Замена пучинистого грунта на непучинистый под фундамент

Как делать фундамент на пучинистых грунтах

Фундамент на пучинистых грунтах испытывает огромные нагрузки. Пучение грунта действует следующим образом. Промерзший грунт увеличивается в объеме и выталкивает наверх всё, что расположено над ним.

Пучение грунта может разрушить фундамент

Пучение происходит потому, что находящаяся в грунте вода увеличивается в объеме при замерзании. Чем гигроскопичнее грунт, тем больше он может впитать воды и тем сильнее будет пучение при замерзании. Но если влаги в грунте мало, то и пучение независимо от его гигроскопичности будет минимальным.

Как происходит пучение

Так как плотность воды больше чем у льда, то в процессе ее замерзания ее объем изменяется в большую сторону. Исходя из этого влага, находящаяся в почве, становится причиной расширения ее массы. Отсюда и появилось такое понятие, как силы морозного пучения, то есть – силы, влияющие на процесс расширения грунта. Сама же почва в этом случае называется пучинистой.

Полезно! Уровень расширения грунта обычно составляет 0,01. Это означает, что если верхний слой земли будет промерзать на глубину 1 м, то объем почвы увеличится на 1 см и больше.

Само морозное пучение происходит по нескольким причинам:

• Из-за глубины залегания верхнего водоносного слоя. Если вода расположена близко к поверхности, то даже при условии замены глины на гравелистый песок будет неэффективна.
• Исходя из глубины промерзания земли в холодный период в конкретном регионе.
• В зависимости от типа почвы. Больше всего воды содержится в глине и суглинках.

Исходя из состава почвы и климатических условий, выделяют пучинистые и непучинистые грунты.

Пучинистые или набухающие породы

Пучинистые основания характеризуются свойством увеличиваться в объёме при промерзании, что приводит к подъёму грунтовой поверхности и возникновении морозного пучения. Последующее оттаивание приводит к обратному эффекту – осадки грунтов. Результат – появление и развитие трещин в конструктиве фундамента и стенах здания, наклон сооружение и даже его разрушение.

Пучинистые виды пород — мелкие и пылеватые пески, суглинки, глины (с высокой влажностью к моменту промерзания).

Возведение фундаментов на таких грунтах представляет опасность, поэтому выполняется замена пучинистого грунта под фундаментом на непучинистый (крупно или среднезернистый песок, гравий, щебень).

Непучинистыми считаются грунты при их степени пучинистости ≤ 0,01, то есть при промерзании на глубину 100 см, увеличение их размеров происходит ≤ 1 см.

Заменять почву на всей глубине промерзания не всегда целесообразно, потому что из практики известно, что замерзание в нижней трети слоя незначительно и практически не приводит к пучению. Поэтому достаточно заменять только две верхние трети слоёв.

Но, правильное заключение в каждом конкретном случае может дать только квалифицированный специалист.

Если дом зимой отапливается, то достаточно, одновременно с заменой грунтов основания, засыпать дренирующим грунтом и пазухи. Это позволит надёжно защитить конструкции фундамента от боковых грунтовых воздействий. Если отопление не планируется, то засыпка выполняется снаружи и внутри.

Недопустимо устройство подушки из песка, если в пределах её высоты:

• имеется переменный уровень грунтовой воды. Подушка работает как дренаж, превращаясь в вид обычного пучинистого грунта;
• имеются грунтовые напорные воды, а фундаментная подошва выполнена на глубине выше сезонного промерзания. Под воздействием водного напора может произойти пучение песка.

Какой фундамент на пучинистых грунтах лучше строить?

Благодаря современным технологиям, которые применяются в возведении свайного фундамента, постройка зданий, учитывая при этом всем прочностные характеристики, выполняется в разы быстрее. Впрочем, вопрос о том, какой выбрать фундамент на пучинистых грунтах, все еще остается актуальным. Каждый отдельный вариант отличается, как преимуществами, так и своими недостатками. Впрочем, именно винтовые и железобетонные конструкции демонстрируют невероятную прочность и легко выдерживают оказываемые на них нагрузки.

Какой грунт относят к категории пучинистых? Пористые и содержащие много влаги. Весь процесс пучения начинается с того, что вода в почве замерзает. Вспоминаем школьную физику. Лед менее плотный, чем вода. Оттого занимает больший объем. Поэтому, чем больше влаги в почве, тем сильнее ее пучит. Представителями таких грунтов являются глина, суглинок, супесь. В них много пор. Вода через эти поры не просачивается, а задерживается. Один из объектов, где мы возводили фундамент на глине:

Компания Эндбери предполагает собственное производство металлических и железобетонных свай, поэтому о качестве составных материалов можно не волноваться. Пристальный контроль каждого отдельного этапа производства, а также использования лучших материалов, гарантирует исключительно лучший результат.

Особенности строительства на пучинистых грунтах

Пучинистые грунты – это почвенные массы, которые подвержены разрушением под воздействием низких температур. Разумеется, что это не может не оказывать разрушающее воздействие на будущие строения. Как правило, процессу разрушения в связи с низкими температурами подвержены рыхлые почвенные массы, в которых очень хорошо задерживается влага.

