Пучинистый грунт — Статьи о малоэтажном строительстве от компании Лесдревпром
Пучинистые грунты всегда представляли собой непростую задачу для строителей. Пучинистыми называют те грунты, которые подвержены морозному пучению. Причиной подобного явления становится влага, которая замерзает при снижении температуры воздуха и почвы. Лёд имеет меньшую плотность (917,7 кг/м³), что меньше плотности воды (1000 кг/м³),а значит, при замерзании занимает в почве больше места, что становится причиной вспучивания слоёв земли.
Вот почему строительство фундаментов на пучинистом грунте — задача ответственная, а порой и очень сложная. Во время проведения подобных работ необходимо учитывать множество факторов: силу воздействия воды, массу, нагрузку.
К пучинистым грунтам относят, в основном, супеси, грунты и суглинки. Последние имеют очень много пор, которые способствуют удержанию влаги в почве, — вот почему степень пучинистости грунта зависит не только от объёма воды в нём, но и от количества глины.
При возведении любых сооружений строители обязаны помнить, что пучение грунта может быть таким сильным, что он сможет поднять даже огромное сооружение, превратив фундамент в пластилиновую коробку. Перед тем, как выстроить новый объект, сначала принимают все необходимые меры, которые помогут избежать пучения, и лишь потом приступают непосредственно к строительству.
Состав любого грунта обычно включает в себя минеральные частицы, воздух и воду. Как только дом передаёт свою нагрузку на основание, грунт начинает сжиматься, и основание дома даёт усадку. На физические свойства пучинистого грунта ощутимое влияние может оказывать объём минеральных частиц, доходящий до 0,001 мм.
Строителям хорошо известно о таком требовании, как ограничение усадки при помощи допустимых величин. Это означает, что давление жилища на собственное основание не должно превышать расчётное сопротивление пучинистого грунта. (Такими расчётами занимаются инженеры-геологи).
Описываемые грунты могут иметь различную степень пучинистости: слабую, сильную и чрезмерную .
При замерзании почвы движение грунта направляется вверх, а при оттаивании — вниз.
Степень пучинистости грунта может определить только специалист. Зависит она и от природной влажности, и от природной плотности, но главное — от уровня, на котором залегают грунтовые воды.
Обычно средний показатель пучения грунтов составляет 6-7%. С другой стороны, эти данные не могут быть одинаковыми даже для двух соседних строительных площадок, ибо уровень грунтовых вод может очень сильно колебаться, особенно осенью и весной в период дождей и таяния снега.
Чаще всего средний уровень грунтовых вод колеблется в пределе 1 м. Степень пучинистости грунта наиболее точно можно определить в осенний период. Часть пор такого типа грунта постоянно смачивается, причиной чему служит поверхностное натяжение воды. Подъём воды тем выше, чем меньше диаметр пор.
Огромным преимуществом подобного грунта становится то, что он, промерзая, как и вся почва, заполняется льдом во всех направлениях.
Таким образом, силы пучения всегда уравновешиваются. Также грунт всегда удерживает грунт, находящийся ещё ниже. Вот почему они подходят для сооружения домов из дерева и иных лёгких, но прочных материалов. Строители очень тщательно изучают степень пучинистости грунта на конкретном участке, чтобы рассчитать усадку дома. Строительные свойства этих грунтов прекрасно улучшаются при помощи песка, а также конструктивных и мелиоративных мероприятий. Например, фундамент делают заглубленным, а боковые стены его уплотняют, чтобы они могли прекрасно противостоять силам пучения.
Строительство на пучинистых грунтах. Методы решения проблемы морозного пучения грунтов
Проблема строительства зданий на пучинистых грунтах часто встает в сырых регионах, расположенных в умеренном климатическом поясе.На сегодняшний день разработано и проверено на практике много различных методов борьбы с морозным пучением.
Главное – выбрать наиболее подходящий из них именно под ваши условия проведения строительства и тогда здание прослужит вам без разрушения и деформаций в течение многих лет.
Рассмотрим более подробно вопрос такого строительства и практических методов ее решения.
