Процесс строительства загородного или дачного дома сопряжен с большим количеством различных строительных работ. Одной из них является изготовление котлована для фундамента здания. Она включает в себя несколько отдельных этапов, таких как разметка местности, удаление грунта необходимого объема, вывоз вырытого грунта за пределы строительной площадки с целью его дальнейшей утилизации или хранения. В данной статье мы обсудим такое понятие как коэффициент разрыхления грунтов.

Часто одной из задач предпроектных и проектных расчетов становится определение необходимых затрат на осуществление каждого конкретного вида работ. Это связано с тем, что часто выполнение земляных работ связано с необходимостью найма тяжелой строительной техники, что вносит значительный вклад в общую стоимость строительства. Каким же образом можно рассчитать количество необходимого времени работы транспортных средств той или иной грузоподъемности, требуемых для того, чтобы извлечь при рытье котлована и вывезти за пределы территории участка удаленный грунт.

Расчет объема вынимаемого грунта

Вспомнив школьный курс геометрии можно предположить, что достаточно рассчитать объем грунта, который находится в месте будущего котлована, определить объем кузова самосвала и, разделив первую величину на вторую, получить необходимое количество рейсов грузового автотранспорта, а, следовательно и стоимость его аренды. Например, предполагаемая по проекту площадь основания дома 6×8 метров. Глубина котлована с условием установки пола и устройства подвального помещения равна двум метрам. Таким образом, перемножив полученные габариты, получаем объем грунта, равный 6×8х2=96 м3. Принимая в расчет средний объем кузова грузового автомобиля в 12 м3 рассчитаем количество необходимых рейсов автотранспорта: 96:12=8.

На самом деле наши расчеты не верны, и в реальной ситуации количество вывозимого грунта может несколько отличаться от расчетного. Дело в том, что при выемке грунт частично разрыхляется, перемешивается, отдельные части его смещаются относительно друг друга. В связи с этим, в зависимости от вида грунта, его объем может значительно вырасти. Для характеристики этого показателя введен специальный коэффициент, имеющий название коэффициента разрыхления грунта, и обозначаемый Кр. Для его расчета необходимо найти отношение разницы между объемами разрыхленного грунта, полученного при извлечении (Vр), и его объема в естественном состоянии (Vе) к последней величине. Кр= Vр-Vе/Vе*100%. Всегда данный коэффициент больше единицы, что показывает увеличение объема грунта после его извлечения.

Как уже отмечалось, данный показатель зависит от вида грунта. Так, для сухих песчаных почв он составляет примерно 1,05 – 1,15, для увлажненных песков, супесчанников и суглинков 1,1 – 1,25, для глины показатель равен 1,2 – 1,35, для тяжелых глин, сланцев, легких скальных грунтов 1,35 – 1,5.

Таким образом, в зависимости от почвенных условий, характерных для местности, где осуществляется строительство, объем перевозимого грунта может значительно отличаться от геометрически рассчитанного. То есть, если на вашем участке легкие песчаные почвы, объем перевозимого грунта при указанных выше объемах котлована будет равен 96*1,15=110,4 м3. В том случае, если уровень залегания подземных вод достаточно высок, что оказывает влияние на повышенное содержание в почве влаги, а так же при наличии в песчаных почвах примеси глинистых частиц, количество вывозимого грунта будет равно 96*1,25=120 м3. Если же ваш участок расположен на почвах, в которых изобилует глина, количество перевозимого грунта будет: 96*1,35=129,6 м3.

Конечно, на первый взгляд разница кажется не очень большой, и, по мнению многих, возможно, не окажет большого влияния на удорожания процесса строительства дома. При этом, от количества извлекаемого и перевозимого грунта напрямую зависит стоимость аренды тяжелой техники – экскаватора, грузовых автомобилей. При выполнении неверных предварительных расчетов, возможно, вы будете поставлены перед необходимостью сверхурочного использования транспортных средств, что значительно дороже предварительно оговоренного рабочего времени.