Перед началом строительства, необходимо исследователь почву и определить ее тип. Выделяют 5 типов почвы:

• Непучинистые. Сюда относится гравий, крупный песок, галька, а также те почвы, которые отлично фильтруют воду;
• Слабопучинистые. Наблюдаются на холмистых территориях, которые сильно увлажняются атмосферными осадками;
• Среднепучинистые. Местность с большими склонами, где очень хорошо задерживается большой объем влаги;
• Сильнопучинистые. Это заболоченная местность, где ситуация в разы усугубляется за счет воздействия грунтовых вод;
• Очень пучинистые. Это почвенные массы с чрезмерной пластичностью, которые находятся в обводненном состоянии.

Расчет интенсивности пучения

Проектирование фундаментов на пучинистых грунтах начинается с подсчета интенсивности пучения почвенных масс на участке. Необходимые меры требуются для того, чтобы определить необходимую устойчивость основания, а также нейтрализовать разрушающее воздействие процесса пучения на основание и будущее строение.

Расчет осуществляется по следующей формуле – E = (H – h)/ h:

• Е – показатель пучения;
• Н – степень промерзания почвенных масс;
• h – уровень, где начинается промерзание.

Необходимые расчеты следует провести два раза – летом и зимой.

Выбор фундамента с учетом пучения грунта

Для строительства на пучинистых территориях рассматривают следующие виды оснований:

• Свайный – винтовой или ж/б. В данном случае крайне важно определить точную глубину промерзания. Стрежни устанавливаются ниже полученной отметки. Отлично подходит такое основание для возведения, как небольших строений, так и огромных промышленных объектов, которые могут располагаться, как на водянистых, так и на заболоченных участках;
• Столбчатый фундамент. Применяется исключительно для легких и очень легких построек, преимущественно хозяйственного назначения. Как правило, используется для этих целей мелкозагубленный ленточный фундамент под пучинистые грунты. Для жилого строительства такой вариант не подходит;
• Бетонный ленточный фундамент на пучинистых грунтах. Заглубляется ниже того уровня, где начинает промерзать грунт. Отличается небольшими затратами на возведение в сравнении с плитой. Применять его стоит очень осторожно. Крайне важно предварительно рассчитать абсолютно все возможные нагрузки. Только так удается исключить пучение грунта или снизить его до минимального уровня.

Винтовые и забивные сваи: какие лучше?

Основное преимущество свайных фундаментов заключается в том, что они позволяют возводить здания даже на той местности, где, казалось бы, сделать это просто невозможно. Конечно, незаглубенный ленточный фундамент на пучинистых грунтах или монолитный тип фундамента все еще востребован в строительстве, но ошибочно полагать, что здания на сваях менее устойчивы. К тому же, обустройство дома и даже огромного промышленного объекта, с использованием таких конструкций обойдется в разы дешевле. Плюс ко всему, выполнить все необходимые работы можно всего за один день.

Преимущества винтовых свай

Винтовые стержни выполнены в виде труб, которые производятся из стали. Имеют очень острый конус с лопастями, благодаря чему они могут легко ввинчиваться практически в любую почву. Исключением является только горная порода. Лопасти позволяют ускорить процесс сверления, а также способствуют уплотнению почвенных масс. Отличительная черта такого варианта – надежная фиксация элемента без дополнительных вмешательств. Возможно это благодаря тому, что в момент ввинчивания, никаких пустот вокруг установленных элементов не образовывается. Если доверить такую работу профессионалам, винтовые элементы продемонстрируют невероятную прочность.

К основным достоинствам винтовых свай можно отнести следующее:

• Простой монтаж;
• Доступная стоимость;
• Большой эксплуатационный период свай. Если была выполнена качественная обработка свай с использованием специальных составов, которые защищают сталь от возникновения коррозии, винтовые стержни смогут прослужить до 100 лет;
• Скорость монтажа. Достаточно одного дня, чтобы установить все необходимые элементы;
• Не требуется остановка процесса постройки для выполнения дополнительных работ. При ввинчивании свай, никаких пустот вокруг этих элементов не образовывается, поэтому можно сразу приступать к следующему этапу строительства;
• Выполнять работы можно в любое время года.

Преимущество забивных железобетонных свай

Железобетонные элементы способны создать очень прочную и надежную опору, которая защитит будущее строение от любых неприятностей. Устанавливаются железобетонные конструкции с помощью специальной техники, за счет чего они входят в почву без каких-либо трудностей. Отличительная особенность данного варианта заключается в том, что во время установки таких свай, поверхностный слой почвы не разрушается. Это значит, что тратить время и средства на вывоз строительного мусора не понадобится. Интересно, что одна такая свая способна выдержать колоссальные нагрузки – до 10 тонн веса. Благодаря этому, сомневаться в их прочности и выносливости не приходится.

К основным достоинствам таких свай можно отнести следующее:

• Невероятная несущая способность. Она в разы выше, чем у винтовых свай, так как всего один элемент способен выдержать колоссальную нагрузку – до 10 тонн;
• Здания, возведенные на ж/б сваях способы стоять столетия;
• Фундамент под пучинистые грунты на данных сваях обходится в разы дешевле, чем заливка монолитного фундамента;
• Если речь идет о небольшом строении, то возвести свайное поле можно буквально за один день;
• Применять ж/б стержни можно на любых типах грунта. Исключение – горная порода;
• Нет привязки к времени года. Возводить фундамент можно, как летом, так и зимой;
• Ж/б сваи не подвержены воздействию коррозии;
• Благодаря использованию специальной техники, такие сваи входят в поверхность, словно гвозди, а глубина достигает ниже отметки промерзания. Благодаря этому, в разы увеличивается устойчивость будущего строения.

