Что такое пучинистый и непучинистый грунт?

Непучинистая почва: особенности, факторы, влияющие на пучение

На сегодняшний день очень активно развивается такая отрасль народного хозяйства, как частное строительство. Особое место в данной области занимает возведение фундамента. Фундамент – это основа любого здания и конструкции, которая обеспечивает устойчивость и прочность всего здания. Без знания характера грунта правильно и безопасно возвести фундамент практически не возможно. Чтобы построить фундамент своими руками, необходимо тщательно изучить гидрогеологические особенности конкретного земельного участка. Большое значение имеют такие показатели, как глубина промерзания грунта, влажность почвы, уровень стояния грунтовых вод.

Схема ленточного фундамента.

От этих показателей зависит такое свойство грунта, как пучинистость. Строить фундамент на пучинистых грунтах довольно опасно. Впоследствии это может вызвать перекос фундамента и всего здания. Последнее может стать причиной появления трещин и дефектов в стенах. Чтобы фундамент был защищен от сил пучения, требуется возводить его на сухих и непучинистых землях. Рассмотрим более подробно какие особенности имеет непучинистый грунт, что к нему относится, какие мероприятия можно осуществить для того, чтобы обезопасить фундамент и само здание. Кроме того, здесь можно узнать об использовании фундамента непучинистого грунта.

Непучинистый тип почвы

Проверка почвы – ответственный этап всей работы строителя. Перед тем как непосредственно возводить фундамент для дома, требуется знать, что такое пучение. Итак, непучинистым называется такой грунт, который не подвергается морозному пучению. Пучение включает в себя такое понятие, как степень пучинистости. Она показывает насколько почва может увеличиваться в объеме в результате замерзания при низкой температуре.

Непучинистые – это грунты, которые имеют степень пучинистости менее 0, 01.

Уровень и глубина залегания грунтовых вод.

Это свидетельствует о том, что при промерзании земли на глубину 1 м, почва увеличивается в размерах менее чем на 1 см.

Почему же происходит это явление? Все довольно просто. В холодный период года (осень или зимой) вода, которая находится непосредственно в почве, начинает замерзать, превращаясь в лед. По законам физике лед имеет меньшую плотность, нежели вода, поэтому объем его увеличивается. Это и называется пучением. Увеличенный по сравнению с исходным состоянием грунт способен оказывать на фундамент большое давление и изменять его расположение, то же самое касается и всего здания. Кроме того, влага, попавшая непосредственно в сам фундамент, способна его постепенно разрушать и приводить в негодность. Все это характерно для пучинистого грунта. Для непучинистого грунта – все иначе.

Классификация грунта по степени пучинистости

Схема размещения песчаной подушки.

Перед тем как укладывать фундамент своими руками, необходимо знать тип грунта в зависимости от его способности увеличиваться в размере при низкой температуре. Выделяют 4 вида грунта: непучинистый, слабо-, средне- и сильнопучинистый. Классификация основана на величине таких показателей, как коэффициент водонасыщения и показатель текучести почвы. К непучинистым почвам относят те, степень пучения которых менее 0, 01. К слабопучинистым можно отнести глину с величиной текучести от 0 до 0,25, пески пылеватые и мелкие с коэффициентом водонасыщения от 0,6 до 0,8. В эту группу входят и крупнообломочные земли с наполнителем. В качестве последнего может быть песок мелкий и пылеватый.

При этом количество его должно находиться в пределах от 10 до 30% в массовом коэффициенте. В группу среднепучинистого грунта входят почвы со степенью пучения от 0,035 до 0,7. К ним относятся глина с текучестью от 0,25 до 0,5; пески мелкие и пылеватые с водонасыщением от 0,8 до 0,95; крупнообломочные почвы с наполнителем более 30% по массе. Наибольшую опасность представляет сильнопучинистый грунт. Он представлен следующими показателями: степень пучинистости более 0,07; текучесть глины больше 0,5; пески мелкие с водонасыщением более 0,95.

Характеристика непучинистого грунта и особенности возведения фундамента

Как уже было сказано выше, фундамент наиболее оптимально возводить на безопасных почвах. К непучинистой почве относится скальный и обломочный грунт. Последний образуется в результате разрушения горных пород. к нему можно отнести гравий и щебень. По большей части это крупнозернистые материалы. Нередко они используются в строительном деле. В эту группу грунта входит и средне и крупнозернистый песок. Существует некоторая зависимость между пучением грунта и размерами его частиц. Чем они больше, тем боле безопасной является данный слой почвы и тем меньшее воздействие он оказывает на фундамент.

