Земляные работы в Москве и области редко останавливаются с приходом ноября: графики сдачи объектов горят, а инвесторы не ждут весны. Но любой опытный начальник участка знает, чем грозит нарушение технологии в мороз: весной отсыпанное основание «поплывет», дорожное полотно пойдет волнами, а фундамент даст критическую усадку. Чтобы не переделывать работу за свой счет при первой оттепели, нужно жестко контролировать влажность материала, темп отсыпки и выводить на площадку тяжелую технику с правильной оснасткой. Разбираем по шагам, как организовать зимнее уплотнение по СП 45.13330 (бывший СНиП 3.02.01-87), какие грунты можно катать в минус и как выстроить связку «экскаватор — бульдозер — каток» без простоев.
Особенности зимнего уплотнения грунта
Главная проблема, с которой сталкивается прораб, организуя уплотнение грунта катком зимой при минусовых температурах, — это фазовый переход поровой воды в лед. В теплое время года вода работает как смазка, помогая частицам грунта плотнее прилегать друг к другу под весом и вибрацией вальца. Как только температура падает ниже нуля, влага замерзает, расширяется примерно на 9% и связывает минеральные частицы в жесткий монолит. Вместо того чтобы сдвигать зерна грунта в пустоты, каток начинает дробить ледяные кристаллы или просто прыгать по промерзшей корке, не давая нужного коэффициента уплотнения (Купл 0,95–0,98). При этом внутри массива остаются микрополости, заполненные льдом. Весной этот лед растает, объем грунта резко уменьшится, и мы получим гарантированную просадку.
Механика разрушения структуры у разных типов грунтов отличается. Крупнообломочные материалы, щебень и сухие пески средней и крупной фракции меньше всего страдают от мороза — в них мало связанной влаги, а вода быстро уходит по крупным порам. Совсем другая история с пылеватыми песками, супесями и особенно суглинками с глинами. Глинистые частицы удерживают вокруг себя пленки связанной воды. При промерзании в таких грунтах начинается миграция влаги к фронту промерзания, образуются ледяные линзы (морозное пучение). Укатать переувлажненный суглинок на морозе до нормативной плотности технически невозможно: сверху он быстро схватывается коркой, а внутри превращается в вязкую кашу или мерзлые комья, которые не поддаются пластической деформации.
Самая грубая и дорогая ошибка на зимней стройке — укатка грунта вперемешку со снегом, льдом или крупными мерзлыми комьями. По правилам в отсыпаемом слое категорически не должно быть снега и наледи. Если тракторист сгреб снег вместе с песком в корыто дороги или котлован, весной на месте растаявшей снежной линзы образуется пустота, которая провалится под первой же груженой фурой. Что касается мерзлых комьев, то их содержание в насыпи строго ограничено нормами: для ответственных сооружений и верхних слоев земляного полотна лучше работать исключительно талым грунтом из карьера или из-под незамерзшего слоя выемки. Если допускается использование грунта с мерзлыми включениями (например, во второстепенных насыпях), размер комьев не должен превышать 15–20 см (но не более 2/3 толщины уплотняемого слоя), а их общее количество не должно выходить за рамки 15–30% от общего объема, причем распределять их нужно равномерно, чтобы они не соприкасались друг с другом, образуя неразрушаемый свод.
Требования к подготовке строительной площадки зимой начинаются с расчистки основания. Никакой отсыпки на снег или промерзшую грязь! Перед началом работ площадку полностью очищают от снежного покрова, льда и рыхлого промороженного слоя до плотного материкового грунта. Если работы ведутся с перерывами, подготовленное основание необходимо укрывать теплоизоляционными матами или оставлять защитный слой неразработанного грунта в 30–50 см, который снимается экскаватором непосредственно перед подачей самосвалов с песком или ПГС. Водоотвод на участке должен быть сделан заранее: любая верховодка или талая вода во время зимней оттепели моментально превратит подготовленное корыто в каток, который после ночного заморозка придется вскрывать гидромолотом или тяжелым рыхлителем.
Технология работы катком в мороз
Грамотное уплотнение грунта катком зимой строится вокруг одного ключевого ресурсно-временного фактора — скорости остывания материала. Пока грунт имеет положительную температуру (приехал из глубокого забоя карьера или прогрет на базе), он ведет себя точно так же, как летом. Наша задача — выгрузить его, разровнять и закатать до того момента, как мороз схватит верхние сантиметры и превратит влагу в цементирующий лед. При температуре воздуха до -5…-7 °C у нас есть в запасе около 1,5–2 часов на весь цикл для песчаных грунтов и около часа для супесей. Если мороз крепчает до -10…-15 °C, время жизни талого слоя сокращается до 30–40 минут. Работать при температурах ниже -15…-20 °C со связными грунтами без специальных тепляков, введения хлористых солей (что часто запрещено из-за коррозии арматуры и экологии) или использования исключительно сухого щебня и крупного песка — это прямой путь к браку.
