Как определить, пучинистый грунт или нет

Пучинистый грунт: что это такое

Пучение — процесс увеличения объемов грунта в процессе его промерзания. Такая особенность объясняется присутствием большого количества влаги. При замерзании жидкость кристаллизуется, что существенно отображается на объеме почвы.

В случае присутствия в грунте чрезмерного количества влаги — пучение неизбежно. К такой разновидности относятся грунты с преобладанием в их составе глинистых составляющих: суглинков, супесей и глин. Некоторые типы почв лишь слегка поддаются процессам пучения, а другие слишком заметно подвергаются этому воздействию.

Строители рекомендуют осуществлять заглубление фундамента в пучинистых грунтах, ниже уровня промерзания. Только в таком случае риск его разрушения в процессе эксплуатации постройки сводится к минимуму. Интенсивность и параметры глубины промерзания почвы определяются следующими параметрами в пределах каждого отдельного региона:

• длительность холодов;
• количество дней с минусовой температурой;
• объем снега и толщина его покрова;
• время выпадения твердых и жидких осадков относительно сезона; вид грунта, а также его состав;
• показатели влажности;
• растительность и экспозиция участка;
• наличие грунтовых вод и их уровень;
• рельеф территории.

Для самостоятельных подсчетов пучинистости земли стоит использовать формулу Е = (H-h)/h. Символ «h» — является высотой почвы до замерзания, а «Н» — высота грунтового массива после замерзания. По этой формуле можно вычислить внутренние изменения в объемах земли после ее замерзания. В случае превышения показателя в 0,01, почва относится к числу пучинистых. Другими словами: при промерзании почвы вглубь на 1 м, грунт вырастает на 1 см.

Классификация

Классификация грунтов по типу вспучивания делит виды на несколько подгрупп. К пучинистым относятся:

1. Чрезмерно или очень пучинистые.
2. Сильно пучинистые.
3. Средней степени.
4. Слабой степени.

И отдельно стоят непучинистые грунты.

Последнее определение можно назвать чисто условным, потому что нет такой земли, которая бы не промерзала и не взбухала. Все зависит от влажности почвы и от температуры ее охлаждения. Конечно, можно сказать, что чисто каменный грунт вспучиваться не будет. Но такая разновидность встречается в местах проживания людей крайне редко. Обычно это горы.

То есть, получается так, что тип земли не сильно влияет на морозное пучение. Главными причинами выступают влажность почвы и температура воздуха. Поэтому вопрос, как определить, какие грунты пучинистые, а какие нет, ставится неправильно. Все они в какой-то степени могут вспучиваться.

Какими методами предотвращают влияние пучения почвы?

Эффект пучения почвы вполне преодолим, д ля этого используются некоторые строительные приемы, которые сейчас будут перечислены:

• Основание бетонного фундамента выполняется расширенным, в форме трапеции. Помимо повышенной устойчивости, снижается влияние на такой фундамент касательных сил пучения.
• Стенки траншеи в случае использования заглубленного и мелкозаглубленного фундамента обкладываются гидроизоляционным материалом. Это изолирует фундаментные стенки от прилегающего грунта.
• Ширину фундамента увеличивают. За счет этого пучинистость почвы нивелируется.
• Снизу и сбоку фундамента производят замену пучинистого грунта. Выполняют песчаную или гравийную засыпку.
• Прокладка теплоизоляции по внешнему периметру строения. Под теплоизоляционным слоем почва не промерзает в зимний период, поэтому пучинистость грунта не проявляется.
• Фундамент заглубляют настолько, чтобы он не был подвержен влиянию замерзшего грунта. Однако это влечет за собой перерасход стройматериалов.

Столбчатый фундамент на пучинистых грунтах

Основание столбчатого типа предполагает закладку столбов на глубину, расположенную ниже уровня промерзания почвы.

Для этого используются преимущественно железобетонные столбы. Также в виде опор могут применяться металлические и асбестоцементные трубы, заполненные внутри бетонным раствором. В нижней части опор обычно крепится якорный элемент в виде площадки. Это гарантирует дополнительную устойчивость и фиксацию опор в почве.

