Уплотненный грунт: Уплотнение грунтов естественного залегания и устройство грунтовых подушек

Уплотнение грунта. Методы уплотнения и испытания

Почему необходимо уплотнять грунт?

Уплотнение грунта необходимо для увеличения несущей способности и жесткости естественных или химически модифицированных грунтов. Уплотнение увеличивает прочность грунта на сдвиг за счет добавления трения из-за сцепления частиц. Будущая осадка грунтов уменьшается за счет увеличения жесткости и устранения пустот, создающих уплотненный грунт. Удаление пустот снижает вероятность оседания, усадки или расширения грунта, а также уменьшает просачивание воды, которое может привести к пагубным свойствам усадки и набухания грунта. Свойства усадки/набухания нарушают структуру дорожного покрытия, что приводит к преждевременному разрушению конструкции дорожного покрытия.

 

Какие факторы влияют на уплотнение грунта?

 

Тип грунта

Различные типы грунта по-разному реагируют на уплотнение. Грунта классифицируются по размеру их частиц. Хорошо гранулированные грунты, содержащие широкий спектр частиц, предпочтительнее использовать в строительстве, потому что их можно легко уплотнить, что устраняет пустоты за счет блокировки частиц и сопротивления поглощению влаги, что позволяет грунту выдерживать более тяжелые нагрузки как очень плотный грунт. Плохо отсортированные грунты содержат узкий диапазон размеров частиц и менее пригодны для строительных целей из-за того, что грунту не хватает прочности на сдвиг, не связанной с несцепленными частицами из-за их сходных размеров.

 

Содержание влаги

Содержание воды играет очень важную роль в уплотнении грунта. Максимальная плотность в сухом состоянии достигается только тогда, когда содержание воды находится на идеальном уровне. Эта точка известна как оптимальное содержание влаги или OMC. Оптимальное содержание влаги и максимальная плотность в сухом состоянии определяются в лаборатории и затем используются в качестве целевых показателей для операций на месте.  Если почва слишком сухая, можно использовать водовозы для разбрасывания воды, чтобы поднять содержание воды в допустимом диапазоне оптимального содержания влаги. И наоборот, чрезмерно влажные грунта создают свой собственный набор проблем. С недавними дождями, весенними оттепелями или почвами, которые удерживают влагу, можно справиться несколькими способами.

  • Ожидание теплых и сухих погодных условий — это естественный способ высушить почву, но это может занять много времени и часто неэффективно из-за (дополнительной) ненастной погоды.
  • Дисковое оборудование, помогающее аэрировать почву, может уменьшить количество влаги, но этот метод также открывает почву для поглощения еще большего количества влаги в случае дополнительных дождей. Более того, дискование обычно уменьшает влажность только до 5% и только на относительно небольшой глубине.
  • Вырезать и заполнить, также известный как удалить и заменить, является популярным вариантом, но это дорого и требует много времени.  Карьеры становятся все более дефицитными, а затраты на утилизацию продолжают расти.
  • Наиболее эффективным вариантом является химическая сушка. Портландцемент можно использовать для осушения грунта, но реагенты на основе извести считаются наиболее эффективным химическим выбором.

 

Как происходит уплотнение грунта?

Уплотнение грунта достигается за счет статической или динамической силы и манипуляций с почвой. Статическая сила использует собственный вес машин для оказания непрерывного давления вниз для увеличения уплотнения за счет сжатия верхней части грунта. Динамическая сила использует движение в виде вибрации или падающего веса в сочетании со статической нагрузкой машины для увеличения плотности грунта. Манипуляции путем замешивания и стрижки помогают уплотн      ить почву на большей глубине.

 

Типы компакторов

Катки для уплотнения грунта бывают разных типов с различными вариантами, такими как одинарные или двойные вальцы, вибрационные механизмы или бульдозерные отвалы.

  • Гладкие катки используют статическое давление, иногда в сочетании с вибрацией и ударами, для уплотнения грунта. Гладкие катки — не единственный тип используемого уплотнителя, но, скорее всего, они используются на заключительном этапе уплотнения, чтобы обеспечить гладкую поверхность для строительства.
  • Кулачковые и трамбовочные катки используют манипулятивное усилие для разрыва естественных связей между частицами для лучшего уплотнения, особенно в связных грунтах. У них конические ножки, поэтому они не распушивают почву, что снижает способность грунта поглощать дополнительную влагу в случае дождя.
  • На малых и средних работах по уплотнению грунта пневматические катки используют расположенные в шахматном порядке резиновые шины с переменным давлением, когда необходимо герметизировать поверхность измельченного гранулированного материала.
  • В стесненных условиях для уплотнения грунта можно использовать трамбовку.

