчета

Любое строительство начинается с разработки котлована под возведение фундамента. Прочное основание жилого дома является залогом его долговечности.

На это влияет множество факторов: качество используемых стройматериалов, грамотное проектирование, анализ геологических проб почвы на близость протекания грунтовых вод и прочее.

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.

Какие есть типы почвы с точки зрения строительства?

Если подразделять грунт с точки зрения строительства, то он бывает следующих типов:

• Сцементированный (скальный) – камнеобразные горные породы, которые поддаются разработке только путем взрыва (по специальной технологии) либо дробления. Это обусловлено их повышенной плотностью и водостойкостью.
• Несцементированный – отличается меньшей дисперсностью и проще поддается обработке. Поэтому разработка может вестись с привлечением спецтехники (бульдозеров, экскаваторов) или вручную. К подобной категории грунта относятся чернозем, песок, суглинки, смешанные почвосмеси.

Грунты скального происхождения – это горные породы высокой плотности, выпучивающиеся на поверхность либо покрытые небольшим слоем почвы. К таким относят: гранит, известь, песчаник, доломит, базальт.

Благодаря высоким прочностным показателям, они устойчивы к негативным внешним факторам:

• температурным скачкам,
• воздействию влаги.

По сравнению с другими видами грунта, данный тип самый надежный в плане строительства оснований. Только скальный грунт в нашей стране редко встречается. К тому же, он имеет определенные минусы, которые создают много проблем при устройстве подвальных помещений и цокольных этажей.

Крупнообломочный грунт – это результат раскола скальных пород. Он не подвержен сжатию, равномерно оседает и не пучнится. Благодаря своим природным свойствам он идеально подходит для оснований. Но рекомендуется поверх него укладывать песчаник и глину.

Стоит отметить еще один вид грунта – песчаный. Он включает жесткие частицы в виде зерен.

В зависимости от их величины, песок бывает:

• гравелистый;
• крупный;
• средний;
• мелкий;
• пылеобразный.

От крупности частиц зависит уровень проседания песка, следовательно, и фундамента. Крупнозернистый песок лучше всего. Он меньше подвергается уплотнению и не размывается водой, а также практически не подвержен вспучиванию.

Наиболее опасными считаются пылеобразные песчаники с гравийным включением. Их еще называют «плывунами», потому что они сильно подвижны и для основания мало подходят.

Глинистая почвосмесь состоит из мельчайших чешуйчатых частиц, за счет чего они крепко сцепляются между собой. Промежуточным видом грунта (между песком и глиной) считается супесчаник. В нем содержится до 10% глинистых частиц и до 30% суглинок. Свойства такой почвы зависят от места добычи, состава и влажности. Чем больше она насыщена влагой, тем выше текучесть.

Органогенные разновидности:

• растительная прослойка;
• органический ил;
• грунт с болот и торфяники.

Подобный вариант мало пригоден для возведения фундамента. Это потому, что в таком грунте имеются соли, которые разрушают строительный материал.

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.

Что обозначает понятие коэффициент разрыхления?

С коэффициентом разрыхления грунта приходится иметь дело не только проектировщикам, но и строителям в ходе работы. Данную характеристику используют для сравнения действительной плотности почвы на стройплощадке с номинальной.

Разумеется, для учета надежнее было бы применить взвешивание материала, но это часто невозможно осуществить по ряду причин. Тогда приходится прибегать к объемному учету, где не требуется специальное оборудование.

Такой способ позволяет выявить разницу между количеством грунта добытого в карьере, имеющегося на складе и используемого на строительной площадке.

Поскольку объемы земли до и после извлечения различаются, то расчеты с участием коэф. придется перевозить грунта.

Коэффициент первоначального разрыхления (Кp) – это значение, обозначающее увеличение количества почвосмеси в результате разработки и складирования в насыпях, по сравнению с ее изначальным состоянием в уплотненном виде.

Характеристики почв представлены в таблице:

Из таблицы видно, что коэффициент первоначального рыхления напрямую зависит от плотности. Так что, чем тяжелее грунт в естественном состоянии, тем больше он займет места после выборки. Данный показатель учитывается при вывозке извлеченной земли.

Также существует коэф. остаточного разрыхления (Кop) – показатель степени усадки грунта, уложенного в насыпь, под воздействием определенных факторов:

1. слеживания,
2. контакта с влагой,
3. утрамбовки механизмами.

Данное значение учитывают при определении количества необходимого материала, который требуется доставить на стройплощадку, а также при ссыпании для хранения и уничтожения земли.

Чтобы подсчитать стоимость земляных работ, необходимо сделать соответствующие подсчеты. Зная размер планируемого котлована, высчитывают объем грунта. Его перемножают на коэффициент первоначального рыхления.

Полученное значение и будет фактически подвергнуто разработке с помощью спецтехники и потом вывезено со строительного объекта. Полученную цифру и надо умножить на стоимость разработки, погрузки и транспортировки для 1 м3 грунта.