Как снизить пучение грунта?

Когда строительство осуществляется на пучинистых грунтах, стоит рассматривать такой фундамент, для которого такой разрушающий процесс не будет представлять опасности. Впрочем, можно воспользоваться и альтернативным вариантом, а именно провести ряд особых мероприятий, которые будут направлены на снижение вспучивание грунта. К таким действиям можно отнести следующее:

• Заменить грунт на песок крупной фракции. Это эффективный, но очень трудоемкий процесс. Требуется не только вырыть глубокий котлован, но и закупить большое количество подходящего грунта. В итоге все выльется в очень большие затраты;
• Возвести ленточный фундамент ниже уровня промерзания грунта. Впрочем, процессы вспучивания все еще будут оказывать свое негативное воздействие, хоть в данном случае это будет наблюдаться только на боковые поверхности фундамента. Чтобы полностью исключить пагубное воздействие, потребуется хорошо утеплить основу дома. Разумеется, что это тоже повлечет за собой дополнительные расходы;
• Организовать отвод воды от дома. Делается это методом оборудования дренажной системы. Чтобы сделать это, необходимо будет изготовить отмостки и ливневую канализацию. Как и в случае с двумя предыдущими вариантами, это тоже станет причиной дополнительных трат.

Как видим, мероприятия по предотвращению пучинистости грунта требуют дополнительных затрат, что в свою очередь и растянет период строительства. Именно поэтому, лучше всего воспользоваться таким фундаментом, для которого процессы промерзания грунта не будут играть никакой роли.

Компания «Эндбери» занимается производством и установкой надежных свай, которые идеально подойдут для каждого отдельного объекта. Клиентам предлагается лучшее качество изделий, а также их установка с учетом всех требований в самые сжатые сроки.

Заключение

Сегодня винтовые и железобетонные сваи считаются более надежным вариантом для создания прочного основания под будущее здание. Впрочем, выбирая из этих двух вариантов, большинство специалистов отдают свое предпочтение именно второму. Несмотря на то, что железобетонные сваи сопровождаются дополнительными расходами, в итоге они способы обеспечить большую несущую способность. С их помощью можно возводить не только небольшие строения, но и многоэтажные здания, которые оказывают на почву очень большую нагрузку. Именно по этой причине ж/б сваи применяются и для возведения больших промышленных объектов.

Как правильно заложить фундамент на пучинистом грунте?

При возведении фундамента на пучинистом грунте, необходимо учитывать постоянные и временные воздействия на почву. В зимний период почва влияет на грунт с удвоенной силой, а связано это с пучением. Современные технологии позволяют обойти пучение, и возвести надёжное основание.

Пучинистый грунт, его свойства и особенности

Пучение грунта — это увеличение объема почвы при переходе из талого состояния в мерзлое и резкое уменьшение объема при таянии мерзлой почвы. Пучение зависит от состава грунта, уровня грунтовых вод и пористости почвы. При замерзании вода в почве увеличивается на 10-14 %, грунт пучинится и может поднять здание.

К пучинистым грунтам относят мелкие и пылеватые пески, все виды мягкопластичных почв (супеси, суглинки). Уровень грунтовых вод открыто влияет на пучинистость почвы. Если вода находится ближе к поверхности, то воздействие пучинистых сил на строение в 2-3 раза сильнее. Чем мельче структура почвы, тем быстрее грунт станет влажным.

Фундамент, заложенный на уровне промерзания грунта, может сильно пострадать. Даже при значительном весе постройки, она может подняться при пучении почвы. В момент оттаивания почвы грунт опускается, и конструкция неравномерно проседает. Стены начинают перекашиваться, а через 5-7 лет основа фундамента придет в полное несоответствие строительным нормам.

Способы борьбы с пучением грунта

1. Замена пучинистого грунта. Данный способ самый эффективный. При заложении фундамента грунт на глубину 50-70 см убирается, а на его место засыпают щебень и песчаную подушку.
2. Удаление влаги с почвы. Для ограждения грунта от обильных осадков по всему периметру фундамента конструируют отмостку. Ширина отмостки должна быть шире обратной засыпки, чтобы вода не проникала под фундамент.
3. Утепление грунта. Для борьбы с пучением можно утеплить грунт возле фундамента. Если грунт промерзает на 1,5 метра, то и утепляют полосой шириной 1,5 метра вокруг периметра дома.

Варианты заложения фундамента на пучинистом грунте

При выборе фундамента необходимо учитывать силы воздействия грунта, рассчитать массу здания, чтобы фундамент не треснул.

1. Ленточный заглубленный фундамент на пучинистых почвах используют редко. Глубина закладки такого фундамента не должна быть выше 1,5 метра, иначе силы пучения будут напрямую действовать на основу. Данный тип фундамента закладывают под тяжёлыми каменными и кирпичными домами. Если строение предполагает использование бетонных блоков и дерева, то заглубленный ленточный фундамент на пучинистой почве может повести себя непредсказуемо, например, поднятие здания и перекашивание стен.
2. Мелкозаглубленный ленточный фундамент широко применяется на пучинистых почвах, так как закладывается выше глубины промерзания. Данный тип подходит для домов из бруса, бревна и бетонных блоков. Монтирование такого фундамента производят в промерзающем слое грунта. Этот фундамент отличается высокой надежностью и прочностью для зданий с небольшим весом.
3. Свайных фундамент на пучинистом грунте применяют, если глубина промерзания почвы не более 1,5 метра, и используется каркасный тип остова. Величина свай составляет от 3 до 4 метров. Такой фундамент является устойчивым основанием, но для его закладки потребуется специальная техника. В частном строительстве используют винтовые сваи, которые вкручиваются в грунт.
4. Столбчатый фундамент оптимален для пучинистого грунта. Его простота закладки и экономичность являются главными критериями выбора. Закладывают столбчатый фундамент в промерзающем слое грунта, используя столбы. Расстояние между столбами не должно превышать 2 метров.

Используя в качестве столбов железобетонные конструкции можно производить закладку основания на грунт:

• с высоким уровнем влаги;
• сырой и сильно увлажненный;
• заболоченный.

Осадка фундамента

Осаждению здания может способствовать неравномерное распределение нагрузки на основание. Если в одной части дома глухие стены, а в другой только арочные, то вес давит на фундамент с разной силой, в основании появляются трещины, а конструкция перекашивается.

Некоторые особенности возведения здания также влияют на осадку. Часть дома, выстроенная летом, просядет меньше части, достроенной зимой. Чтобы избежать неравномерной осадки, здание лучше строить в одно время года, или зимой использовать легкие виды материалов.

Строительство на пучинистом грунте — процесс сложный, не допускающий ошибок. Соблюдение мер по защите от действия пучинистых сил сохранит здание от разрушения и перекашивания конструкции.

Варианты исправления

Из-за высокой силы пучения промерзшая земля может поднять крупное сооружение. Чтобы предупредить деформацию фундамента, надо минимизировать возможность расширения основания. Существуют методы, которые позволяют превратить проблемный грунт в непучинистый.

Изоляция

Процедура защищает фундамент от разрушительного воздействия воды, создает между почвой и бетоном промежуточный ярус. Из-за дополнительной конструкции ухудшается сцепление, грунт соскальзывает с поверхности основы, что снижает давление и уменьшает пучение.

Неутепленный цоколь – хороший проводник холода от фундамента в почву. Утеплительный материал укладывают вокруг и под основой. Ширина сырья должна совпадать с уровнем промерзания грунта. Вариант подходит для невысоких дачных домиков и легких хозяйственных строений. В коттеджах цокольный этаж тщательно утепляют, иначе конструкцию после замерзания поведет.

Дренаж

Система водоотвода уменьшает негативное влияние близко пролегающих подземных источников. Дренаж поможет не только снизить содержание влаги в почве, но и частично перенаправить жидкость. Трубы монтируют на уровне глубины заливки фундамента. Конструкция должна быть в пределах утепления, иначе после промерзания разорвет сооружение.

На расстоянии 50 см от основания выкапывают канаву, в которую под углом кладут трубу с перфорацией. Нижнюю часть выводят за пределы строения, в отдельный колодец. Яму засыпают крупным песком. Дренажные отверстия в скважине можно выполнить на расстоянии 2 м друг от друга. Процедура улучшит отток жидкости, уменьшая промерзание в холода.

Увеличение веса

Массивное строение оказывает давление на почву, что приводит к уплотнению. Чем тяжелее конструкция, тем меньше проявляются признаки пучинистого грунта. За счет замены строительных материалов здание надежно стоит, не двигается от промерзания и оттаивания земли. К минусам метода относят хлопотность способа и удорожание возведения.

Плитный и конический фундамент

Для больших и многоэтажных сооружений уместно создание монолитного основания. Конструкцию закапывают в землю, а сверху начинают возводить цоколь со стенами. Морозное пучение давит на плиту, толщина которой 20 см. Грунт приподнимается зимой и возвращается в исходное положение весной. За счет массивности движения не оказывают негативного влияния на фундамент. К минусам способа относят большие финансовые затраты.

Основа конической формы помогает минимизировать нагрузку в холода. Конструкцию в виде усеченной геометрической фигуры с верхним сужением устанавливают ниже линии промерзания. В морозы затвердевшая земля поднимается, но из-за плохого сцепления с фундаментом осыпается. Технология защищает сооружение от искривления стен и растрескивания бетонных заливок.

Замена грунта

Трудоемкий и хлопотный метод позволяет полностью минимизировать проблему, сделав грунт непучинистым. Под основание вырывают котлован, глубина которого должна быть ниже уровня промерзания. Остатки земли вывозят, а яму заполняют сырьем с низким сцеплением. В качестве засыпки можно использовать

• крупный песок;
• гальку;
• щебень;
• осколки скальных пород.

Материал укладывают слоями, плотно утрамбовывают и проливают водой. Метод обеспечивает отличные несущие характеристики, не задерживает влагу и не промерзает. Вокруг строения обустраивают дренажную систему, которая создает двойную защиту от поступления жидкости. Технология подойдет при возведении невысоких домов и хозяйственных построек.

Толщина проблемной части не должна превышать 2 м. Если пучинистый грунт расположен на глубине более 2,5 м, то придется перераспределить нагрузку. Перед процедурой проводят точные расчеты участка в вертикальной и горизонтальной плоскости. Неравномерная просадка дома грозит разрушением конструкции.

Термическое усиление

Если почву не относят к непучинистым типам, то улучшить характеристики поможет усиление. Технологию используют для укрепления фундамента на глубину в 15 м. В землю монтируют трубы или выкапывают скважины. В отверстия нагнетают горячий воздух, температура которого в пределах 600 С.

После воздействия жара участок твердеет, теряет влагопоглощающие и выталкивающие свойства. Проблемная поверхность готова к возведению сооружения. Усиление по расходам обходится в 2 раза дешевле, чем полная замена грунта на гравий или песок.

Силикатизация

Близкое расположение подземных вод делает участок непригодным к строительству. Стабилизация помогает увеличить прочность и уменьшает сжимаемость, не нарушая структуры покрова. Чтобы укрепить грунт, в землю нагнетают химическое вещество.

Для пылеватых видов используют однорастворную силикатизацию. В почву подают жидкое стекло, которое смешали с фосфорной или серной кислотой. В результате реакции возникает гель, заполняющий, обволакивающий поры. После застывания участок становится более твердым и стабильным. На поверхности разрешают возводить здания и крупные конструкции. Двухрастворная силикатизация – скоростная технология подготовки места застройки, проходящая в 2 этапа. Вначале в грунт нагнетают стекло жидкое, потом – хлористый кальций. Из-за химической реакции появляется гель кремниевой кислоты. Активное затвердение проходит в течение 24 часов, но полностью завершается через 2 месяца.

Силикатизация позволяет укрепить пучинистый грунт в большом радиусе от начальной точки. При процедуре не нужно использовать сложное оборудование. Метод помогает улучшить несущую способность почвы под основаниями строений и усилит котлованные откосы. Минус технологии – высокая стоимость химических реактивов .

Столбчатые фундаменты: преимущества и типы

На пучинистых землях также актуальны столбчатые основы. Их строительство обеспечит некоторые преимущества для собственников дач и загородных наделов:

• недорогая себестоимость материалов и быстрое проведение работ;
• использование готовых плит, которые исключают ручные мероприятия;
• сокращение сечения столбиков, что позволит сооружать экономичные монолитные конструкции.

На отечественном пространстве популярны 2 вида столбчатых подложек – мелкозаглубленные и ростверковые.

Основания малой закладки

Фундаментальные конструкции мелкого заложения изготавливают из монолитных ЖБИ либо сборных изделий. Столбы с неглубокой закладкой предусматривают:

1. Выкапывание котлована глубиной до уровня промерзания.
2. Просыпку песчаной подушки высотой 50 см.
3. Погружение бетонного блока на глубину 10 см.
4. Размещение гидроизоляции – оклейка рубероидом или обмазка мастикой.
5. Укладку второго бетонного блока.
6. Выполнение стяжки из цемента толщиной 5 см.

По бокам опорного элемента обустраивается отмостка из бетонного теста, плотно прилегающая к нему. Мероприятие исключает уклон столбов.

Фундаменты из сборных плит

Конструктив сборного плиточного основания заключается в использовании следующих техник:

1. Разметки территории, выкапывания котлована.
2. Формирования песчаной подложки высотой 15 см.
3. Накладки друг на друга блоков, их связку цементным раствором.
4. Гидроизоляцию элементов путем оклейки.
5. Покрытие материала бетонным блоком и замазку цементом.

Сооружение возвышается над землей на 45 см.

Обустройство фундамента с ростверком

Ростверк необходим, чтобы соблюсти устойчивость опор на пучинистых почвах и создать подпорку для стен строения. Ростверки формируют после подгонки столбов по горизонтали из бетонных блоков с размерами 118х80х30 см и 88х50х58 см. Само ростверковое изделие имеет параметры 246х25х20 см.
Перемычки конструкции обвязываются арматурным прутом. Впоследствии элемент располагают на монолитном поясе с армирующими штырями.
Устройство всех типов столбчатого фундамента предусматривает выкапывание траншей ниже уровня промерзания земли, послойную засыпку и уплотнение каждого слоя.
Фундаменты, выстроенные на грунтах со вспучиванием – процесс, требующий финансовых затрат. При строительстве рекомендуют учитывать силы пучения, возводить одноэтажные здания без подвалов. Немного сократить расходы поможет алгоритм самостоятельных работ, указанный выше.

Расчет интенсивности пучения на участке

Чтобы произвести расчет степени пучения грунта на стройплощадке своими руками, необходимо воспользоваться формулой: E = ( H — h ) / h , в которой:

• Е – отвечает степени пучинистости грунта;
• h – высоте грунтового массива до замерзания;
• H – высоте грунтового массива после промерзания.

Чтобы сделать расчет степени, необходимо сделать соответствующие замеры в летнее и зимнее время. Пучинистой можно считать почву, высота которой изменилась на 1 см при промерзании на 1 м. С этом случае «Е» будет равняться коэффициенту 0.01.

Процессам пучения больше подвержены грунты, в которых есть большое содержание влаги. Она при замерзании расширяется до состояния льда и тем самым поднимает уровень грунта. Пучинистыми считаются: глинистые почвы, суглинки и супеси. Глина, из-за наличия большого количества пор, хорошо удерживает воду.

Что такое пучинистый грунт и чем он опасен? (видео)

Как снять воздействие пучения на грунт?

Существуют простые способы снять пучение вокруг фундамента своими руками:

1. Замена слоя грунта под и вокруг основания на непучинистый слой.
2. Закладка фундамента на грунтовый массив ниже слоя промерзания.
3. Утепление конструкции для предотвращения замерзания грунта.
4. Водоотвод.

Первый способ – самый трудоемкий. Для этого необходимо вырыть котлован под фундамент, глубиною ниже уровня замерзания земли, пучинистый грунт вывезти, а на его место засыпать сильно утрамбованный песок.

Он показывает высокую несущею способность и не удерживает влагу. Большой объем земельных работ делает его наименее популярным, хотя он и является эффективным способом побороть пучение. Эта техника эффективна для заложения малоэтажных зданий, мелкого заглубления, например, сарая.

Особенностью второго способа является снятие влияния пучения на подошву фундамента, но его сохранение при воздействии на стенки основания. В среднем боковое давление на стенки составляет 5 т/1 м 2 . С его помощью можно возводить дома из кирпича.

Третий способ позволяет сделать незаглубленный фундамент под частный дом своими руками в условиях пучения. Суть метода заключается в заложении утеплителя по периметру фундамента на всю его глубину. Расчет материала делается так: если его высота равна 1 м, то и ширина утеплителя должна составлять 1 м.

Чтобы сделать отвод воды вокруг дома или сарая, нужно построить дренаж. Он представляет собой канаву на расстоянии 50 см от постройки, глубина которой такая же, как уровень заложения конструкции. В дренажную траншею укладывают перфорированную трубу под техническим уклоном и оборачивают ее в геотекстиль, а затем заполняют гравием и песком крупной фракции.

Ниже — рассмотрим типы оснований, которые могут применяться на почве, склонной к пучению.

Борьба с пучением при помощи инженерно-мелиоративных методов

• Приподнятие уровня строительной площадки благодаря способу отсыпки среднего или крупного песка из непучинистых грунтов. Данный способ поможет сократить глубину возможного промерзания склонной к вспучиванию земли.
• Глубинный дренаж. Данный метод малоэффективен, если подвальное помещение отсутствует. Его нельзя назвать крайне доступным, но именно этот способ позволит избежать подтопления или деформационных вмешательств при наличии цокольного этажа или погреба, которым нужно утепление.
• Уплотнение тяжелой трамбовкой, снижающей пористость грунта. Для индивидуального строительства этот способ является довольно трудоемким и достаточно дорогим, поскольку требует применения мощных механизмов и оборудования.

Пучинистый грунт: особенности и выбор фундамента

В своём большинстве глинистые почвы (суглинки, супеси) пучинистые. Они отличаются высоким содержанием влаги, замерзание которой приводит к расширению («вспучиванию») грунтов и поднятию возведённых над ними зданий. В летний период превращение льда в воду приводит к оседанию несущих конструкций, причём тяжёлые постройки могут от таких коварных процессов полностью разрушиться.

Выходов из этой ситуации несколько:

• Заложить основание здания ниже уровня промерзания грунта.
• Заменить грунт под основанием и вокруг его на непучинистый.
• Утеплить фундамент (пенопластом и т.п.).
• Построить качественный дренаж.

Однако, заложив фундамент на большую глубину, нельзя быть уверенным в его стойкости. Морозное пучение воздействует на основание по-разному. И хотя воздействие на подошву станет минимальным, всё же сохраняется боковое давление (до 5т/м 2 ). Обмерзание стенок способствует сильному контакту с землёй, сезонное перемещение которой сказывается на состоянии фундамента. Для тяжёлых домов это малозаметно, а вот у лёгких конструкций такие негативные явления видны.

Остальные способы противодействия сложным грунтам являются или достаточно трудоёмкими, или неэффективными.

Выполняя проектирование и выбирая тип фундаментов зданий на пучинистых почвах, необходимо провести на месте из строительства геолого-геодезические изыскания. Их результатом будет информация о глубине промерзания грунта, его виде (составе), а также уровне грунтовых вод.

Применение в такой почве мощных ленточных фундаментов глубокого заложения в индивидуальном или дачном строительстве нерационально. Небольшая нагрузка от зданий позволяет использовать для этих целей мелкозаглубленный фундамент на пучинистом грунте (мелкого заложения).

Как своими силами определить степень пучинистости грунта

Явление пучинистости грунта, возникающее вследствие его морозного пучения (увеличение в объеме при замерзании массы грунта, насыщенной водой) – очень распространено и опасно для фундаментов малоэтажных домов и коттеджей. Подвержены этому явлению практически все грунты, залегающие на территории нашей страны при их зимнем промерзании: влажные и влагонасыщенные пылеватые, мелкопесчаные и глинистые грунты (глины, суглинки, супеси). Различается только степень пучинистости различных грунтов.

Для чего застройщику необходимо знать, какую степень пучинистости имеют грунты на его участке? Это очень важно перед началом строительства малоэтажного дома, так как от этого зависит выбор такого типа фундамента (ленточного, столбчатого, свайного или плитного), который бы максимально был приспособлен к грунтовым и геологическим условиям данной строительной площадки.

Если недооценить опасность этого явления и заложить неподходящий фундамент, то из-за малого веса малоэтажного дома, силы морозного пучения (нормальные и касательные), могут буквально вытолкнуть его на поверхность, что повлечет за собой неравномерную деформацию фундамента, а вместе с ним и всего сооружения.

Итак, по степени пучинистости грунты делятся на:

• непучинистые – пучение практически отсутствует;
• слабопучинистые – пучение от 1 до 4%;
• среднепучинистые – пучение от 4 до 7%;
• сильнопучинистые – пучение от 7 до 10%;
• чрезмернопучинистые – пучение более 10%

Данные проценты означают, что, например, при глубине промерзания 1,4м, для среднепучинистого грунта (берем худший вариант) пучение составит:
1,4 х 7/100=0,098 м, т.е. 9,8 см.

Определение степени пучинистости грунтов

Определение степени пучинистости грунтов можно производить:

• по их физическим характеристикам (по результатам лабораторных испытаний);

• самостоятельно

Определение степени пучинистости грунтов по их физическим характеристикам

В том случае, если у застройщика на руках есть данные лабораторных испытаний образцов грунта, взятые с участка застройки, в которых расписаны гранулометрический (зерновой) состав песчаных и крупнообломочных грунтов и степень их влажности, а также число пластичности J_p и показатель текучести J_L глинистых грунтов, то определить степень пучинистости грунта можно по следующей таблице:

Деформации пучения или относительное морозное пучение при глубине промерзания 1,5 метра

Песок гравелистый, крупный и средней крупности с содержанием частиц размером до 0,05мм(песчаных мелких и тонких) до 2% независимо от влажности;

Песок гравелистый, крупный и средней крупности с содержанием частиц размером до 0,05мм (песчаных мелких и тонких) до 15% при S_r ≤ 0,5 (маловлажные);

Песок мелкий с содержанием частиц размером менее 0,05мм (пылеватых и глинистых) до 2% при S_r ≤ 0,5 (маловлажный);

Крупнообломочные грунты с заполнением (глинистым, песком мелким и пылеватым) до 10%

Глинистые при 0 ≤ J_L ≤ 0,25 (полутвердые суглинки и глины; пластичные супеси);

Супесь легкая крупная маловлажная (пучение 1÷2%);

Супесь легкая крупная влажная (пучение 2÷4%);

Супесь пылеватая маловлажная;

Супесь легкая маловлажная;

Суглинок тяжелый пылеватый маловлажный;

Песок гравелистый, крупный и средний с содержанием частиц размером менее 0,05мм (пылеватых и глинистых) до 15% влажный и насыщенный водой;

Песок мелкий с содержание частиц размером менее 0,05мм (пылеватых и глинистых) до 2% влажный и насыщенный водой;

Песок мелкий с содержанием частиц размером менее 0,05мм (пылеватых и глинистых) от 2% до 15% маловлажный (пучение 1÷2%) и влажный (пучение 2÷4%);

Песок пылеватый при S_r ≤ 0,5 (маловлажный);

Крупнообломочные грунты с заполнением (глинистым, песком мелким и пылеватым) от 10 до 30%

Супесь легкая влажная и насыщенная водой;

Супесь тяжелая пылеватая маловлажная;

Суглинок легкий пылеватый маловлажный.

Песок пылеватый и мелкий при 0,8

Крупнообломочные с заполнителем (глинистым, песком мелким и пылеватым) более 30% по массе

Глинистые при J_L > 0,5 (мягкопластичные и текучепластичные глины и суглинки и пластичные супеси);

Супесь пылеватая (влажная и насыщенная водой);

Супесь тяжелая пылеватая (влажная);

Суглинок легкий пылеватый (влажный);

Суглинок тяжелый пылеватый (влажный и насыщенный водой)

Песок пылеватый и мелкий при S_r > 0,95 (насыщенный водой)

Глинистые при J_L > 1,0 (текучие суглинки и глины и текучие супеси);

Суглинок легкий пылеватый (насыщенный водой);

Супесь тяжелая пылеватая (насыщенная водой)

Определение степени пучинистости грунтов самостоятельно

Для самостоятельного определения степени пучинистости грунта на строительном участке, необходимо знать следующие данные:

• уровень подземных (грунтовых) вод на участке;

• глубину промерзания грунта в районе строительства.

Как определить состав грунта самостоятельно при отсутствии геологии смотрите в материале “Как своими силами определить состав грунта“.

Почему так важно знать состав грунта на участке? Как уже говорилось выше, на территории нашей страны в основном залегают грунты, в той или иной степени склонные к морозному пучению: глинистые грунты – глины, суглинки, супеси, а также песчаные грунты – пески различной крупности (гравелистые, крупные, средней крупности, мелкие и пылеватые).

Так как в большинстве из этих грунтов – значительное содержание пылеватых и глинистых частиц, то они хорошо связывают воду, насыщаются ею. Насыщенный водой грунт при замерзании зимой значительно расширяется, увеличивается в объеме, что приводит к его неравномерному поднятию, “вспучиванию”.

Именно это явление и получило название “морозное пучение грунта”. Возникает оно, как правило, во влагонасыщенных и влажных пылеватых, мелкопесчаных и глинистых грунтах (супесях, суглинках, глинах).