Столбы закапывают в землю, после чего устанавливается опалубка и происходит заливка бетонного фундамента, связывающего все опоры между собой бетонной лентой. Обязательно используется металлическая арматура, которая перевязывается стальной проволокой. Высота столбчатого фундамента может быть различной. Бетонная лента может идти поверх уровня почвы, либо быть заглубленной в нее.

Обустройство ленточного фундамента

Ленточный фундамент относится к числу наиболее популярных оснований, которые можно изготовить самостоятельно. Ленточный фундамент на пучинистый грунт имеет свои особенности.

Он может быть мелкозаглубленным (речь о нем пойдет ниже) или заглубленным. Рассмотрим второй вариант. Обязательным условием является расположение бетонной заливки на глубине, превышающей уровень промерзания грунта для данной местности.Для различных климатических зон глубина залегания основания может меняться. Выкапывается котлован, на дно которого засыпается слой щебня, а затем слой песка толщиной около 20 см. Это ограждает фундамент снизу. Для нейтрализации боковых воздействий со стороны грунта стенки котлована ограждаются слоем гидроизоляции. В котловане располагаются отрезки арматуры, связанные между собой, после чего производится заливка раствора бетона. Поверх уровня почвы заливка производится в подготовленную опалубку.

Свайный фундамент для пучинистого грунта

Для проблемных грунтов свайный фундамент является прекрасным вариантом.

Причем, независимо от размеров и массы возводимого сооружения. Устройство фундамента на пучинистых грунтах свайного типа заключается в завинчивании винтовых металлических свай в землю, ниже уровня промерзания почвы. Такой фундамент используется на песчаных, рыхлых, пучинистых, торфяных и заболоченных почвах. Сваи можно завернуть достаточно глубоко, до достижения ими твердого грунта.

Дом на свайном фундаменте можно построить практически в любом месте, даже на склоне горы, не занимаясь земляными работами.

Одной из разновидностей свайного фундамента является так называемый буронабивной фундамент. Вместо металлических свай используется бетон. В определенных местах в почве бурятся отверстия, в которые заливается бетонный раствор. Предварительно все скважины армируются. Глубина заливки зависит от глубины промерзания почвы. Бетонные сваи должны быть ниже этого уровня, как минимум на 30 см. Поверх бетонных свай сооружается железобетонный ростверк, связывающий все сваи в единую конструкцию.

Для чего нужно знать, какими физическими характеристиками обладают пылевато-глинистые грунты?

Проектирование фундамента любого здания и сооружения имеет одну очень важную особенность, отличающую его от проектирования других конструкций и элементов, а именно: грунты основания, как правило, не выбирают, а значит, фундаменты должны быть приспособлены к геологическим и грунтовым условиям данной строительной площадки.

Значит, задача строителей заложить такой фундамент, чтобы грунт смог выдержать вес дома, включая собственный вес фундамента. 

В многоэтажном строительстве все относительно просто, так как там большие нагрузки от всего здания и главное – это заложить такую подошву фундамента, (чаще всего ленточного), чтобы она перераспределяла нагрузку от здания, и эта нагрузка не превышала расчетного сопротивления грунта основания. То есть не превышала способности грунта сопротивляться нагрузке.

В малоэтажном строительстве все гораздо сложней из-за сравнительно малого веса здания. Здесь уже угроза дому не в том, что грунт не сможет выдержать его вес, а наоборот, в том, что грунт может вытолкнуть дом на поверхность, так как его выталкивающая сила гораздо больше пригружающей нагрузки от элементов дома.