В случае нескольких предварительно неверно рассчитанных позиций по различным направлениям осуществления строительных работ, общие расходы могут вырасти очень значительно и оказать существенное влияние на окончательную цену будущего дома. Во избежание подобных казусов начало выполнения строительство должно предваряться всесторонним изучением всех нюансов, с которыми можно столкнуться в этой сфере. Не стоит полностью полагаться на профессионализм нанятых вами строительных фирм или «диких» работников. Лишь ориентированность заказчика во всех, или многих вопросах способна значительно снизить его затраты на новый загородный коттедж или дачный дом.

Уважаемые читатели, комментируйте статью, задавайте вопросы, подписывайтесь на новые публикации - нам интересно ваше мнение:)

Земляные работы.

Производство земляных работ на объекте связано с переработкой грунта,

результатами которых являются различного вида земляные сооружения.

В нашем проекте земляные сооружения будут следующих классификаций:

по отношению к поверхности грунта- выемка (котлован), насыпь (грунт в отвал), подземная выработка (под инженерные коммуникации);

по функциональному назначению- котлован, отвал, дорожные полотна, планировочные площадки, выработки;

по сроку службы- постоянные (котлованы, подземные выработки) и временные (насыпи, отвалы, планировочные площадки, дорожные полотна для строительства объекта)

по геометрическим параметрам и пространственной форме- будет считаться неглубоким (h к =3,25м), небольшой протяжённости (длина здания 132м) и простое по геометрической форме (прямоугольник).

Процессы по переработки грунта можно разделить на три группы: основные, подготовительные и вспомогательные. Основными процессами переработки, в результате которых создаются земляные сооружения проектных параметров, являются: разработка грунта выемках, укладка грунта в насыпи, погрузка и его перемещение в пределах стройплощадки, транспортировка грунта за её пределы, послойное разравнивание и уплотнение грунта, рыхление мёрзлых и трудно разрабатываемых грунтов, обратная засыпка пазух земляного сооружения. Подготовительные процессы осуществляются до начала основных процессов разработки грунта, а вспомогательные-до или в процессе возведения земляных сооружений. Весь этот комплекс процессов называют земляными работами .

Подготовительные процесс . В состав работ по подготовке строительной площадки под новое строительство входят: ограждение участка; расчистка территории и снос существующих строений; пере трассировка мешающих инженерных сетей; защита территории от стока поверхностных вод; прокладка временных коммуникаций и дорог; устройство временных бытовых, складских,

культурно-административных и других помещений.

После расчистки территории выполняют работы по созданию опорной геодезической сети, устанавливают обноску и производят геодезическую разбивку зданий и сооружений.

Вертикальную планировка выполняют для выравнивания естественного

рельефа площадок, отведенных под строительство различных зданий и сооружений, а также для благоустройства территорий. Земляные работы по вертикальной планировке включают выемку грунта на одних участках площадки, перемещение, отсыпку и уплотнение его на других участках (в зоне насыпи).

Вертикальную планировку площадок на участке выемок осуществляют до устройства на них коммуникаций и фундаментов, а на участках насыпей - после устройства этих сооружений.

От тщательности выполнения заданий подготовительного периода в большой степени зависит успех проведения всех основных строительно-монтажных работ по возведению или реконструкции зданий и сооружений, инженерных сетей и пусковых комплексов. Объем работ подготовительного периода определяется в ПОС и уточняется в ППР.

До начала работ по отрывке котлована (траншей) следует производить срезку растительного грунта в пределах размеров котлована или траншей, обычно на глубину 0,1-0,2 м с помощью бульдозера или скрепера и перемещают в специально выделенные места-бурты, а затем используют в местах озеленения или отвозят в другие места для рекультивации земли.