Контроль влажности при низких температурах становится еще строже, чем летом. Для каждого типа грунта существует оптимальная влажность (Wопт), при которой достигается максимальная плотность. Зимой допустимое отклонение влажности в сторону увеличения практически равно нулю, особенно для связных грунтов. Если летом переувлажненный песок или супесь можно подсушить на солнце и ветру, прорыхлив его пару раз, то на морозе лишняя вода моментально превратит массив в неразбиваемую глыбу. Поэтому зимой работают с грунтами, влажность которых находится на нижней границе оптимума или на 1–2% ниже нее. Заказывать песок с гидронамыва прямо из-под земснаряда в мороз нельзя — в кузове самосвала приедет один большой кусок льда.
Чтобы уложиться в жесткий тайминг до замерзания, вся работа организуется методом узких захваток (карт). Забудьте про летнюю практику, когда самосвалы возят песок на всю длину трехсотметровой дороги, бульдозер полдня его расталкивает, и только к вечеру выходит каток. В мороз захватку режут до размеров 20х10 или 30х15 метров в зависимости от темпа поставки материала. Самосвал высыпает талый грунт (при перевозке кузов обязательно укрывается тентом и обогревается выхлопными газами), бульдозер тут же распределяет его слоем строго расчетной толщины. Зимой толщину отсыпаемого слоя уменьшают на 20–30% по сравнению с летними нормами: если летом тяжелый каток пробивает 40–50 см песка, то в мороз слой режут до 25–30 см, а для суглинков — до 15–20 см. Это нужно для того, чтобы уплотнить массив за минимальное количество проходов.
Сама работа катка при минусовых температурах требует высокой квалификации машиниста. Первые 1–2 прохода по свежеотсыпанному слою выполняются в статическом режиме (без вибрации) на малой скорости (2–3 км/ч), чтобы прижать материал и избежать сдвига волны перед вальцом. Затем оператор включает максимальную амплитуду вибрации и делает 4–6 проходов с перекрытием следа на 20–30 см, буквально вбивая частицы друг в друга, пока грунт еще теплый и пластичный. Финишный проход снова идет в статике или на малой амплитуде для заглаживания поверхности. Опытный механизатор чувствует машину: как только каток начинает характерно «козлить» и отскакивать от грунта с металлическим звоном — это сигнал, что либо достигнут предел плотности, либо слой перемерз. Во втором случае дальнейшая укатка бесполезна и вредна: вибрация начнет разрушать уже созданную структуру и рвать гидравлику и подушки амортизаторов самого катка.
Особая роль оператора заключается еще и в правильном обслуживании машины в зимнюю смену. В мороз гидравлическое масло густеет, резиновые демпферы вальца дубеют. Грамотный машинист никогда не врубит вибровозбудитель на полную мощность сразу после запуска двигателя — сначала он прогреет гидравлику до рабочих температур, проверит работу скребков (чистиков) на вальце. Если скребки настроены плохо, теплый влажный грунт начнет налипать на холодный металл вальца, моментально примерзая к нему. Через десять минут гладкий валец превратится в бугристый барабан, который вместо уплотнения будет рвать верхний слой насыпи. Кроме того, на ночную стоянку каток нельзя оставлять в рабочей зоне на свежеуложенном или влажном грунте — за ночь валец и шины примерзнут так, что утром при попытке тронуться можно порвать бортовой редуктор или резину. Технику ставят только на расчищенную твердую площадку, желательно на деревянные щиты или старые покрышки.
Выбор техники для зимних земляных работ
Для зимнего уплотнения легкие катки весом 5–8 тонн подходят слабо — у них не хватает ни статической массы, ни вынуждающей силы вибровозбудителя, чтобы быстро пробить остывающий слой грунта. Поэтому, когда в график встает аренда грунтового катка москва и область диктуют выбор в пользу тяжелых одновальцовых машин массой от 12 до 16 тонн. Но главный секрет успешной работы со связными грунтами (супесями, суглинками) и грунтом с примесью мелких мерзлых комьев — это использование кулачкового бандажа. Гладкий валец на подмерзающем суглинке начинает скользить, замыливать поверхность и создавать плотную ледяную корку толщиной 3–5 см, под которой остается рыхлое ядро.