Способствует этому и так называемая “капиллярная активность” – способность различных, особенно глинистых и мелкопесчаных грунтов подтягивать воду со значительных глубин на поверхность, которая очень зависит от количества пылеватых частиц в составе этих грунтов: чем больше пылеватых частиц, тем больше активность.

«Благодаря» капиллярному эффекту, глинистые и мелкопесчаные грунты способны подтягивать воду от уровня залегания грунтовых вод (УГВ) ближе к поверхности земли на следующие величины:

• глины – на 4 ÷ 5 метров;
• суглинки – на 2 ÷ 3,5 метра;
• супеси – на 1,5 ÷ 2 метра;
• пески пылеватые – на 0,7 ÷ 1,2 метра.

Степень пучинистости глинистых и песчаных грунтов зависит от следующих характеристик:

• у глинистых грунтов (супесь, суглинок, глина) – от показателя текучести J_L, а также от глубины залегания уровня подземных (грунтовых) вод, вернее, от разницы уровня грунтовых вод и глубины промерзания грунтов;

• у песчаных грунтов – от глубины залегания уровня грунтовых вод, а также от степени насыщения водой;

Следует отметить, что в крупнообломочных грунтах (щебне, гравии и гальке), а также в песках крупнозернистых, крупных и средней крупности, не содержащих глинистых и пылеватых частиц или содержащих их крайне мало (до 2%), капиллярная активность практически отсутствует.

А это значит, что вода выше уровня грунтовых вод (УГВ) не поднимается. Такие грунты остаются влажными строго на уровне УГВ и считаются непучинистыми.

Как определить показатель текучести J_L глинистых грунтов самостоятельно

Как определить уровень грунтовых вод (УГВ) на участке самостоятельно

Определить уровень грунтовых вод на своем участке можно самостоятельно. Для этого потребуются следующие инструменты:

• садовый бур длиной не менее 2-х метров;
• ложковый бур, позволяющий пробурить отверстие на глубину не менее 5-ти метров;
• прут достаточной длины для измерения УГВ.

Для того чтобы определить уровень грунтовых вод (УГВ) на участке строительства, вначале необходимо садовым буром пробурить шурф глубиной около 2 метров. Если, по истечению одних суток, вода в шурфе не появится, то ложковым буром необходимо пробурить скважину ещё примерно на 1,5 ÷2 метра. После того, как вода появится в скважине, замеряют прутом или обычной планкой, на которой заранее нанесены отметки в сантиметрах, расстояние от поверхности грунта до УГВ.

Зависимость степени пучинистости грунтов от их глубины промерзания и уровня залегания грунтовых вод (УГВ)

Как уже говорилось выше, глинистые и песчаные грунты, «благодаря» капиллярному эффекту, способны подтягивать воду с различных глубин на поверхность земли. Именно эта способность определяет их степень пучинистости в зависимости от разницы уровня грунтовых вод и глубины промерзания грунтов.

Непучинистые грунты

Непучинистыми грунтами являются грунты, если глубина промерзания грунтов находится выше уровня грунтовых вод (УГВ) на следующую величину:

• для мелких песков – на 0,75м и более;
• для пылеватых песков – на 1,0 и более;
• для супесей – на 1,5м и более;
• для суглинков – на 2,5м и более;
• для глин – на 3,0м и более.

Слабопучинистые грунты

Слабопучинистыми грунтами являются грунты, если глубина промерзания грунтов находится выше уровня грунтовых вод (УГВ) на следующую величину:

• для мелких песков – на 0,5 ÷ 0,75м;
• для пылеватых песков – на 0,75 ÷ 1м;
• для супесей – на 1 ÷1,5м;
• для суглинков – на 1,5 ÷ 2,5м;
• для глин – на 2,0 ÷ 3,0м.

Среднепучинистые грунты

Среднепучинистыми грунтами являются грунты, если глубина промерзания грунтов находится выше уровня грунтовых вод (УГВ) на следующую величину:

• для мелких песков – на 0,5 и менее;
• для пылеватых песков – на 0,5 ÷ 0,75м;
• для супесей – на 0,75 ÷ 1,0м;
• для суглинков – на 1,0 ÷ 1,5м;
• для глин – на 1,5 ÷ 2,0м.

Сильнопучинистые грунты

Сильнопучинистыми грунтами являются грунты, если глубина промерзания грунтов находится выше уровня грунтовых вод (УГВ) на следующую величину:

• для пылеватых песков – на 0,5 и менее;
• для супесей – на 0,75м и менее;
• для суглинков – на 1,0м и менее;
• для глин – на 1,5м и менее.

Пример:

Уровень грунтовых вод (УГВ) – 3,2 метра от поверхности земли;

Глубина промерзания грунта – 1,2м

3,2 – 1,2 = 2,0м – суглинок слабопучинистый.

Зависимость степени пучинистости глинистых и песчаных грунтов от показателя текучести (для глинистых грунтов), глубины промерзания и уровня залегания грунтовых вод (УГВ)

Сведем данные, полученные ранее при определении степени пучинистости грунтов в одну таблицу:

Степень пучинистости грунта

Z – разность между уровнем грунтовых вод (УГВ) и глубиной промерзания грунта.

В том случае, если степень пучинистости глинистого грунта, установленной по показателю J_L (лабораторно или визуально) отличается от установленной по показателю Z, принимается тот вариант, где степень пучинистости грунта больше (берется худший вариант).