Для возведения подземной части зданий производят разработку котлованов под фундаменты каркаса здания и под оборудование, засыпку не просадочными грунтами пазух фундаментов и их уплотнение, а также отрывку траншей для устройства вводов инженерных и различных внутренних подземных коммуникаций.

Земляные работы относят к наиболее тяжёлым и трудоёмким видам строительных работ, поэтому для повышения производительности труда внедряется механизированность земляных работ, которая в современном строительстве достигла 98%, повысив тем самым производительность труда в 20-30 раз от ручного труда. Для выполнения значительных объёмов земляных работ используют разнообразную строительную технику-экскаваторы, бульдозеры, скреперы, средства гидромеханизации, взрывную технику.

Процессы при земляных работах:

1. Снятие растительного слоя.

2. Подготовка и рыхление грунта (в зимний период).

3. Вертикальная планировка территории.

4. Разработка грунта экскаватором.

5. Выгрузка грунта в отвал или в транспортное средство.

6. Транспортирование грунта автосамосвалами.

7. Разработка недобора грунта.

8. Обратная засыпка в пазухи выемки (после возведения подземной части объекта).

9. Уплотнение грунта.

Характеристика грунтов, в зависимости от группы приводится в ЕНиР . Супесь- группа грунта I для разработки экскаватором, II группа для разработки бульдозером. Свойство грунта увеличиваться в объеме при его разработке вследствие нарушения связанности между частицами грунта называется разрыхлением грунта . Это свойство характеризуется двумя коэффициентами: К п.р. - коэффициент первоначального разрыхления; К о.р. - коэффициент остаточного разрыхления. Эти показатели принимаются по ЕНиР, в которых они приведены в процентах. Например, для грунта-супесь коэффициент первоначального разрыхления будет равен К пр = 1+ (12-17%)=1+0,14=1,14, а коэффициент остаточного разрыхления К ор = 1+ (3-5%)=1+0,04=1,04.

Показатели разрыхления грунтов

		Первоначальное увели­чение объема грунта по­сле разработки, %	Остаточное разрыхле­ние грунта, %
	Ломовая и сланцевая
	Мягкая и жирная
	Гравийно-галечный
	Растительный
	Скальный
	Отвердевший
	Суглинок:
	Легкий и лессовидный
	Чернозем и каштановый грунт

Для обеспечения устойчивости земляных сооружений их возводят с откосами, крутизна которых характеризуется отношением высоты к заложению (рис.2):

Где: т - коэффициент заложения.

Крутизна откоса зависит от угла естественного откоса α, при котором грунт находится в состоянии предельного равновесия.

Рис.2. Крутизна откоса

В нашем случае m=0,85 для супеси из таблицы «Допустимая крутизна откосов»,

где Н – высота откоса; а - заложение откоса или проекция откоса на горизонт;

m -коэффициент откоса.

Рытье котлованов и траншей с откосами без креплений в нескальных грунтах выше уровня грунтовых вод (с учетом капиллярного поднятия) или в грунтах, осушенных с помощью искусственного водопонижения, допускается при глубине выемки и крутизне откосов согласно нижеследующей таблице. В таблице приведены углы естественного откоса и наибольшая допустимая крутизна. В нашем случае- супесь от 3до 5 м глубина- 1:0,85.

1.1.Подсчёт объёма земляных работ при устройстве котлована.

Подсчет объемов земляных масс, подлежащих разработке, сводится к определению объемов различных геометрических фигур, на которые земляное сооружение может быть разбито. При этом, прежде всего, необходимо установить размеры земляного сооружения с учетом допустимой крутизны откосов котлована (траншей). Для этого нужно построить поперечные и продольные профили земляного сооружения. По заданному виду грунта принимается допустимая крутизна откоса.