Схема устройства песчаной подушки в качестве опорной площадки.

Укладывается фундамент при таком типе почвы по следующей технологии. Не зависимо от глубины промерзания грунта и влажности его, он возводится мелко, то есть не глубоко. Это позволяет сэкономить время и силы на проведение земляных работ. При наличии скальной породы фундамент можно совсем не обустраивать. В некоторых странах Европы, например в Черногории, отдельных регионах Германии и Финляндии дома строят без фундамента благодаря именно этим особенностям местности. При наличии крупно песчаного грунта толщина бетонного фундамента составляет всего около 20 см.

Несомненно, эти расчеты актуальны только для небольших домов, а не для многоэтажных конструкций. После заливки бетона, когда он затвердеет, можно сразу возводить цоколь здания или же стены. В других случаях, когда характер грунта другой, вырывается траншея глубиной 50-70 см. После этого она засыпается несколькими слоями крупнозернистого песка, каждый толщиной по 15-20 см. Важно, что все слои тщательно поливаются водой. Что касается того, какой можно строить фундамент, то здесь нет никаких ограничения. Он может быть монолитным (плитным), столбчатым или ленточным. Для пучинистого же грунта наиболее оптимален столбчатый фундамент или основание анкерного типа, так как в этом случае нагрузка, в том числе действие касательных сил, на фундамент будет минимальным.

Замена пучинистого грунта на непучинистый

В тех случаях, когда участок земли состоит из пучинистого грунта, прибегают к комплексу мероприятий, которые будут направлены на уменьшение пучения грунта или снижение нагрузки на фундамент здания. К таким мероприятиям можно отнести конструктивные, инженерно-мелиоративные, термохимические. Наибольший интерес представляют те из них, которые коренным образом меняют свойства самого грунта. В первую очередь это частичная или полная замена грунта на непучинистый.

Полностью заменять слой почвы на весь уровень промерзания нецелесообразно. Учеными доказано, что в нижней трети данного слоя вода практически не замерзает, а если и замерзает, то не дает пучение. Таким образом проводить замену необходимо только на верхние две трети слоя. Данные мероприятия рекомендуется осуществлять только одновременно с засыпкой пазух, если помещения дома отапливаемые. Делается это с наружной стороны, чтобы защитить фундамент. В том случае, если здание и помещения в нем не отапливаемые, то засыпка проводится как снаружи, так и изнутри. Если требуется только небольшая подсыпка, чтобы довести показатели грунта до требуемых, то применяется подсыпка из непучинистого грунта без полной его замены.

Читать еще:  Сколько надо кг цемента на 1 куб бетона для фундамента

Заключение, выводы, рекомендации

На основании всего вышесказанного можно сделать заключение: перед тем как укладывать фундамент для строительства здания, требуется тщательно оценить характер грунта. Большое значение имеет такое его свойство, как пучинистость. Оно заключается в увеличении объема почвы при замерзании расположенной в ее слое воды. Этот показатель во многом определяется такими условиями, как влажность почвы, уровень стояния грунтовых вод и глубина промерзания грунта. Наиболее безопасной является непучинистая почва, потому что она не оказывает касательной и прямой силы и давления на стены основания здания, что повышает долговечность и прочность последнего.

К пучинистой почве можно отнести гравий, крупный камень или щебень, крупный и среднего размера песок. Глина же и суглинки – это яркие представители пучинистых земель. Они характеризуются большим количеством пор в своем составе, в которых скапливается и замерзает впоследствии вода, что негативно сказывается на строении.

Свойства пучинистых грунтов и их классификация

Пучинистые грунты — проблема номер один для строителей. Зимой, когда приходят холода, они увеличиваются в размерах, сжимая фундаменты и приподнимая их. Вследствие чего, на конструкции последних появляются трещины. Борются с этим явления по — разному, но чтобы начать борьбу, нужно понять, что это такое.

Что такое пучинистый и не пучинистый грунт — вопрос, ответ на который можно дать, если понимать, за счет чего внутри почвы происходят такие процессы. Все дело в том, что распирание (пучение) происходит за счет замерзших внутри почвы капель воды. А значит, она должна эти капли в себе задерживать.

Поэтому основные свойства грунта, которые приводят к пучению, это капиллярная активность и способность фильтровать воду. Если почва рыхлая, к примеру, с большим содержанием песка, то вода через нее легко проходит в нижние водные горизонты, не задерживаясь. Такие грунты не относятся к категории пучинистых.

А вот те типы почв, в которых вода задерживается, относятся к категории «пучащие». Это глина, суглинок и супеси. Но тут есть момент, связанный с капиллярной активность. У песчаных типов она ниже, потому что песок втягивает в себя атмосферные осадки на глубину 30 — 40 см. При этом глиняные типы постепенно всасывают влагу на глубину до 1,5 м. Поэтому в первом случае можно обойтись отмостками вокруг фундамента с шириною 1 м, во втором величину придется увеличить до 1,5 — 2,0 м. Это к вопросу, как бороться с пучинистостью.

При высоком уровне расположения грунтовых вод, даже непучинистые почвы могут дать расширение. Поэтому к вспучиванию грунта надо относиться с точки зрения наличия или отсутствие факторов, которые приводят к такому свойству земли. Сюда же можно добавить и расположение дома. Если он возводится на участке с уклоном, то велика вероятность, что такой рельеф приведет к пучению некоторых отрезков, особенно расположенных внизу.

Не забываем и о регионе, где строится дом. Если это юг, где уровень промерзания почвы невелик, то можно о пучении не говорить. Даже глиняные основы, покрытые стандартной отмосткой, легко противостоят низким температурам зимой. На севере это выражается ярче. В некоторых северных регионах земля промерзает до 2 — 2,5 м, а значит, пучение грунта имеет место быть в независимости от типа почвы.

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.

Правила борьбы

Самый простой способ борьбы с пучением грунта — залить фундаментную конструкцию ниже глубины промерзания земли. Так как грунт давит на фундамент со всех сторон, то самое опасное давление — это вертикальное. Чтобы его избежать, надо залить конструкцию так, чтобы снизу на нее ничто не давило. А так как заглубленный фундамент заливается ниже уровня промерзания, соответственно в нижней его части морозное пучение грунтов отсутствует. Соответственно конструкция не будет приподниматься.

Есть и другие способы борьбы.

  1. Гидроизоляция. Она не только защищает фундамент от негативного воздействия влаги, но и создает между грунтом и бетонной конструкцией промежуточный слой, который ухудшает сцепление. В этом случае грунт будет частично скользить по поверхности фундамента, а значит, снизится и давление на него.
  2. Теплоизоляция. Это все тот же промежуточный слой.
  3. Дренаж. Эффективный способ понизить уровень пролегания грунтовых вод, что снизит концентрацию влаги внутри грунта на глубине заливки фундаментной конструкции.
  4. Отмостки. Здесь не только надо выдерживать их ширину, но и попробовать провести утепление. К примеру, засыпать под бетонный раствор слой керамзита толщиною не меньше 15 — 20 см. Отмостки выполняют функции отвода атмосферных осадков, утеплитель будет сдерживать проникновение низких температур.

На фундамент в процессе пучения действуют и горизонтальные нагрузки, которые создают давление на изгиб. Опасный фактор, который, если неправильно провести строительные операции, разорвет конструкцию. Избежать данной неприятности помогает армирующий каркас из металлической арматуры. Здесь важно провести точный расчет, учитывая размеры металлического профиля и габариты самого каркаса.

Проще, если под дом заливается мелкозаглубленный фундамент, который сооружается выше уровня промерзания грунта. Для его защиты от пучения надо всего лишь заложить отмостки с утеплением и провести теплоизоляцию цоколя. При высоком уровне грунтовых вод проводится и дренаж. Если здание сооружается в северных регионах, то фундамент надо утеплять весь: от подошвы до верхнего края цоколя.

Видео

Наглядное видео пучения грунта.

Заключение по теме

В любом случае пучение грунта — это именно давление. Поэтому к его ослаблению надо подходить комплексно. То есть, сооружать отмостки, укладывать армирующий каркас в опалубку фундамента перед заливкой бетонного раствора, проводить мероприятия по гидро — и теплоизоляции, собирать дренажную систему отвода атмосферных осадков в первую очередь, а во вторую понижать уровень грунтовых вод.

Читать еще:  Чем клеить гипсокартон к стене клеем или монтажной пеной

Относиться к этому свойству земли можно по — разному, но пренебрегать им нельзя ни в коем случае. Упустили что — то, получите трещины по всей конструкции фундамента, что ослабит основу здания.

Реконструкция деревянного дома

Основание – пучинистые грунты

СП 22.13330.2016
Автор НИИОСП им.Н.М.Герсеванова – институтом ОАО “НИЦ “Строительство”

Пучинистые грунты

  1. Основания, сложенные пучинистыми грунтами*, должны проектироваться с учетом способности таких грунтов при сезонном или многолетнем промерзании увеличиваться в объеме, что сопровождается подъемом поверхности грунта и развитием сил морозного пучения, действующих на фундаменты и другие конструкции сооружений. При последующем оттаивании пучинистого грунта происходит его осадка.
  2. К пучинистым грунтам относятся глинистые грунты, пески пылеватые и мелкие, а также крупнообломочные грунты с глинистым заполнителем, имеющие к началу промерзания влажность выше определенного уровня (wcr). При проектировании фундаментов на основаниях, сложенных пучинистыми грунтами, следует учитывать возможность повышения влажности грунта за счет подъема уровня подземных вод, инфильтрации поверхностных вод и экранирования поверхности.
  1. Пучинистые грунты характеризуются:
    • – абсолютной деформацией морозного пучения hf, представляющей подъем ненагруженной поверхности промерзающего грунта;
    • – относительной деформацией (интенсивностью) морозного пучения εfh – отношением к толщине промерзающего слоя df;
    • – вертикальным давлением морозного пучения pfh,v действующим нормально к подошве фундамента;
    • – горизонтальным давлением морозного пучения pfh,h, действующим нормально к боковой поверхности фундамента;
    • -удельным значением касательной силы морозного пучения τfh, действующей вдоль боковой поверхности фундамента.

    Указанные характеристики следует устанавливать на основе опытных данных с учетом возможного изменения гидрогеологических условий. Для сооружений пониженного уровня ответственности допускается определять значения εfh в зависимости от параметра Rf (рисунок 6.9), вычисляемого по формуле

    где w, wρ – влажность в пределах слоя промерзающего грунта соответственно природная и на границе раскатывания, доли единицы;

      wcr – критическая влажность, доли единицы, ниже значения которой в промерзающем пучинистом грунте прекращается перераспределение влаги, вызывающей морозное пучение; определяется по графикам (см. рисунок 6.12);
      wsat – полная влагоемкость грунта, доли единицы;
      ρd – плотность сухого грунта, т/м 3
      M – безразмерный коэффициент, численно равный абсолютному значению средней многолетней температуры воздуха за зимний период, определяемый в соответствии с СП 131.13330.

    Рисунок 6.11 – Взаимосвязь параметра R(f) и относительной деформации пучения

    1, 2 – супеси; 3 – суглинки; 4 – суглинки с 0,07

    Рисунок 6.12 – Зависимость критической влажности wcr от числа пластичности Ip и предела текучести грунта wL

  2. По степени пучинистости грунты подразделяют в зависимости от εfh на пять групп (ГОСТ 25100). Принадлежность глинистого грунта к одной из групп также может быть оценена по параметру Rf (см. рисунок 6.11).
  3. Расчет оснований, сложенных пучинистыми грунтами, должен выполняться в соответствии с рекомендациями раздела 5 и предусматривать проверку устойчивости фундаментов при действии сил морозного пучения.
  4. Расчет устойчивости фундаментов на воздействие касательных сил морозного пучения, действующих вдоль боковой поверхности фундаментов, должен выполняться при заложении подошвы фундаментов ниже расчетной глубины промерзания пучинистых грунтов.
    Устойчивость фундаментов проверяют по формуле

    где

      τfh – значения расчетной удельной касательной силы пучения, кПа, принимаемая согласно указаниям 6.8.7.;
      Afh – площадь боковой поверхности фундамента в пределах расчетной глубины сезонного промерзания грунта, м;
      F – расчетная нагрузка на фундамент, кН, при коэффициенте надежности по нагрузке γf = 0,9;
      Frf – – расчетное значение силы, кН, удерживающей фундамент от выпучивания вследствие трения его боковой поверхности о талый грунт, лежащий ниже расчетной глубины промерзания;
      γc – коэффициент условий работы, принимаемый равным 1,0;
      γn – коэффициент надежности, принимаемый равным 1,1.


    Значение расчетной удельной касательной силы пучения τfh должно определяться опытным путем. При отсутствии опытных данных допускается принимать значения τfh по таблице 6.12 в зависимости от вида и характеристик грунта.

    Таблица 6.12 Значения удельных касательных сил морозного пучения

    Характерной особенностью пучинистого грунта является его промерзание и оттаивание, и обычно эти факторы выражаются неравномерно. Например, с южной стороны, весной, грунт оттает быстрее, а зимой — будет медленнее замерзать. Из-за этого возникнет деформация основания строения, и в последующем неизбежно приведет к постепенному разрушению фундамента.

    По этой причине, многие специалисты в сфере строительства, поддерживают мнение, что основание дома должно быть достаточно жестким и эффективно способствовать равномерному распределению всех нагрузок. Следовательно, фундамент нужно обязательно армировать.

    Но, конечно же, одним только армированием проблему не решить. Необходимо применять и другие методы. Рассмотрим все это по порядку.

    Негативное влияние почв на фундамент и стены дома

    К сожалению, пучинистый тип грунта встречается на территории России очень часто. Это, так называемые, суглинки, глины, супеси и так далее, в общем, все типы почвы, которые имеют способность удерживать в себе воду. Поэтому важно, при постройке домов, учитывать эти моменты и, самое главное, подобрать соответствующий тип основания здания.

    Рассмотрим факторы, значительно влияющие на этот выбор. Это два параметра земельного участка, связанные друг с другом:

    1. ГПГ или глубина промерзания грунта. Если почва будет влажной, то пучение грунта будет происходить на всю ту глубину, на которую он промерзает;
    2. УГВ, или уровень грунтовых вод. Этот фактор влияет на степень увлажненности почв.

    Эти два параметра оказывают большое влияние на то, как поведет себя пучинистый грунт в переходные периоды календарного года: с зимы на весну и с осени на зиму.

    Довольно часто возникает сложная ситуация, если нужно построить здание на плывуне. В этом случае, обязательно нужно произвести подробную геологоразведку, а впоследствии провести работы по утеплению фундамента и сделать дренажную систему участка, где будет производиться строительство.

    Тип фундамента, подходящий при пучинистом грунте

    При более тщательном изучении этого вопроса следует, что застройщики в основном всегда рекомендуют углублять подошву фундамента до такого уровня, который находится немного ниже той точке, на которой промерзает почва. Этого же требуют и нормы по проектированию.

    Такое заглубление основы дома избавит стены от деформирующих сил пучения, которые действуют только вертикально. Однако, из-за достаточно большой площади боковых поверхностей, на основание здания также будут действовать и силы касательные. Их величина может быть достаточной для того, чтобы поднять фундамент и даже сместить его по горизонтали.

    При наличии подобных условий заливается фундамент на насыпном грунте (этот тип не должен быть подвержен пучению) или боковые поверхности основания проходят обработку специальными материалами, которые способны уменьшить сцепление с грунтом.

    Но самым распространенным вариантом является постройка дома достаточного веса, способного своей нагрузкой уравновешивать негативное воздействие грунта.

    Принципы устройства фундамента на пучинистых грунтах

    Из всего, что сказано выше, следует, что не всегда на пучинистом типе грунта будет правильным результат строительства легкой постройки, основанной на заглубленном фундаменте.

    В итоге может оказаться так, что здание окажется сильно подверженным силам пучения, а затраченная сумма на возведение такого негодного к эксплуатации фундамента будет довольно велика. Однако, если решено строить здание из кирпича, то уместны будут фундаменты, заглубленные ниже ГПГ.

    Приведем несколько примеров и постараемся определить тип фундамента, подходящий в таких условиях:

    • Тяжелый дом. Здание из пенобетона, кирпича или других подобных материалов, высотой в 3-5 этажей. В этом случае целесообразно использовать фундаменты, которые будут углублены. Решающим условием является УГВ. При очень низком уровне грунтовых вод можно построить заглубленный фундамент, находящийся ниже того уровня, до которого промерзает почва. Это следующие типы фундаментов: ленточный, свайный, плитный. Если геологи обнаружат высокий уровень промерзания и дренаж основания здания не могут позволить выполнить снижение уровня грунтовых вод, то возможен вариант малозаглубленного фундамента, то есть заливают железобетонную плиту.
    • Легкий дом. Это, в основном, постройки из бруса. В этом случае подходят фундаменты, которые заглублены на малую глубину. Допустимо залить армированную плиту или мелкозаглубленный ленточный фундамент. Второй вариант будет менее затратным. Важный момент заключается в создании жесткой конструкции, которая будет воспринимать местные деформации и распределять их равномерно на здание.

    Не стоит упускать из вида возможность замены пучинистого грунта на грунт с лучшими характеристиками. Довольно часто условия, при которых почвы, подверженные пучению, прекратят проявлять свои недостатки, создать проще, чем проводить строительство таком грунте. Эти условия можно достичь путем изменения глубины промерзания земли в меньшую сторону – проложить утеплитель по периметру строящегося дома и организовать систему дренажа.

    Условия для строительства на любом участке индивидуальны и сильно отличаются от норм. Обязательно проведите геологоразведку, узнайте характеристики грунта на выбранном вами для строительства участке, и уже после этого, приступайте к возведению дома.

    Ссылка на основную публикацию
    Adblock
    detector