Толщина слоя

Уплотнение грунта иногда включает уплотнение нескольких слоев грунта до тех пор, пока не будет достигнута общая желаемая толщина. Стабильность каждого слоя зависит от того, что находится под ним, поэтому уплотнение каждого слоя имеет решающее значение и должно контролироваться. Установление правильной толщины слоя важно для нахождения баланса между слишком маленькими или слишком большими слоями. Слишком большой слой может привести к плохому уплотнению и снижению устойчивости, тогда как слишком маленький слой приведет к чрезмерным затратам и времени. Толщина обычно составляет от 20 до 40 см в зависимости от технических характеристик.

 

Контактное давление

Следует отметить, что также важно учитывать контактное давление между грунтом и оборудованием, используемым для уплотнения. Контактное давление зависит от общего веса уплотняющего оборудования и площади грунта, с которой контактирует оборудование. Чем выше контактное давление, тем больше достигается уплотнение.

 

Как сделать тест (испытание) на уплотнение грунта?

Для определения степени уплотнения можно использовать несколько методов испытаний на уплотнение. Предварительные испытания на месте на площадке проекта важны для понимания того, какие условия присутствуют изначально. Наша лаборатория аккредитована на такие испытания.

Определение степени уплотнения грунта

Проектирование уплотнения грунтов



Поверхностное уплотнение грунта в основании зданий и сооружений осуществляется по специально разработанному проекту, в котором должны быть указаны размеры уплотненной площади в плане; необходимая глубина уплотнения; величина недобора грунта до проектной отметки; диаметр и вес трамбовки; требуемая объемная масса скелета грунта на нижней границе уплотненной зоны; оптимальная влажность уплотняемого грунта и при необходимости требуемое количество воды для доувлажнения грунта; расчетное давление на уплотненный грунт.

Размеры уплотняемой площади в плане определяются в зависимости от назначения уплотнения, размеров и расположения фундаментов, нагрузок на них и других факторов. При необходимости создания в основании сплошного маловодопроницаемого экрана размеры уплотняемой площади принимаются не менее чем на 1—2 м больше размеров здания по наружным граням фундаментов в каждую сторону. При применении уплотнения только с целью устранения просадочных свойств грунтов ширина и длина  уплотняемой площади назначаются в соответствии с конфигурацией и размерами фундаментов.

Требуемая глубина уплотнения просадочных грунтов тяжелыми трамбовками в основании фундаментов определяется из условия полного устранения просадочных свойств грунтов в пределах всей деформируемой зоны или только ее верхней части на глубину, при которой суммарные осадки и просадки фундаментов не превышают предельных допустимых величин для зданий и сооружений, а также возможной глубины уплотнения.

Объемная масса скелета грунта в уплотненном слое назначается исходя из полного устранения просадочных свойств грунтов, обеспечения достаточно низкой сжимаемости, высокой прочности уплотнения грунтов. Для большинства распространенных на территории России лессовых грунтов среднее значение объемной массы скелета грунта в уплотненном слое должно быть не менее 1,65— 1,70 т/м3, а на нижней границе уплотненной зоны не менее 1,6 т/м3.

Величина недобора грунта до проектной отметки заложения фундаментов, используемая при отрывке котлованов, принимается равной величине понижения трамбуемой поверхности.

Уплотнение просадочных грунтов тяжелыми трамбовками должно осуществляться, как правило, при влажности близкой к оптимальной. При необходимости уплотнения лессовых грунтов с пониженной влажностью  должно осуществляться их предварительное доувлажнение расчетным количеством воды на 1 м2 уплотняемого основания

Расчетные давления на уплотненные грунты определяются по СНиП II-15-74 в соответствии с их прочностными характеристиками и  размерами фундаментов.