Коэффициенты разрыхления до и после разработки грунта различны. Они приведены в таблице в процентах:

Таблица первоначального на основании СНиП

Согласно строительным нормам СНИП, коэффициент рыхления грунтовой спеси (первоначальный) и значение плотности по соответствующим категориям, будут следующими:

Категория	Наименование	Плотность, тонн /м3	Коэффициент разрыхления
І	Влажный песок, супесчаник, суглинки	1,5–1,7	1,1–1,25
І	Рыхлый сухой песок	1,2–1,6	1,05–1,15
ІІ	Суглинок, гравий средне- и мелкодисперсный, сухая глина	1,5–1,8	1,2–1,27
ІІІ	Глина, плотная суглинистая почва	1,6–1,9	1,2–1,35
ІV	Влажная глина, сланцы, смесь суглинка с щебенкой и гравием, скальные породы	1,9–2,0	1,35–1,5

Таблица остаточного на основании СНиП

Коэффициенты остаточного разрыхления по СНИП для разного типа грунта, приведены в таблице:

Разновидность грунта	Изначальное превышение объема грунта после разработки, %	Остаточное рыхление, %
Ломовая глина	28-32	От 6 до 9
Гравий+галька	16-20	От 5 до 8
Растительного происхождения	20-25	От 3 до 4
Мягкий лесс	18-24	От 3 до 6
Плотный лесс	24-30	От 4 до 7
Песчаник	10-15	От 2 до 5
Скальные породы	Около 50	От 20 до 30
Солончак (солонец) мягкий/твердый	20-26/28-32	От 3 до 6/от 5 до 9
Суглинок легкий/тяжелый	18-24/24-30	От 3 до 6/от 5 до 8
Супесчаная почвосмесь	12-17	От 3 до 5
Торфяник	24-30	От 8 до 10
Чернозем	21-27	От 5 до 7

Пример расчета

Если отталкиваться от школьного курса геометрии, то для подсчета количества рейсов грузового автомобиля, вывозимого извлеченный грунт, достаточно трех действий:

• рассчитать объем земли;
• рассчитать объем кузова самосвал;
• поделить первую величину на вторую.

Отсюда станет ясно, сколько по финансам придется потратиться на перевозку.

К примеру, проектируется дом с площадью основания 7х9 метров и двухметровой глубиной фундамента, с учетом настеленного пола и обустроенного подвала.

Тогда достаточно перемножить данные показатели, чтобы вывести количество почвы: 7х9х2 = 126 м3. Средний объем кузова машины составляет 12-13 м3. Исходя из этого определяется число рейсов: 126:12 = около 10.

Такие расчеты ошибочны, поскольку в реальности объем транспортируемого грунта явно отличен от расчетного. Это объясняется тем, что ему свойственно разрыхляться. За счет этого изначальный объем увеличивается. Вот для чего существует коэффициент разрыхления, которые учитывает подобные изменения.

Предположим, что требуется разработать определенный участок земли, отведенный под строительство какого-либо объекта. Стоит задача – выяснить, какой будет объем земли после завершения подготовительных мероприятий.

Известны следующие параметры:

• ширина ямы под фундамент – 1 метр;
• длина фундамента – 45 метров;
• углубление котлована – 1,5 метра;
• толщина подушки из гравия после уплотнения – 0,3 метра;
• тип почвы – влажный песчаник.

Принцип расчета будет следующим:

1. 

   Сначала определяют объем котлована (Vк): Vк = 45х1х1,5 = 67,5 м3.

2. Теперь смотрят средний показатель первоначального разрыхления по влажному песку (в таблице). Он равен 1,2. Формула, по которой высчитывается количество грунта после его извлечения: V1 = 1,2х67,5 = 81 м3. Отсюда следует, что вывезти нужно 81 м3 выкопанной земли.
3. Потом выясняют конечный объем земляного пласта после трамбовки под подушку по формуле: Vп = 45х1х0,3 = 13,5 м3.
4. По таблице смотрят максимальный начальный и остаточный коэффициент рыхления гравия и гальки, переводят их в доли. Так, первый коэффициент kр = 20% или 1,2, а второй kор = 8% или 1,08. Считают объем гравия, который потребуется для укладки основания: V2 = Vп х kр/kор = 13,5х1,2/1,8 = 15 м3. Значит, понадобится для отсыпки такое количество гравия.

Подобный расчет приблизительный, но дает ориентировочное представление о том, что такое коэффициент разрыхления и для чего он нужен в строительстве. При составлении проекта возведения жилого строения задействуется более усложненная методика. А при строительстве небольшого объекта (например, гаража), подобная схема подойдет.

Заключение

Из всего изложенного материала ясно, что при разработке котлована под фундамент возводимого здания извлекаемый грунт меняется в объеме за счет формирования пустоты между кусками. Под этим подразумевается увеличение количества земли по отношению к той, что была вначале.

Такое явление характеризуется первичным коэффициентом разрыхления. Его значение варьируется в зависимости от типа грунта. А после укладки почвы в отвалы и после принудительной утрамбовки она вновь становится плотнее. Здесь уже имеет место остаточный коэффициент разрыхления.

Эти значения нужны для составления строительной сметы при подсчете земляных работ. А именно, во сколько обойдется аренда грузового автотранспорта и спецтехники. Если предварительная смета будет неверной, встанет необходимость в сверхурочном задействовании ТС, что обойдется дороже, поскольку услуга будет считаться сверхурочной.