Грунты в стролительстве

Грунт в строительстве - это горные породы, что образуют поверхностные слои земли, составляющие кору выветривания. Грунты могут использоваться в качестве основания или материала для строительства зданий и сооружений.
Во время осуществления земляных работ, предусматривается использование грунта в качестве стройматериала. Грунт может использоваться так же как физическая среда, где планируется возведение конструкций зданий и сооружений, и может работать строительная техника и рабочие. Грунты делятся на скальные и нескальные, в зависимости от их происхождения, состояния и запаса механической прочности.

Характеристика скальных грунтов – высокая прочность. Как правило, залегают они как сплошной или трещиноватый массив. Разработка скального грунта возможна только после его предварительного разрыхления. Прочность скальных грунтов варьируется от 120 МПа – очень прочные и до 1 МПа, обладающий низкой прочностью скальный грунт. В зависимости от степени прочности, рыхление таких грунтов может производиться при помощи взрыва, или только механически.

К нескальным грунтам относятся:
крупнообломочные грунты, в том числе галечниковые, валунные, гравийные;
песчаные грунты, куда можно отнести гравелистый, однородный и неоднородный песок, крупной фракции, средней крупности, мелкий, пылеватый;
глинистые грунты, в том числе супесь, суглинок, глина.

Главный объект разработки для строительства - песчаные, глинистые, крупнообломочные и полускальные грунты. Большая часть землеройных машин настроены на добычу именно таких грунтов. К мерзлым грунтам относятся все виды грунтов, имеющие отрицательную температуру и содержащие в себе лед.

Многолетнемерзлыми грунтами называются все те грунты, что более трех лет находятся в непрерывно мерзлом состоянии. В свою очередь, мерзлые грунты классифицируются на твердомерзлые, что обладают наибольшей механической прочностью, пластично-мерзлые, способные сжиматься при нагрузке и сыпучемерзлые грунты. На разработку мерзлых грунтов приходится затрачивать довольно много энергии. Три основных способа разработки мерзлых грунтов – это оттаивание, механическое разрушение и зашита от замерзания.

Особенностью районов с жарким климатом является то, что в них часто встречаются засоленные грунты. Отрицательное влияние на ход работ по разработке грунтов оказывает так же переувлажнение и пересушивание грунтов, что так же является в таких районах частым явлением.

Малая влажность приводит к тому, что связные или глинистые грунты ссыхаются, приобретая повышенную прочность, а несвязные, в силу повышенной сыпучести в меньшей степени наполняют ковш, рассыпаются при транспортировке, а в итоге производительность падает. Переувлажнение же напротив, вызывает набухание грунтов, их просадку, повышается вязкость глинистых грунтов и их липкость. Ковш СС трудом выгружает принятый грунт. Теряется скорость разработки.

В перечне основных физико-механических свойств грунтов, влияющих на технологию производства земляных работ, их трудоемкость и как следствие – стоимость – следующие моменты:

в естественном состоянии грунта – массиве – на производство работ влияет гранулометрический состав грунта, его плотность и влажность;

в разрыхленном состоянии грунта – на производство земляных работ так же влияет гранулометрический состав грунта, плотность породы, ее прочность, разрыхляемость грунта.

Один из основных показателей физического состояния грунтов – его гранулометрический состав. При размере грунтовых частиц менее 0,005мм., грунт называется глинистым. При крупности грунтовых частиц от 0,005 до 0,05мм., грунт называется пылеватым, крупность частиц 0,05-2мм., указывает на то, что грунт - песчаный; при крупности зерен и наличии кусков грунта крупностью 0,2-20мм., можно говорить, что перед нами - гравий, размер фрагментов грунта в 20-200мм., указывает на то, что разрабатываемый грунт - галька или щебень, а если куски породы размером более 200мм., то это валуны и камни.

В зависимости от гранулометрического состава грунта, определяются метод и способ разработки грунта, а также то, в какой области и при возведении каких объектов и сооружений его можно использовать.

