Контроль уплотнения грунтов: метод песочной замены и RI‑метод

Контроль уплотнения грунтов – одна из ключевых задач дорожного и строительного производства. От точности измерений зависит долговечность дорожных покрытий‚ устойчивость откосов и безопасность эксплуатации. В практике широко применяются два основных полевых метода:

• Метод песочной замены (иногда называют «метод лунки»‚ ГОСТ 28514‑90).
• RI‑метод (метод режущего кольца‚ СП 78.13330‑2012‚ ГОСТ 5180‑2015).

Ниже подробно рассматриваются принципы‚ порядок проведения‚ оборудование‚ а также плюсы и минусы каждого подхода. На основе сравнения сформулированы рекомендации по выбору метода в разных условиях.

Общие требования к контролю уплотнения

Согласно нормативным документам‚ плотность грунта необходимо проверять в каждом технологическом слое по оси земляного полотна и на расстоянии 1‚5–2‚0 м от бровки. При ширине слоя более 20 м контроль проводится также в промежутках между этими точками. Если проектное разделение высоты слоёв отсутствует‚ уплотнённым считается слой толщиной не более 50 см для любого типа грунта.

Для оперативного контроля допускается использовать ускоренные и полевые экспресс‑методы‚ а также приборы динамического зондирования (плотномеры RGK) и статические пенетрометры.

Метод песочной замены (метод лунки)

Суть метода

Метод основан на измерении объёма‚ который заменяется песком при выемке небольшого цилиндрического отверстия в уплотнённом грунте. По разнице объёмов определяется фактическая плотность скелета грунта и сравнивается с максимальной плотностью‚ полученной в лаборатории методом стандартного уплотнения.

Нормативные документы

• ГОСТ 28514‑90 «Определение плотности грунтов методом замещения объёма».
• СП 78.13330‑2012 «Автомобильные дороги»‚ п. 7.12.3.

Оборудование

• Кольцевой шаблон (диаметр 150–300 мм‚ высота 150–300 мм).
• Точная измерительная воронка для сухого песка.
• Взвешивающие устройства (платформенные весы‚ весы‑корзины).
• Лопатка‚ киянка‚ измерительная линейка.

Порядок проведения

1. Определить точку измерения (по схеме контроля).
2. Установить кольцевой шаблон на поверхность и вырезать грунт (обычно 2–3 см в глубину).
3. Собрать вырезанный материал в измерительную воронку‚ просеять‚ удалить крупные частицы (>2 мм) и высушить (при необходимости).
4. Заполнить выемку сухим песком‚ уплотнить (обычно 3–5 раз постукиванием).
5. Измерить объём песка‚ занести данные в расчётную формулу:

   ρ_ф = (M_песка / V_песка) × (V_выемки / M_выемки)‚ где ρ_ф – фактическая плотность грунта.

6. Сравнить полученную плотность с ρ_max (максимальная плотность‚ полученная в лаборатории).

Преимущества

• Высокая точность (< 2 % отклонения) при правильном выполнении.
• Подходит для грунтов с крупными частицами (обломочные‚ окатанные‚ замёрзшие комья)‚ где другие методы могут давать искажённые результаты.
• Не требует измерения влажности‚ если используется сухой песок.

Недостатки

• Трудоёмкость – требуется выемка‚ просеивание‚ подготовка песка.
• Не удобен для тонкозернистых глинистых грунтов (влага сильно влияет на массу песка).
• Ограниченная скорость – подходит для контроля небольших участков или контрольных точек.

RI‑метод (метод режущего кольца)

Суть метода

Метод основан на измерении удельной плотности (коэффициента уплотнения) грунта в вырезанном цилиндрическом образце (кольце); Объём образца определяется геометрией кольца‚ а масса – взвешиванием. Плотность сравнивается с ρ_max и влажностью‚ полученной в полевых условиях.

Нормативные документы

• СП 78.13330‑2012 «Автомобильные дороги»‚ п. 7.12.3.
• ГОСТ 5180‑2015 «Определение плотности грунтов методом режущего кольца».

Оборудование

• Режущее кольцо (диаметр 150–300 мм‚ высота 150–300 мм) с резьбой для лёгкого извлечения образца.
• Точные весы (точность 0‚1 г).
• Влагомеры (при необходимости – для расчёта влажности).
• Лопатка‚ киянка‚ измерительная линейка.

Порядок проведения

1. Выбрать точку измерения по плану контроля.
2. Установить кольцо вертикально и «вырезать» цилиндрический образец (обычно 15–30 см в высоту).
3. Снять образец‚ очистить от лишних частиц‚ измерить массу M и объём V (по геометрии кольца);
4. Определить влажность w (при необходимости) – высушивание образца в полевых сушилках или использование влагомера.
5. Вычислить ρ_ф = M / V и коэффициент уплотнения K = ρ_ф / ρ_max.
6. Сравнить полученный K с нормативным значением (обычно 0‚95–0‚98 для дорожных оснований).

Преимущества

• Быстрота выполнения – один‑два минуты на точку.
• Подходит для глинистых и слабосыпучих грунтов‚ где измерение влажности критично.
• Минимальное оборудование‚ легко транспортировать.

Недостатки

• Точность снижается при наличии крупных частиц (>2 мм) – они могут не попасть в образец.
• Требует измерения влажности‚ что усложняет процесс в холодных условиях.
• При неправильном вырезании (наклон‚ неполное выемание) могут возникать систематические ошибки.

Сравнительная таблица

Практические рекомендации

1. Определите тип грунта. Если в слое присутствует более 15 % частиц >2 мм‚ предпочтительно использовать метод песочной замены.
2. Учитывайте сроки проекта. При жёстких временных ограничениях лучше применять RI‑метод‚ но только после предварительной калибровки на типичном образце.
3. Проводите калибровку. Для обоих методов необходимо иметь ρ_max – максимальную плотность‚ полученную в лаборатории методом стандартного уплотнения (по ГОСТ 10178‑2012).
4. Комбинируйте методы. На больших площадях рекомендуется использовать RI‑метод для «быстрого» контроля‚ а на контрольных точках с подозрением на крупный фракционный состав – метод песочной замены.
5. Документируйте результаты. Записывайте координаты‚ глубину‚ массу‚ объём‚ влажность (если измерялась) и полученный коэффициент уплотнения. Это упрощает последующий анализ и подтверждает соответствие нормативам.

Оба метода – песочная замена и RI‑метод – являются проверенными средствами контроля уплотнения грунтов‚ но их эффективность зависит от конкретных условий:

• Метод песочной замены обеспечивает более высокую точность и надёжность в присутствии крупного фракционного состава‚ но требует больше времени и подготовки.
• RI‑метод позволяет быстро получать результаты‚ удобен для глинистых грунтов и ситуаций‚ когда необходимо оперативно оценить степень уплотнения‚ однако чувствителен к наличию крупных частиц и к точному измерению влажности.

Оптимальный подход – комбинация методов: использовать RI‑метод для регулярного мониторинга и метод песочной замены для подтверждения критических точек или при обнаружении отклонений.

Список использованных источников

• ГОСТ 28514‑90 «Определение плотности грунтов методом замещения объёма».
• ГОСТ 5180‑2015 «Определение плотности грунтов методом режущего кольца».
• СП 78.13330‑2012 «Автомобильные дороги»‚ п. 7.12.3.
• Внутренние нормативные документы (2023‑2026 гг.) и практические рекомендации строительных компаний.

Дата составления статьи: