Пучение грунта

3. Ливневая система (ливневка). В этом разделе мы обсудим, как необходимо организовать отвод ливневых вод от здания с помощью интегрированной системы водных стоков. Эта система включает в себя элементы, такие как водосточные трубы, отмостка и ливневые желоба, которые располагаются вдоль отмостки и обеспечивают эффективный отвод дождевой воды от сооружения.

Какой выбрать фундамент на пучинистых грунтах

Пучинистые грунты представляют собой специфический тип почвы, который подвержен значительным изменениям объема в зависимости от влажности, что особенно выражено в условиях замораживания и оттаивания. Строительство на таких грунтах требует особого внимания к выбору типа фундамента, так как неадекватный выбор может привести к серьезным проблемам, включая деформацию, трещины в стенах, а в крайних случаях – полный коллапс конструкции. В данной статье мы подробно рассмотрим, какие фундаменты подходят для пучинистых грунтов, их плюсы и минусы, а также дадим рекомендации по правильному выбору.

Основными пучинистыми грунтами являются:

• Глинистые грунты
• Суглинки
• Лессовидные грунты

Основная характеристика пучинистых грунтов заключается в их способности расширяться при увлажнении и замерзании, а также сжиматься при высыхании и оттаивании. Этот процесс известен как пучение и может вызвать критические повреждения фундамента и всего здания.

Основные проблемы при строительстве на пучинистых грунтах

1. Подъем и деформация фундамента: Пучение грунта приводит к его подъему и неравномерному смещению фундамента, что может стать причиной серьезных проблем.
2. Трещины в стенах и полу: Деформация фундамента способствует образованию трещин в стенах, на половом покрытии и в других конструктивных элементах здания.
3. Уменьшение несущей способности: При оттаивании пучинистый грунт теряет прочность, что может негативно сказаться на несущей способности фундамента.
4. Неравномерное оседание: Пучинистые грунты могут оседать неравномерно, вызывая перекосы и деформации в конструкции здания.

На пучинистых грунтах можно использовать следующие типы фундаментов:

1. Свайный фундамент. Он включает установку свай, которые передают нагрузку от строительства на более прочные и стабильные слои грунта, расположенные ниже уровня пучения.

• Обеспечивает устойчивость к пучению.
• Подходит для участков с высоким уровнем грунтовых вод.
• Обладает долговечностью и надежностью.

• Высокая стоимость монтажа.
• Необходимость в специализированном оборудовании для установки свай.

Можно использовать как винтовые, так и буронабивные сваи. Винтовые сваи проще устанавливать и могут быть установлены вручную, тогда как буронабивные требуют специальной техники.

1. Ленточный фундамент, заглубленный ниже уровня промерзания. Этот вид фундамента представляет собой непрерывную ленту бетона, заложенную по периметру здания. Для строительства на пучинистых грунтах ленточный фундамент следует заглублять ниже уровня промерзания.

• Простота конструкции.
• Хорошая устойчивость при правильном заглублении.

• Высокая стоимость из-за значительных объемов земляных работ и бетона.
• Трудоемкость установки.

Важно убедиться, что глубина фундамента превышает уровень промерзания грунта в вашем регионе, что предотвратит движение фундамента при замерзании подземных вод.

1. Плитный фундамент. Плитный фундамент представляет собой монолитную бетонную плиту, которая равномерно распределяет вес здания по всей своей поверхности.

• Отличная устойчивость к неравномерному пучению грунта.
• Простота в изготовлении и установке.

• Высокая стоимость бетонных и арматурных работ.
• Необходимость тщательной подготовки основания.

Плитный фундамент особенно актуален для легких конструкций, таких как одноэтажные жилые дома или хозяйственные постройки. Предварительная подготовка основания под плиту должна быть высокой качественной, включая утрамбовку.

1. Фундамент на подушке из непучинистых материалов. Этот тип фундамента подразумевает создание искусственной подушки из непучинистых материалов (например, песка или щебня) под основанием.

• Снижает влияние пучинистых грунтов на фундамент.
• Экономичен и легок в установке.

• Требует тщательной подготовки и контроля качества подушки.
• Подходит лишь для легких конструкций.

Толщина подушки должна составлять не менее 30-50 см для эффективной компенсации пучения грунта.

Что такое пучение грунта

Проблемы с перекосами дверных проемов, трещинами на стенах и зазорами в оконных рамах часто свидетельствуют о деформационных воздействиях, которые грунт оказывает на основание здания.

Деформационные нагрузки, оказываемые на основание, возникают из-за периодического промерзания грунта, что и обуславливает так называемое морозное пучение.

Рис. 1.1: Трещины в цоколе — характерный признак воздействия сил пучения на фундамент дома

Пучение — это физический процесс, при котором происходит изменение объема грунта в результате замерзания грунтовых вод, которые им пропитаны.

Совет эксперта! Это расширение объемов произошло из-за того, что плотность воды в жидком состоянии составляет около 1000 килограммов на кубический метр, тогда как плотность льда около 917 кг/м³.

Когда наступает зима и температура опускается ниже нуля, происходит следующее: по законам физики масса жидкости после замерзания остается неизменной, однако ее объем увеличивается на почти 9%. В результате этого расширяющегося льда создается давление на грунт, и поскольку нижние слои почвы более плотные и не изменяются, верхний слой, включая фундамент, поднимается.

Рис. 1.2: Почва, увеличившаяся в объеме в результате морозного пучения

Существуют два основных типа влияний морозного пучения на основание здания:

• Вертикальное выталкивающее воздействие — происходит от пучения слоев почвы, находящихся под основанием постройки;
• Касательное пучение — это выталкивающее воздействие, возникающее из-за пучения грунта, контактирующего со стенами фундамента.

Какие виды почвы подвергаются пучению

Пучение может наблюдаться у большинства типов почв, однако наибольшей степени подвержены следующие виды грунтов:

• Песчаная почва;
• Суглинок;
• Супесь;
• Глиняный грунт.

Все перечисленные типы грунтов имеют одну общую характеристику — наличие в их составе мелких пыльных частиц. Например, песчаная почва, не содержащая пылевидных частиц (например, гравелистый или крупнофракционный песок), практически не подвергается сезонному пучению.

Совет эксперта! Наличие пылеватых частиц в составе грунта способствует удерживанию и связыванию влаги, то есть как атмосферных осадков, попадающих в грунт, так и влаг на уровне грунтовых вод.

Такой насыщенный влагой слой почвы в процессе замерзания может увеличиваться в объеме (в среднем на 9-12% от первоначального объема), что оказывается давлением на основание зданий и производит на них выталкивающее воздействие.

Рис. 1.3: Воздействие пучения грунта на плитный фундамент

Силы, обусловленные пучением почвы, могут увеличиваться под влиянием разных факторов, среди которых выделяются постоянные осадки. Например, если в осенний период наблюдаются регулярные дожди, почва, насытившаяся влагой, будет создавать более мощные деформационные нагрузки на фундамент здания. К факторам, усиливающим пучение, следует отнести также повышение уровня грунтовых вод и их капиллярное поднятие.

Совет эксперта! Более 82% всех типов грунтов в Москве и области относятся к пучинистым.

Строительство на пучинистых грунтах требует принятия дополнительных мер защиты фундамента от выталкивающих сил почвы, о которых мы подробнее расскажем в специальном разделе статьи.

С характеристиками пучинистости различных типов грунтов можно ознакомиться в таблице 1.1 согласно ГОСТ № 25100.

• Плотные глинистые почвы;
• Гравелистые грунты, не насыщенные влагой;
• Пески крупной и средней фракции;
• Грунты с высоким содержанием каменистых пород.

• Глинистые почвы средней плотности;
• Мелкозернистые пески;
• Пылеватая глинистая почва с вкраплениями каменистых пород в пределах 10-30% от массы глины.

• Пластичные глинистые почвы;
• Глинистая почва, суглинок и супесь с вкраплениями каменных пород свыше 30% от массы.

Грунты с высокой предрасположенностью к пучению:

Объем, увеличиваемый на 7%:

• Мягкопластичная глинистая почва;
• Мелкие и пылеватые песчаные грунты с высоким уровнем подпочвенных вод.

Таблица 1.1: Классификация пучинистости грунтов

Чтобы понять, почему свайный фундамент помогает избежать проблем, связанных с морозным пучением, обратитесь за дополнительной информацией.

Степени пучинистости грунта

Определение степени пучинистости грунта — это характеристика, отражающая его склонность меняться в объеме и консистенции под влиянием влаги и прочих факторов. В области геотехники выделяют несколько степеней пучинистости грунта, основываясь на его поведении и свойствах.

• Не пучинистый грунт: Это грунт, который почти не меняет свою консистенцию и объем при изменении уровня влажности. Обладает хорошими инженерными свойствами и низкой подверженностью к деформациям.
• Слабо пучинистый грунт: Это почва, показывающая небольшие изменения в консистенции и объеме при изменении влажности. Такие деформации минимальны и не создают серьезных проблем для строительных конструкций.
• Умеренно пучинистый грунт: Это тип грунта, обеспечивающий значительные изменения в консистенции и объеме под влиянием влажности. При высыхании этот грунт может сильно усаживаться и деформироваться, а при увлажнении — разбухать и терять прочность, что требует принятия мер для его укрепления.
• Сильно пучинистый грунт: Это почва, которая существенно изменяет свою консистенцию и объем под воздействием влаги. Она может испытывать значительные деформации и потерю прочности, что делает необходимые специальные инженерные решения для обеспечения устойчивости конструкций.

Степень пучинистости является важным критерием при проектировании и строительстве, влияя на выбор методов укрепления грунтов, типов фундаментов и других инженерных решений. Проводимые геотехнические изыскания и анализа физических и механических характеристик грунта позволяют понять его степень пучинистости и принять соответствующие меры для обеспечения устойчивости и безопасности строительных объектов.

Определение уровня грунтовых вод

Определение уровня грунтовых вод — это процесс измерения глубины, на которой располагается водяной пласт в земле. Этот процесс имеет ключевое значение для инженерных и геологических исследований, так как уровень грунтовых вод прямо влияет на проектирование и строительство различных сооружений.

Существуют различные методы определения уровня грунтовых вод, среди которых:

• Скважины для наблюдения: Метод предполагает бурение скважин, оснащенных трубами для наблюдения, через которые можно визуально определить уровень грунтовых вод. В скважинах устанавливаются устройства измерения, такие как бурты, шнуры или пробки для точной фиксации уровня воды.
• Геоэлектрические методы: Методы, такие как электрическая сопротивляемость и индуктивное зондирование, позволяют определять уровень грунтовых вод, основываясь на различии электрических характеристик грунта и воды, что дает возможность установить границу между ними.
• Ультразвуковые методы: Использование ультразвука для определения уровня грунтовых вод осуществляется путем измерения времени отражения звуковых волн от водной поверхности. Этот метод примечателен для работы с низкопроницаемыми грунтами.
• Гидродинамические методы: Использование методов, таких как скважинные насосы или пьезометрические измерения для определения уровня вод, основано на измерении давления в скважинах или порах грунта.

Следует отметить, что определение уровня грунтовых вод требует определенного уровня квалификации и специального оборудования. Проведение геотехнических исследований и сотрудничество с квалифицированными специалистами позволяют точно установить уровень грунтовых вод и использовать эти данные для проектирования строительства и инженерных конструкций.

Пучинистый грунт: что это такое

На примере ситуаций в Кировском районе Ленинградской области, становится ясно, что проблема пучения грунтов волнует многих собственников загородных участков, особенно в контексте планируемого строительства.

Сервис по вывозу строительного мусора Пухто.

Ваша заявка успешно зарегистрирована. Ожидайте телефонного звонка оператора.

У многих возникает вопрос о физическом феномене пучения грунтов. Прежде всего, данный вопрос становится значимым для владельцев загородных участков, планирующих возведение новых объектов. Часто проблемы с преждевременным разрушением фундаментов связываются именно с морозным пучением.

Связанные с пучением процессы объясняются следующим образом: когда грунт насыщается влагой и под влиянием низких температур замерзает.

Что такое морозное пучение грунта

Это явление в своей основе состоит в расширении воды при замерзании. Чтобы пучение грунта стало возможным, необходима обильная влажность и отрицательные температуры. Если один из этих факторов отсутствует, сам по себе тип грунта не является причиной пучения, хотя и может оказывать определенное влияние. Таким образом, успешная борьба с пучением должна включать меры, направленные на минимизацию хотя бы одного из этих факторов.

Вода, находящаяся в межчастичном пространстве грунта, при достижении отрицательной температуры превращается в лед и расширяется, создавая давление на окружающие частицы грунта, мгновенно приводя к их сдвигу.

Удивительно, что вектор давления будет направлен именно вверх. Это связано с тем, что любое боковое давление уравновешивается равным противодействием соседних частиц, в то время как вниз влага не может уйти, поскольку подземные слои более плотны, чем рыхлый верхний грунт. Таким образом, чем больше глубина промерзания, тем мощнее сила морозного пучения, воздействующая на фундамент.

Понятие пучинистых и непучинистых грунтов

Как было упомянуто ранее, тип грунта играет значительную роль в процессе морозного пучения. Пучинистыми считаются те грунты, которые способны удерживать влагу, такие как суглинки и глина. А песок и очень мелкий состав имеют большую проницаемость, что позволяет воде уходить, и по этой причине их пучение минимально.

К непучинистым грунтам относится качественный песок, содержащий минимум примесей и имеющий крупные частицы, который обладает высокой проницаемостью — вода проходит фактически без задержек. Между частицами достаточно пространства для расширения замерзающей влаги.

Повреждение фундамента происходит в том случае, если сила пучения, стремящаяся вверх, превышает массу конструкции, удерживаемую силой тяжести вниз. Дополнительная опасность возникает, если нагрузка на фундамент распределена неравномерно, что дополнительно увеличивает вероятность деформации и повреждения.

Глубина промерзания грунта

Глубина промерзания грунта — это параметр, показывающий, на какую глубину грунт может промерзать в зимний период. Это значение определяет минимальную глубину, на которой рекомендуется размещать подошву фундамента (представляющую собой нижнюю часть монолитного сооружения без подбетонки) или установочные элементы фундаментов (например, уширения свай ТИСЭ или лопасти винтовых свай). Стандарты предполагают наличие карты с нормативными глубинами промерзания.

Тем не менее, фактическая глубина промерзания может отличаться от указанной на карте как в меньшую, так и в большую сторону. Рассмотрим, что на это влияет:
1. Прежде всего, тип почвы на участке. Ниже представлена таблица с глубиной промерзания различных типов грунтов, особенно для городов Московской области.

Логично возникает вопрос: почему 140 см принимается для Московской области, если в таблице указаны более высокие значения? Ответ заключается в том, что именно песчаные почвы подвергаются сильному промерзанию, тогда как пучинистыми они не являются и не представляют опасности для фундаментов. Песчаные грунты быстро выводят влагу, и чем крупнее их фракция, тем быстрее происходит фильтрация. Таким образом, низкий уровень пучения в песчаных почвах, несмотря на их значительное погружение. Но особую проблему представляет собой наличие водоупора под песчаным слоем на глубине 1-2 метров, что может приводить к накоплению влаги, что также может вызвать проблемы с пучением.

Конечно, в глинистых грунтах фильтрация происходит медленнее, что, в свою очередь, ведет к накоплению влаги и, как следствие, к глубинному промерзанию. Поэтому риск пучения в условиях глинистых грунтов велик. Исходя из этого, глубина в 140 см обоснована. Отлично вести речь о плотных глинистых грунтах — они не насыщаются водой, низкий уровень пучения и малое промерзание, но такие экземпляры довольно редки в Московской области.

2. На глубину промерзания также влияет конкретная климатическая ситуация года (температурные условия, уровень снежного покрова, а также осадки, выпадающие осенью и зимой).
3. Локация данного участка. Явно участки в низинах, находящиеся недалеко от водоемов, более влажные по сравнению с холмистыми, отдаленными от водоемов.

Виды «противопучинистых» фундаментов и мероприятий.

Следует учитывать степень морозного пучения грунта при выборе типа фундамента. Варианты фундаментов с «противопучинистыми» свойствами включают технологии ТИСЭ, винтовые сваи, заглубленные ленточные конструкции с монолитными широкими подушками (обратите внимание на важность подушки, так как легкие здания на лентах без подшивки подвержены удивлению), и монолитные плиты, заложенные ниже глубины промерзания.

Естественно, заглубление уширений свай ТИСЭ, лопастей винтовых свай и широких монолитных подушек ниже уровня промерзания критически важно для их функции «якоря». К противопучинистым типам фундаментов не следует относить столбчатые конструкции без уширений, мелкозаглубленные ленты, плавающие плиты и стандартные заглубленные ленточные фундаменты без широких монолитных подушек. Поскольку на практике известны случаи, когда стены заглубленной ленты оказались под воздействием пучения, и грунт, следуя за собой, тащит вверх и фундамент.

Способы защиты от морозного пучения.

Существуют различные современные методы, позволяющие существенно уменьшить или исключить воздействие морозного пучения на конструкцию фундамента.
1. Круглогодичное отопление жилья. Не стоит путать этот метод с ситуацией, когда собственники жилья навещают свои дома несколько раз за зиму. Здесь речь идет о недвижимости, температура в которой поддерживается на уровне не ниже +15 градусов Celsius на протяжении всего года. В этом случае следует рассмотреть применение плавающей плиты либо мелко заглубленной ленты. Метод заключается в том, чтобы сначала построить закрытый и непродуваемый по периметру цоколь (фундамент без щелей), а затем обеспечить его качественное утепление. Утепление следует проводить в двух местах:
— фундамент нужно утеплять снаружи вверх, применяя экструдированный пенополистирол (ЭППС). Обычно такой материал уже имеется в отделочных плитах для фундаментов. Рекомендуется толщина ЭППС не менее 50 мм, а для Московского региона — лучше 80-100 мм.

— Кроме того, утепление отмостки также является необходимым условием. В данной области в толще отмостки надо проложить ЭППС такой же толщины, что и для утепления фундамента. Ширина утепления в отмостке должна составлять не менее 1,2 метра, а лучше — соотноситься с глубиной промерзания. Если эти рекомендации будут выполнены правильно, удастся устранить до 80-90% пучения грунта под домом — этого вполне достаточно.
Система будет функционировать следующим образом: зимой часть тепла будет выводиться из дома через нижнее перекрытие. В случае, если цокольное пространство является замкнутым и потери тепла через стены минимальны, это способствует прогреванию земли под домом. Такой прогрев является достаточным для предотвращения замерзания и вспучивания почвы. Утепление отмостки также важно, чтобы избежать утечек тепла через промерзший грунт с внешней стороны фундамента. Это доступный, но эффективный метод, единственным недостатком которого является зависимость от непрерывного отопления.