Объем котлована, имеющего постоянные по всему периметру откосы и прямоугольное основание, можно определить по формуле:

V k =h k /6

a к в =а к н +2mh к а к н =а 1 +2×0,1+2×0,6=4,2+0,2+1,2=5,6м

b к в =b к н +2mh к b к н =b 1 +2×0,1+2×0,6+L зд -1м=2,7+0,2+1,2+132-1=135,1м

m =0, 85 h к =3,15+0,1=3,25м

а к в =а к н +2mh к =5,6+2×0,85×3,25=11,125м

b к в =b к н +2mh к =135,1+2×0,85×3,25=140,625м

V к =3,25 /6 =3755,12м 3

Полный объём грунта под котлован, нашего строящегося здания будет состоять

из трёх таких котлованов по исходным данным: 3×3755,12м 3 =11265,36м 3 = V к,

подбираем объём ковша экскаватора от объёма грунта по таблице, это будет 1,0 м 3 ковш с режущей кромкой для грунта-супесь.

При оценке стоимости работ при разработке грунтов значительную роль играют их влажность, плотность и разрыхляемость. Рассмотрим эти три категории.

Влажностью грунта, как это понятно из названия, именуется степень его насыщенности водой. Исчисляется она в процентном соотношении. Так, скажем, при влажности менее 5 процентов грунты относятся к сухим, в промежутке до 30 процентов – средне мокрыми, а выше – мокрыми.

Естественно, что трудоемкость, следовательно, и затраты повышаются при работе с мокрыми грунтами. Правда, исключением является глина – в мокром виде ее разрабатывать легче, но только до определенной степени, ведь со временем она становится липкой.

Масса кубического объема грунта в естественном состоянии (в так называемом плотном теле) называется плотностью и измеряется в тоннах на кубический метр. Так, скажем, у несцементированных грунтов плотность составляет от 1,2 тонны на кубический метр до 2,1, у скальных же – порядка 3,3 тонны на кубометр.

Разрыхляясь, грунты соответственно увеличиваются в объеме, и именно этот показатель учитывается при их транспортировке. Вычислить его помогает коэффициент разрыхления грунта (КР)– соотношение объема разрыхленного грунта к его объему в плотной массе.

Но после транспортировки на новом месте грунт уже не занимает того объема, которым обладал до разработки. Он дает усадку, которая называется коэффициент остаточного разрыхления (КОР).

Ниже наводятся показатели плотности и коэффициент разрыхления грунта для основных пород.

У песка рыхлого, сухого : плотность 1,2-1,6, коэффициент разрыхления (КР) – 1,05-1,15.

У песка влажного, супеси, суглинка разрыхленного : плотность 1,4-1,7, КР – 1,1-1,25.

У суглинка среднего, мелкого гравия и легкой глины : плотность 1,5-1,8, КР – 1,2-1,27.

У глины и плотного суглинка : плотность 1,6-1,9, КР – 1,2-1,35.

У тяжелой глины, сланцев, суглинка со щебнем и гравием, легкого скального грунта : плотность 1,9-2, КР – 1,35-1,5.

Исходя из этих показателей, и оценивается стоимость услуг по разработке, погрузке и транспортировке грунта: общий объем грунта умножается на коэффициент его разрыхления.

Коэффициент первоначального разрыхления грунтов, а также показатели плотности приведены по категориям в таблице.

К основным свойствам грунтов, влияющим на технологию и трудоемкость их разработки, относятся плотность, влажность, разрыхляемость.

Основными свойствами грунтов, влияющими на трудоёмкость их разработки и технологии, являются влажность, разрыхляемость и плотность.

Влажность грунта – это степень насыщения его водой. Её определяют как отношение массы воды в самом грунте к массе его твёрдых частиц. Выражается влажность в процентах. При влажности менее 5% грунты считаются сухими, при более чем 30% — мокрыми. Трудоёмкость разработки грунта повышается с увеличением его влажности. Но исключением является только глина: сухую её разрабатывать сложнее. Но при порядочной влажности глинистые грунты обретают липкость, что значительно усложняет их разработку.