Осадки фундамента на уплотненных тяжелыми трамбовками грунтах вычисляют по схеме двухслойного основания, состоящего из уплотненного и залегающего ниже неуплотненного грунта естественной структуры. Модуль деформации грунтов основания принимают по данным результатов полевых испытаний их статической нагрузки: для уплотненных грунтов на отметке заложения фундаментов; подстилающих естественного сложения — на глубине, соответствующей нижней границе уплотненного слоя.

Что делать с уплотненной почвой

Гретхен Войл и Хэл Хадсон, Расширение Мичиганского государственного университета —

Уплотненная почва может затруднить выращивание растений в огороде или цветнике. Узнайте, что вызывает уплотнение почвы и как его предотвратить.

Сжатие почвы в шар. Фото: Джой Лэндис, МГУ

Многие садоводы не знают, что проблемы с их огородом или цветником могут быть вызваны уплотнением почвы. Также могут пострадать газоны. Вы можете обнаружить, что почву трудно вскапывать или обрабатывать, а растения плохо растут. Они не развивают такую ​​большую корневую систему, как должны. Вода может собираться после сильного дождя и скорее останется, чем впитается.

В чем причина? Около половины здоровой почвы состоит из минеральных частиц, таких как песок, ил и глина, а также органических веществ. Оставшаяся половина называется поровым пространством. Это пространство для движения воздуха и воды вокруг минеральных частиц. Поровое пространство необходимо для того, чтобы создать здоровую среду для корней растений и полезных микроорганизмов и дождевых червей, которые расщепляют растительные остатки на органические вещества.

Уплотнение чаще всего происходит с более тяжелыми почвами, такими как глина и суглинок, но при использовании тяжелой техники песчаные почвы могут уплотняться. Это частицы почвы, которые плотно прилегают друг к другу. Проблема может усугубляться событиями, которые происходили с почвой на протяжении многих лет. Поры сужены до такой степени, что воздух и вода не могут свободно перемещаться, а корни растений не могут легко прорастать в окружающую почву. Почва может оставаться чрезмерно влажной дольше, чем это необходимо для растущих на ней растений.

Факторы, способствующие уплотнению почвы

Перепахивание почвы. Чрезмерная обработка почвы разбивает мелкие агрегаты почвы на отдельные частицы. В почве должны быть маленькие комки частиц, которые связаны вместе в небольшие комки размером с горошину. При многократной обработке участка эти маленькие агрегаты разрушаются. Когда почва позже становится влажной, она не пропускает воду. Создается мини-пруд, и когда почва окончательно высыхает, он напоминает кожу аллигатора. Этот линейный рисунок потрескавшейся почвы не пропускает ни воздух, ни воду.

Обработка почвы, когда она слишком влажная. Перед тем, как возделывать огород или обрабатывать почву, убедитесь, что почва не слишком влажная. Перед работой в саду весной возьмите горсть земли и сожмите ее в шар. При легком нажатии он должен развалиться. Если этого не происходит, почва слишком влажная. Подождите, пока почва не рассыплется.

Внесение песка в глинистую почву для ее разрыхления. Добавление песка создает противоположный желаемому эффект. Почва может стать похожей на бетон. При рыхлении почвы добавляйте органические вещества, такие как компост, торфяной мох или листовая плесень.

Сжатие грунта из-за веса. Транспортные средства, припаркованные или движущиеся по территории, строительным работам и даже местам с большим пешеходным движением, могут уплотняться. Это могут быть шины самоходной косилки, многократно проезжающие по территории.

Мертвые зоны указывают на то, что шины косилки неоднократно проезжали по газону, уплотняя почву. Путь между шинами прочный. Фото: Кевин Франк, MSU

Как только вы поняли, что ваша почва уплотнена, необходимо сделать несколько вещей. Не поддавайтесь искушению регулярно проводить ротационную обработку почвы или возделывать огород. Вместо этого рассмотрите возможность добавления органического вещества, используя мульчу или компост поверх клумбы, или просто вручную засыпьте его лопатой в верхний слой почвы на 3-6 дюймов. Для огорода положите 2 дюйма компоста на поверхность почвы и вспахивайте и повторяйте в общей сложности 4 дюйма за сезон. Цель от 5 до 15 процентов органического вещества была бы выгодной.