Навесной кулачковый бандаж из высокопрочной стали кардинально меняет физику процесса. Во-первых, вся масса катка и ударная сила вибрации передаются на грунт не через широкую полосу контакта гладкого барабана, а через небольшую площадь торцов кулачков. Удельное давление в точке контакта возрастает в разы, что позволяет легко дробить мелкие мерзлые комья и проламывать схватившуюся морозную корку. Во-вторых, кулачки погружаются в глубину слоя, уплотняя его снизу вверх, а не сверху вниз, и тщательно перемешивают границу между старым (уже остывшим) и новым (теплым) слоями отсыпки, обеспечивая монолитность насыпи без горизонтальных плоскостей скольжения. После работы кулачкового бандажа на поверхности остается рельефная сетка углублений, которая отлично держит следующий слой грунта и не дает ему сдвигаться.
В парке компании МЛК собрана проверенная линейка тяжелых машин, идеально закрывающая задачи зимнего уплотнения. Если вам нужно универсальное решение под песок, ПГС и тяжелые суглинки, оптимальный выбор — грунтовый каток LiuGong 6614E (+ бандаж) или немецкий эталон надежности грунтовый каток HAMM 3414 (+ бандаж). Обе машины относятся к 14-тонному классу, оснащаются мощными вибровозбудителями с двумя режимами амплитуды и поставляются в комплекте со съемными кулачковыми обечайками. На такой оснащенный каток грунтовый цена за смену продолжительностью 10 часов составляет 32 000 рублей (включая работу опытного оператора и ГСМ). Если же на объекте идет отсыпка исключительно несвязными материалами — чистым карьерным песком, ПГС или щебнем под дорожное основание и плиту фундамента, где кулачки не требуются, можно взять гладковальцовый грунтовый каток CATERPILLAR CS12GC. Его смена (10 часов) обойдется в 30 000 рублей, при этом машина выдает отличную линейную нагрузку и оснащена надежной системой привода хода, исключающей пробуксовку на рыхлых песчаных подъемах.
Однако один каток в поле зимой не воин. Как мы уже выяснили, в мороз решает скорость: грунт нужно вынуть, подать, разровнять и укатать единым непрерывным потоком. Если бульдозер слабый и долго толкает кучи, или экскаватор в забое не успевает грузить самосвалы, песок остынет еще до того, как под него зайдет валец катка. Поэтому мы всегда рекомендуем прорабам выстраивать сбалансированный механизированный комплекс из одних рук, чтобы не состыковывать разных подрядчиков на площадке.
Для быстрой выемки талого грунта из котлована или оперативной перегрузки материала на объекте отлично работает гусеничный экскаватор CATERPILLAR 320 — он доступен за 38 000 рублей за 10-часовую смену. В пару к нему на приемку и планировку грунта под каток ставится тяжелый бульдозер. Для черновой срезки мерзлого верхнего слоя, расчистки подъездных путей и расталкивания больших объемов песка подойдет тяговитый бульдозер CATERPILLAR D6R2 за 50 000 рублей за смену (10 ч). А если вы делаете чистовую подготовку основания под промышленные полы, складские комплексы или ответственные дороги, где важен каждый сантиметр высотной отметки и уклона, берите бульдозер SEM 816 (3D Leica) за 58 000 рублей в смену (10 ч). Наличие 3D-системы нивелирования Leica позволяет оператору выводить проектные отметки с миллиметровой точностью с первого прохода, без беготни геодезистов с нивелиром и колышками на ветру и морозе. Бульдозер моментально стелет ровный слой заданной толщины, и прямо за его отвалом идет каток, запечатывая теплый грунт до нормативной плотности.
Закажите технику для зимнего уплотнения в МЛК
Не рискуйте качеством фундамента и дорожного основания из-за морозной погоды или нехватки мощностей на участке. В каталоге mlk.pro вы можете арендовать тяжелые грунтовые катки с опытными операторами — например, LiuGong 6614E или HAMM 3414 с кулачковым бандажом по цене 32 000 руб./смена (10 ч), либо гладковальцовый CATERPILLAR CS12GC за 30 000 руб./смена.
Укомплектуйте объект сразу всей цепочкой техники для зимних земляных работ: добавьте к катку экскаватор CATERPILLAR 320 (38 000 руб./смена) и бульдозеры CATERPILLAR D6R2 (50 000 руб./смена) или высокоточный SEM 816 с системой 3D Leica (58 000 руб./смена). Мы подадим исправные, заправленные по сезону машины точно в срок на любой объект в Москве и Московской области, обеспечим работу в высоком темпе без промерзания слоев и поможем сдать площадку технадзору с первого раза. Оставьте заявку на сайте или позвоните нашим инженерам — подберем технику под ваш грунт и проектные требования прямо сегодня!