Плотность – это масса одного кубического метра грунта в плотном теле (естественном состоянии). Несцементированные грунты обладают плотностью от 1,2 до 2,1 тонн/м3, скальные – до 3,3 тонн/м3.

Цены на разработку грунта за 1м3 механизированным способом

Разработка грунта механизированным способом	Цена
Разбивка и планировка основания, м2
Механизированная разработка грунта экскаватором в отвал, м3
Срезка растительного слоя (толщиной до 250 мм) бульдозером, м3
Механизированная разработка грунта, м3
Вывоз разработанного грунта механизированными средствами с погрузкой на автотранспорт, м3
Вывоз разработанного грунта автотранспортом
Уплотнение грунта, м3
Механизированная разработка грунта экскаватором с погрузкой в самосвалы, м3	договорная
Обратная засыпка грунта механизированными средствами, м3
Обратная засыпка грунта в пазухи траншей и котлованы с тромбованием и поливкой водой, м3
Разработка грунта механизированным способом на проектные отметки с погрузкой и вывозом грунта до 1 км.	от 110 руб.
Разработка котлована механизированным способом на проектные отметки с погрузкой и вывозом грунта до 1 км. и содержанием отвала	от 200 руб.
Разработка котлована механизированным способом на проектные отметки с погрузкой и вывозом грунта до 20 км.	от 350 руб.
Разработка котлована механизированным способом на проектные отметки с погрузкой и вывозом с подтверждением ИНТУС (талоны) грунта до 20 км.	от 400 руб.
Выезд специалиста для составления сметы и консультации	Бесплатно
Разработка генплана проведения земляных работ	От 70000 руб.
Разработка Плана Производства (ППР) земляных работ	Договорная
Очистка территории, подготовка территории к строительству, м2	От 45000 руб.
Перемещение грунта вручную по территории с разравниванием и уплотнением, т	От 130 руб.
Обратная засыпка грунта с послойным трамбованием, м3	От 300 руб.
Песчаная подсыпка (подушка 100-150 мм) , м3	От 700 руб.
Перемещение грунта механизированным способом, м3	От 750 руб.
Зачистка дна и стенок траншей и котлованов вручную, м2	От 180 руб.
Погружение опор, труб, шпунта до 20 м, пог.м.	От 750 руб.
	От 270 руб.

При разработке грунт разрыхляется, увеличиваясь при этом в объёме. Именно данное количество грунта и транспортируется самосвалами к месту утилизации или складирования. Это явление называется первоначальным разрыхлением грунта, при этом характеризуясь коэффициентом первоначального рыхления (Кр), представляющего собой отношение объёма уже разрыхленного грунта к его объёму в естественном состоянии.

В насыпи разрыхлённый грунт уплотняется воздействием массы вышележащих грунтов или с помощью механического уплотнения, смачивания дождём, движения транспорта и т. д. Только грунт не занимает объёма, занимавшего до разработки длительное время. Он сохраняет остаточное разрыхление, которое измеряется коэффициентом остаточного разрыхления (Кор).

Из вышеизложенного следует, что, рассчитывая общую стоимость выполнения работ, необходимо знать геометрические размеры будущего котлована. При этом коэффициент первоначального разрыхления нужно умножить на объём грунта в будущем карьере. Именно это количество грунта будет разработано и вывезено со строительного объекта для складирования или утилизации. И именно эта цифра умножается на цену разработки, погрузки и транспортировки одного кубического метра грунта.

Работы связанные со строительством начинаются с маркировки надела и ноу-хау грунта под фундамент. Работы связанные с землей занимают также первую строку в ремонтной смете, и большая сумма доводится на оплату техники, производящей углубление и вывоз грунта с надела. Для составления сметы и оценки цены работ мало знать размеры котлована, нужно также предусматривать отличительные характеристики грунта. Одной из подобных характеристик считается показатель разрыхления грунта, дающий возможность установить повышение объема при выемке его из котлована

Показатель разрыхления грунта

Все грунты с точки зрения строительства можно поделить на 2 группы:

• Сцементированные, или скальные – каменные породы гор, разработка которых может быть только с использованием технологий взрыва или разделения;
• Несцементированные, выборка которых ведется ручным способом или при помощи экскаваторов, бульдозеров, иной специальной техники. К ним относятся пески, глины, смешанные виды грунтов.

На трудность ноу-хау и стоимость работ с землей воздействуют следующие свойства грунтов:

• Влажность – отношение массы воды, имеющейся в грунте, к массе твёрдых частиц;
• Сцепление – сопротивление сдвигу;
• Плотность, другими словами масса одного кубического метра грунта в природном состоянии;
• Разрыхляемость – способность увеличиваться в объеме при выемке и разработке.

Влажность грунт – это мера его насыщения водой, выраженная в процентах. Обычная влажность лежит в пределах 5-25%,а грунты, имеющие влажность более 30%, считаются влажными. При влаги до 5% грунты называют сухими.

Пример влажненького грунта

Сцепление действует на сопротивление грунта сдвигу, у песков и супесей данный показатель находится в диапазоне 3-50 кПа, у глин и суглинков – в пределах 5-200 кПа.

Плотность находится в зависимости от хорошего и количественного почвенного состава, а еще от его влажности. Самыми крепкими, и, поэтому, тяжёлыми считаются скальные грунты, особенно лёгкие категории грунта – пески и супеси. Свойства грунтов показаны в таблице:

Как заметно из таблицы, показатель первоначального разрыхления грунта прямиком пропорционален плотности грунта, другими словами, чем крепче и тяжелее грунт в природных ситуациях, тем больше объема он занимает в подобранном состоянии. Этот показатель действует на объемы вывозки грунта после его ноу-хау.

Существует также подобный показатель, как остаточное разрыхление грунта, он демонстрирует, насколько грунт подчиняется осадке в процедуре слеживания, при контакте с водой, при трамбовке механизмами. Для приватного строительства данный показатель имеет большое значение при заказе гравия для исполнения подушки под фундамент и прочих работ, связанных из расчета привозного грунта. Также он очень принципиален для складирования и утилизации грунтов.

Таблица — название грунта и его остаточное разрыхление %

Пример расчета коэффициента разрыхления грунта

Использование коэффициентов начального и остаточного разрыхления грунтов в действительности можно посмотреть на примере расчета. Представим, что имеется потребность сделать разработку грунта под котлован заглубленного фундамента ленточного типа с дальнейшей отсыпкой гравийной подушки. Грунт на участке – мокрый песок. Ширина котлована – 1 метр, вся длина ленты фундамента 40 метров, глубина котлована – 1,5 метров, толщина гравийной подушки после трамбовки – 0,3 метра.

• Находим объем котлована, а, поэтому, и грунта в природном состоянии:

Vк = 40 · 1 · 1,5 = 60 м3.

• Используя показатель начального разрыхления грунта, находим его объем после ноу-хау:

V1 = kр · Vк = 1,2 · 60 = 72 м3;

где kр= 1,2 – показатель начального разрыхления грунта для влажненького песка, принятый по среднему значению (таблица 1).

Стало быть, объем вывоза грунта будет составлять 72м3.

• Находим конечный объем гравийной подушки после трамбовки:

Vп = 40 · 1 · 0,3 = 12 м3.

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

Первый показатель разрыхления kр = 20% или 1,2; последний показатель разрыхления kор = 8% или 1,08.

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

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

Стало быть, объем нужного для отсыпки гравия будет составлять 13,3м3.

Разумеется, подобный расчет считается очень примерным, но он даст вам представление про то, что такое показатель разрыхления грунта, и для чего он применяется. При проектировке коттеджа или дома для жилья используется более сложная методика, но для подготовительного расчета строительных материалов и трудозатрат на гаражное строительство или домика на даче можно ее применять.