И если в многоэтажном строительстве основная характеристика грунта, на которые обращают внимание, это его расчетное сопротивление, то в малоэтажном строительстве, кроме этого, очень важную роль играет, насколько грунты подвержены морозному пучению (степень пучинистости грунта), уровень залегания грунтовых вод, однородность грунтов и степень их насыщения водой

То есть, в малоэтажном строительстве при проектировании фундаментов важно учитывать и расчетное сопротивление грунта, особенно если грунт слабый, и его степень пучинистости

То есть, в малоэтажном строительстве при проектировании фундаментов важно учитывать и расчетное сопротивление грунта, особенно если грунт слабый, и его степень пучинистости. Пылевато-глинистые грунты очень склонны к пучению

Причем, чем больше содержание пылеватых и глиняных частиц в составе глинистого грунта, тем больше воды он может связать, удержать в себе, и тем больше его пучинистость. Что касается несущей способности глинистых грунтов, то она находится в диапазоне от 1,0 кг/см² у мягкопластичных глины и суглинка до 6,0 кг/см² у твердой глины

Пылевато-глинистые грунты очень склонны к пучению. Причем, чем больше содержание пылеватых и глиняных частиц в составе глинистого грунта, тем больше воды он может связать, удержать в себе, и тем больше его пучинистость. Что касается несущей способности глинистых грунтов, то она находится в диапазоне от 1,0 кг/см² у мягкопластичных глины и суглинка до 6,0 кг/см² у твердой глины.

Строительство фундамента на пучинистом грунте

Силы пучения достаточно велики и способны поднимать целые здания, поэтому строительство фундамента на пучинистом грунте нужно вести только с принятием мер против пучения. Самый радикальный путь – это заменить грунт на непучинистый гравелистый или крупный песок. В этом случае роют большой котлован на глубину больше глубины промерзания, убирают пучинистый грунт и вместо него засыпают и хорошо утрамбовывают песок, который является отличным основанием для фундамента, не удерживает в себе влагу и имеет высокую несущую способность. Этот способ, пожалуй, самый надежный, но и самый затратный – он предполагает очень большой объем земельных работ.

Другой способ строительства устойчивого фундамента на пучинистом грунте – это заложение его на глубину ниже глубины промерзания. В этом случае на основание фундамента не будут действовать силы пучения, но на боковую поверхность пучение действовать будет. И хотя это воздействие на порядок меньше, оно способно создать проблемы: пучинистый грунт будет примерзать к боковой поверхности фундамента и при движении вверх/вниз будет тащить его за собой. Касательная сила пучения может достигать 5 тонн на квадратный метр поверхности. Заложенный на глубину 1,5 м ленточный фундамент дом 6 м на 6 м будет иметь суммарную площадь боковой поверхности 36 м2, а общая касательная сила пучения может поднимать до 180 т. Этого будет достаточно, чтобы поднять деревянный дом, потому что его вес не сможет уравновесить действие пучения. Поэтому заложение фундамента на пучинистом грунте ниже глубины промерзания используется при строительстве тяжелых кирпичных и монолитных железобетонных домов.

Третий способ снизить влияние пучинистого грунта на фундамент – это утепление. Этот вариант больше всего подходит для строительства мелкозаглубленных фундаментов под легкие дома и заключается в том, чтобы избежать замерзания влаги в пучинистом грунте. Укладывая на грунт слой утеплителя, можно добиться того, чтобы грунт вокруг фундамента никогда не промерзал. Ширина полосы утеплителя должна соответствовать глубине промерзания: если земля промерзает на 1,5 м, то утеплять надо вокруг фундамента полосу шириной 1,5 м. Толщина утеплителя зависит от его теплоизоляционных свойств и от климатических условий. 

Еще одна мера, которую можно принимать при строительстве фундамента на пучинистом грунте — это отвод воды, ведь если не будет воды, то не будет и пучения. Для отвода воды, содержащейся в грунте, по периметру фундамента устраивают дренаж: в полуметре от фундамента роют канаву на глубину его заложения, в нее укладывают завернутую в фильтрующую ткань перфорированную трубу под небольшим уклоном и засыпают ее крупным песком или гравием. Вода, содержащаяся в грунте, будет стекать к дренажной трубе, попадать в нее через отверстия и по ней отводиться в дренажный колодец. Для естественного отвода воды необходимо, чтобы где-то был более низкий участок местности, куда будет отводиться вода. Для отвода воды атмосферных осадков вокруг фундамента нужно делать отмостку и ливневую канализацию.