Мульча в многолетнем саду. Фото предоставлено: Rebecca Finneran, MSU Extension

Если используется механический культиватор, будьте осторожны, чтобы повторно не проходить по уже обработанным участкам. Использование органического вещества, такого как солома или измельченные листья в огороде, которые можно скосить и превратить в почву весной или осенью, добавит больше органического вещества. Раз в три года проводите анализ почвы, чтобы проверить содержание питательных веществ, рН почвы и процент органического вещества. Перейдите на сайт www.msusoiltest. com, чтобы приобрести набор для самостоятельной отправки теста на почву.

Другим решением для большого огорода является выращивание покровной культуры в конце сезона, а затем следующей весной косить и перекапывать перед посадкой. Корни проникают в уплотненную почву и разрыхляют ее. Путем скашивания и заворачивания скошенной ботвы почва дополнительно разрыхляется. Покровные культуры могут включать однолетний райграс, озимую пшеницу, озимую рожь, гречиху, масличный редис и мохнатую вику.

Ни одно из этих исправлений не является быстрым или легким. Понимание того, что такое уплотненные почвы и как их изменить, — это пожизненное обязательство иметь лучшую почву и лучшие урожаи.

Для получения дополнительной информации о различных статьях Smart Gardening или о курсах и мероприятиях Smart Gardening посетите сайт www.migarden.msu.edu.

Загрузите PDF-файл для печати: Что делать с уплотненным грунтом

Эта статья была опубликована Университетом штата Мичиган, расширение . Для получения дополнительной информации посетите https://extension.msu.edu. Чтобы получить сводку информации, доставленную прямо в ваш почтовый ящик, посетите https://extension.msu.edu/newsletters. Чтобы связаться с экспертом в вашем регионе, посетите https://extension.msu.edu/experts или позвоните по телефону 888-MSUE4MI (888-678-3464).

Была ли эта статья полезной для вас?

Как улучшить уплотнение почвы

Главная › Садоводство Как сделать › Почва, ремонт и удобрения

Почва, ремонт и удобрения

Автор: Хизер Роудс

Изображение PBouman

Когда ваша почва уплотнена, ваши растения не могут хорошо расти. Это то, о чем многие садоводы просто не подозревают. Знание того, как происходит уплотнение почвы, а затем принятие мер по улучшению уплотненной почвы поможет вашему саду процветать.

Почему почва плохо уплотняется

Что легче пробежать: груду кирпичей или груду подушек? Для растения уплотненная почва подобна груде кирпичей. Корни должны больше работать, чтобы врасти в почву, а это значит, что корней будет меньше, а значит, растение потребляет меньше питательных веществ и воды. Все это приводит к плохому росту растений.

Кроме того, если почва слишком плотная, это может затруднить просачивание воды сквозь нее. Когда вода не может просеять землю должным образом, корни растений могут буквально задохнуться. Корни растений нуждаются в воздухе так же, как люди и животные.

Как происходит уплотнение почвы

На базовом уровне уплотнение почвы происходит, когда что-то разрушает воздушные карманы между компонентами почвы. Распространенной причиной уплотнения почвы является давление пешеходов или тяжелой техники, такой как автомобили. Уплотнение почвы часто наблюдается в местах, по которым часто ходят, вблизи тротуаров или обочин дорог.

Уплотнение почвы также происходит, когда земля обрабатывается в условиях, далеких от идеальных. Если почва слишком влажная, когда вы обрабатываете землю, структура почвы может разрушиться. Если в почве недостаточно органического материала, чтобы ее распушить, части почвы могут осесть вместе. Даже обработка почвы, когда она слишком сухая, может нарушить естественную структуру почвы и привести к ее обрушению. Слишком частая обработка почвы также может привести к ее уплотнению.

Некоторые почвы просто склонны к уплотнению. Почва, тяжелая глина, уплотняется легче, чем другие почвы.

Улучшение уплотнения почвы

Самый лучший способ улучшить уплотнение почвы — убедиться, что этого не происходит. Избегайте обработки почвы, когда она слишком влажная или слишком сухая. Кроме того, не обрабатывайте почву чаще одного раза в год и, если можете, вообще избегайте обработки почвы. Сведите к минимуму пешеходное и автомобильное движение.

Рыхление уплотненной почвы можно выполнить несколькими способами. Для больших площадей, таких как газоны, можно использовать аэратор. Эти машины либо удалят пробки почвы из земли, либо проколют землю и дадут почве место для разуплотнения.