Масса 1м. грунта в его естественном «диком» состоянии – это его плотность. Песчаные и глинистые породы имеют плотность порядка 1,5-2т/м, полускальные – около 2-2,5т/м. А скальные - более 2,5 т/м.

От плотности грунта, зависит то. При помощи какой техники будет производиться разработка и транспортировка добытого сырья. При разработке песчаных и глинистых грунтов используются скреперы, бульдозеры, грейдеры. Для разработки полускальных и скальных грунтов применяются экскаваторы, которые выбирают и отгружают грунт после того, как тот был разрыхлен.

Отношение массы воды в грунте к массе его твердых частиц в процентарном выражении - это влажность грунта. Влажность до 5% означает, что грунт – сухой. Влажность более 30% указывает на то, что грунт – мокрый. Для разработки влажных грунтов используются экскаваторы, укомплектованные сменным оборудованием – драглайном, или же обратной лопатой.

Способность грунтов сопротивляться при разработке внешним воздействиям, называется прочностью грунтов. То, насколько грунт способен увеличиваться при разработке в объеме, называется его разрыхляемостью. Характеристики увеличения объема грунта – коэффициенты начального Кр и остаточного Кр.о разрыхления.

Отношение объема разрыхленного грунта к тому объему, что грунт имеет в естественном состоянии – есть коэффициент его первоначального разрыхления Кр. Для песчаных грунтов он составляет - 1,08-1,17, для глинистых грунтов - 1,24-1,3.

Остаточное увеличение объема грунта, сформированное после некоторого его уплотнения в силу действия вышележащих масс, осадков, вибраций в процессе перевозок и т.д. – есть коэффициент остаточного разрыхления.

Для мерзлых грунтов основными показателями являются пластические деформации, повышенная механическая прочность таких грунтов, повышенное электросопротивление и пучинистость. Величина каждого из этих показателей во многом зависит от температуры грунта, его влажности и вида. При понижении температуры увеличивается глубина промерзания грунта, что приводит к росту механической прочности грунта, он в большей степени оказывает сопротивление резанию и копанию, следовательно, производительность землеройных машин существенно падает.

Деление грунтов на группы осуществляется по трудности разработки. Учитывается разработка грунтов, как с использованием средств механизации, так и вручную, как в немерзлом так и в мерзлом его состояниях. В условиях механической разработки немерзлых грунтов, по трудности рабочего процесса грунты делятся на шесть групп:
гравийно-галечные грунты. Величина частиц - до 80мм (p=1,75 т/м2). К этой группе относятся грунты верхнего растительного слоя, песок, суглинок;
гравийно-галечные грунты. Размер частиц более 80мм (p= 1,95 т/м2). Сюда относятся глина жирная, песок барханы, строительный мусор, торф с корнями;
глина мягкая (p=1,96 т/м2). Эта группа включает в себя супесок, суглинок ракушечник, а так же сцементированный строительный мусор;
смесь гальки, тяжелая глина (p=1,95+2.15 т/м2). К этой группе относятся песок, содержащий валуны массой более 50кг - 10-15%;
суглинок тяжелый, в котором содержание валунов массой более 50кг достигает 15%, а так же известняк;
супесок и суглинок, содержащий валунов массой более 50кг- 15-30% по объему.

При разработке разрыхленных мерзлых грунтов при помощи одноковшовых экскаваторов, предусматривается их деление на три группы. Разработка немерзлых грунтов вручную, предусматривает деление по трудности проведения работ на семь групп, мерзлых - на четыре. То, к какой группе отнесены разрабатываемые грунты, влияет на то, какие нормы по времени и расценки будут установлены на разработку грунта по измерителям, указанным в ЕНиРе.

Об эффективности работы землеройной и землеройно-транспортной техники в условиях разработки грунтов из массива, можно судить по прочностным свойствам, плотности, влажности и абразивности грунтов. Эффективность работы техники на разрыхленных грунтах зависит главным образом от крупности кусков грунта, коэффициента разрыхленности породы, ее прочности и плотности.