К этой статье есть подборка видео (количество видеороликов: 1)

Читайте так же:

Глинистый грунт – это грунт, который более чем на половину состоит из очень мелких частиц размером менее 0,01 мм, которые имеют форму чешуек или пластин. К глинистым грунтам относятся супесь, суглинок и глина.

В этой статье рассмотрены основные типы грунтов — скальный, крупнообломочный, песчаный и глинистый, каждый из которых имеет свои свойства и отличительные признаки.

Промерзание грунта приводит к его пучению и негативному воздействию на фундамент здания. Глубина промерзания зависит от типа грунта и климатических условий.

Морозное пучение – это увеличение объема грунта при отрицательных температурах, то есть зимой. Происходит это из-за того, что влага, содержащаяся в грунте, при замерзании увеличивается в объеме. Силы морозного пучения действуют не только на основание фундамента, но и на его боковые стенки и способны выдавить фундамент дома из грунта.

Грунтовые воды – это первый от поверхности земли подземный водоносный слой, который залегает выше первого водоупорного слоя. Они оказывают негативное воздействие на свойства грунта и фундаменты домов, уровень грунтовых вод необходимо знать и учитывать при заложении фундамента.

Несущая способность грунтов – это его основанная характеристика, которую необходимо знать при строительстве дома, она показывает какую нагрузку может выдержать единица площади грунта. Несущая способность определяет, какой должна быть опорная площадь фундамента дома: чем хуже способность грунта выдерживать нагрузку, тем больше должна быть площадь фундамента.

Основные понятия

Пучение – сезонное увеличение объема почвы, которое происходит после замерзания подземных источников. Под воздействием сил лед оказывает большое давление на фундамент, что приводит к изменению положения. Процессы выталкивания провоцируют растрескивание стен, грозящие перекашиванием дверей и окон. Если влага попала в основу здания, то постепенно разрушит цокольное перекрытие.

Замерзшая вода увеличивается в объеме, что усиливает расширение грунта на 9%. Из-за высокой плотности подземные слои не могут сжаться, поэтому движутся вверх. Если силы пучения не уравновешиваются, то фундамент под давлением «выжимают» из почвы. Регулярные сезонные колебания негативно отражаются на целостности основы и здания.

Проблемы при возведении фундаментаИсточник svaimania.ru

Скорость и глубина промерзания зависят от температуры, продолжительности холодных дней и плотности снежного покрова. В зависимости от региона, грунт может находиться в ледяном состоянии от 3 до 9 месяцев. Через рыхлую землю проходит вода, не задерживаясь и не твердея. Пучинистые виды постепенно поглощают влагу, которая проникает на глубину 1,5 м. При устойчивых морозах капли замерзают и расширяются. 

Чем опасен пучинистый грунт Источник monolit-60.ru

В южных регионах земля почти не мерзнет, поэтому проблемы нет. В северных областях почва твердеет на 2,4 м, что приводит к деформации фундамента. Близкое залегание подземных вод способно кардинально изменить характеристики непучинистого грунта. Если строение возводят на склоне, то рельеф спровоцирует появление нестабильных участков в отдельных местах. 

Способы борьбы с пучением грунта

Подъемная сила действует на основание фундамента и его стены (нормальная и тангенциальная составляющие). По мере увеличения глубины заделки первое значение уменьшается, а второе значение увеличивается, поскольку площадь боковой поддержки увеличивается. Тангенциальный подъем достигает силы 5-7 т / м². Этого показателя достаточно, чтобы выжать глубокий фундамент с домом из газового или пенобетона.

Способы снижения влажности почвы, которые сохранят стабильность почвы и предотвратят неблагоприятное воздействие:

• уплотнение грунта для заполнения пустот в фундаменте;
• удаленность фундамента от колодцев, водоема, промывных станций, коммуникаций.
• устранение угроз прорыва водопровода и канализации;
• вертикальная планировка с уклоном стен не менее 5% для стекания воды с поверхности;
• установка дренажных коллекторов для отвода почвенной влаги;
• снижение уровня залегания опор за счет замены неустойчивого фундамента твердым грунтом;
• регулярные мероприятия по уменьшению количества воды;
• устройство водонепроницаемой отмостки по периметру здания;

Обезвоживание почвы после установки дренажной системы имеет важное значение. Осушение площадки осуществляется путем установки песчаной подушки и установки перфорированных труб

Дренаж выкладывается по периметру и недалеко от котлована (0,5 м), выкапывается яма глубиной на уровне начала. Утепленную трубу с уклоном заводят в канаву и присыпают крупнозернистым щебнем или песком.

Гладкая поверхность рубероида под подошвой фундамента сглаживает вертикальный подъем и вызывает эффект скольжения. Такой же эффект оказывает разглаживание поверхности почвы под пяткой фундамента. Нестабильный грунт заменяют твердым грунтом, например, крупным гравийным песком. Яму выкапывают под отметку промерзания, снимают приподнятую землю, а на ее место насыпают и прижимают новый слой. Это эффективный метод, но он предполагает большой объем земляных работ.

Как обезопасить фундамент постройки

Глубина фундамента в зависимости от отметки грунта

Фундамент ставится под отметку промерзания, поэтому подъемное давление не будет действовать на основание. Что касается боковой поверхности, то частицы грунта при набухании будут промерзать на опоре и поднимать фундамент. Поэтому глубокая кладка применяется только для тяжелых зданий с железобетонными перекрытиями и стенами из кирпича и бетона.

Подогрев почвы используется как метод уменьшения влияния почвы при возведении неглубоких опор для дома из легких материалов. Замерзание почвы исключено, а влага не разбухает. На землю укладывается изоляционный слой, ширина ленты соответствует высоте промерзания. Толщина утеплителя рассчитывается исходя из свойств материала и климата региона.

Фундамент защищен от внесения специальных добавок, например, почва соленая. Этот временный эффект используется при строительстве дома. Хлорид калия или технический хлорид натрия применяют из расчета 30 кг на кубометр земли. Его смешивают с землей для засыпки и закачивают в пространство вокруг цоколя дома. Его проводят на глубине 0,5-1,0 метра.

Источник – https://strojdvor.ru/fundament/puchinistye-grunty/

Как решить проблему пучинистых почв

Существует масса способов, которые позволят понизить уровень пучения почвы. Рассмотрим самые распространенные.

Замена грунта

Замена пучинистого грунта считается наиболее трудозатратным и дорогостоящим процессом, так как предполагается полное удаление почвы, находящейся на месте будущей постройки. После этого засыпается новая земля или крупнозернистый песок и гравий, и фундамент укладывается на непучинистую почву.

Утяжеление здания

Чем меньше вес постройки, тем больше вероятность того, что на нее будет оказывать давление земля, разбухающая в холодное время года. Чтобы этого не происходило, рекомендуется возводить более массивные постройки. Однако, это также ведет к серьезным финансовым затратам.

Возведение плитного фундамента

Придать дополнительный вес зданию и предотвратить давление грунта можно установив в качестве основания для дома плитный фундамент. Цельная монолитная плита высотой более 20 см, заглубленная в землю будет подвергаться силам морозного пучения, однако в этом случае она просто равномерно приподнимется зимой и займет исходное положение, когда температура воздуха повысится.

Технически построить плитный фундамент не сложно (трудности могут возникнуть только на этапе армирования), тем не менее, такая основа тоже обойдется недешево.

Установка свайного фундамента

Если вы хотите обойтись малой кровью, то дешевле всего будет установить свайный фундамент. Однако стоит учитывать, что подобные конструкции подходят только для домов небольшого веса (каркасных, сооружений из сип-панелей и так далее).

В качестве фундаментального основания подойдут:

• винтовые сваи, которые вкручиваются в почву чуть ниже уровня промерзания;
• армированные конструкции (в этом случае необходимо подготовить скважины и установить в них стержни, обмотанные рубероидом и металлическим каркасом).

После установки свай, элементы соединяются при помощи распределяющих нагрузку плит или балок (ростверка), которые укладываются по периметру будущей постройки и утепляются пенопластом или пенополистиролом.

Некоторые строители возводят на пучинистых почвах кирпичные столбчатые конструкции высотой до 60 см и заглубляют их примерно на 15 см, однако такие основания подходят только для беседок, летних кухонь и прочих сооружений, не предназначенных для проживания.

Постоянное отопление дома

Если сравнивать температуру почвы, расположенной под отапливаемым и неотапливаемым домом, то в первом случае она будет выше почти на 20%. Соответственно, если в здании круглогодично будут проживать люди и постройка будет отапливаемой, то сила пучения сведется к минимуму.

Дренаж грунта

Чтобы предотвратить распирание почвы, можно снизить содержание воды в земле. Для этого необходимо соорудить дренажный колодец, который будет находиться на некотором отдалении от постройки. Чтобы построить такую систему необходимо:

• Вырыть траншею вокруг дома.
• Заложить в нее трубы с небольшими отверстиями по бокам. Чтобы вода от дома отводилась самотеком, необходимо укладывать трубы под небольшим уклоном по направлению к дренажному колодцу. Соответственно, чем ближе к колодцу расположен трубопровод, тем глубже он закладывается.
• Обсыпать трубы гравием и покрыть геотекстилем.

Теплоизоляция грунта

Чтобы снизить пучинистость грунта, можно возвести отмостку. Обычно такая конструкция изготавливается по периметру постройки для того, чтобы защищать фундаментальное основание от дождевых вод. Но, если произвести более мощную теплоизоляцию отмостки, можно будет снизить уровень расширения земли в зимний период.

Чтобы изготовить утепленную отмостку, необходимо придерживаться следующих рекомендаций:

• Ширина отмостки должны быть на 1-1,5 м больше ширины промерзания грунта.
• В качестве основы для отмостки рекомендуется использовать песок, который тщательно трамбуется и проливается водой.
• На песок укладывается пенополистирол или любой другой утеплитель слоем около 10 см.
• Сверху укладывается гидроизоляция (рубероид).
• На гидроизоляционный слой укладывается щебень и все заливается бетоном.
• Перед бетонированием рекомендуется выполнить армирование стальной сеткой диаметром 4 мм и размером ячеек 15 х 15 мм.

Плывуны (подвид пылевато-глинистого)

Насыщенный водой грунт, обладающими такими свойствами как вязкость и текучесть. Имеют в составе глинистые и илистые примеси. При большом количестве влаги становится полностью жидким. Делятся на истинные плавуны и псевдо. В первый тип входят коллоидные и пылевато-глинистые фракции, которые имеют высокую степень фильтрации и влагоотдачи, а второй не содержит глины, легко отдает влагу. Такой вид грунта не пригоден для естественного основания строения.

Имеет в своем составе достаточно большое количество различных органических элементов. Сюда можно определить торфяники, заторфованные виды земли и сапропель (пресноводный ил). Заторфованный грунт должен иметь в массе не более 10-50 процентов органики.

Классификация грунтов включает в себя природные грунтообразования, являющиеся самым верхним слоем коры земного шара и отличающиеся плодородными свойствами. Этот и вышеописанные тип грунта не подходит для основания в строительных работах.

Это слой земли, который образовался искусственно, ввиду присутствия человеческого фактора. Это может быть засыпанная свалка, овраг, пруд и др. Впрочем, насыпным может быть и природный грунт, но только в том случае, когда у него в результате перемещения нарушилась структура. Свойства такого материала целиком и полностью зависят от большого количества различных факторов вроде степени уплотнения почвы, ее неоднородность и многое другое.

Насыпной материал неравномерно сжимается и плохо подходит для возведения оснований. На его механические свойства неблагоприятно влияют входящие в состав органические элементы.

Для основания подойдет насыпной грунт возрастом не менее трех лет при условии отсутствия органики и бытового мусора.