Посмотрите видео о строительстве на пучинистых грунтах
Что такое пучинистый грунт?
Как известно, вода при замерзании превращается в лед. При этом происходит изменение ее объема за счет разной плотности льда и воды: вода имеет значительно большую плотность, чем лед. Соответственно при замерзании вода, постепенно превращаясь в лед, расширяется, занимая больший объем.
Если такая вода замерзает, находясь в грунте, то вместе с ней будет расширяться и грунт. При этом силы расширяющие грунт будут называться силами морозного пучения, а сам такой водонасыщенный грунт – пучинистым.
В чем опасность пучинистого грунта для здания?
Посмотрим, что происходит с пучинистым грунтом, непосредственно находящимся рядом со зданием.
Зимой при наступлении морозов вода замерзает и расширяется, превращаясь в лед. Вместе с ней начинает расширяться и грунт, ее содержащий. Возникают силы морозного пучения.
Силы начинают действовать на находящееся рядом здание, точнее на его фундамент, приподнимая его. Весной же во время повышения температуры происходит обратный процесс: здание опускается за счет того, что лед тает, превращаясь в воду и, соответственно, сжимаясь, увеличивая свою плотность и уменьшая собственный занимаемый объем.
Если фундамент не защищен от действия пучинистых сил, то возможен сдвиг здания, что рано или поздно приведет к образованию трещин в стенах здания и фундаменте, а потом и к разрушению здания.
Особенности пучинистых грунтов
Под пучинистыми грунтами можно понимать любые грунты, способные сохранять в своем объеме достаточно большое количество воды. Чем больше воды находится в единице объема грунта, тем более склонен данный грунт к пучинистости.
Наиболее яркими представителями пучинистых грунтов являются глина и желтый (карьерный) мелкий песок, содержащий большое количество глинистых включений.
Такие грунты обладают высокой способностью задерживать воду.
Наименее пучинистыми в этом случае будут являться следующие виды грунтов: все грунты, не содержащие или содержащие минимальное количество глинистых частиц, крупный или среднезернистый песок, обломочные горные породы.
Все эти грунты не задерживают, легко пропускают через себя воду в нижележащие слои грунта, поскольку состоят из крупных частиц не имеющих способности слипаться друг с другом по типу глины.
Факторы, влияющие за силу пучинистости
1. Глубина залегания первого водоносного слоя.
Чем ближе к поверхности находится вода, тем, очевидно, более пучинистым он будет являться. При этом даже замена, к примеру, глины на гравелистый песок малоэффективна, поскольку воде будет просто некуда уходить через такой грунт – ниже будет находиться водоносный слой.
2. Глубина промерзания грунта в зимний период, характерная для данного региона.
На широте Москвы грунт промерзает на 1,5 м.
Очевидно, что пучинистые силы могут действовать лишь в тех регионах, где температура опускается зимой ниже 0 гр. С. Чем на большую глубину будет промерзать грунт, тем сильнее на здание будут действовать пучинистые силы при прочих равных условиях.
Наиболее подвержены пучинистости грунты с мелкими частицами, способные сохранять воду в течение длительного периода за счет плохого ее прохождения сквозь частицы небольшого размера.
Глинистые грунты также сильно задерживают воду. Сквозь крупные частицы вода проходит легко, поскольку между крупными частицами есть достаточное пространство для прохода воды.
Методы решения проблемы морозного пучения при строительстве здания
В настоящее время существует много методов снижения пучинистости, которые хорошо себя зарекомендовали на практике. Рассмотрим наиболее важные.
1. Полная замена грунта в месте строительства здания.
Данный метод радикально решает проблему пучинистости, однако приводит к повышенным затратам на строительство за счет большого объема требуемых для выполнения земляных работ.
Идея метода следующая: грунт, расположенный в месте будущего строительства здания полностью удаляется и на его место кладут не пучинистый грунт, как правило, крупнозернистый песок.
Данный метод является широкораспространенным. В этом случае выбирают подходящий фундамент. Наиболее частовстречающиеся типы фундаментов – свайный для крупных, тяжелых зданий и свайно-винтовой для коттеджей, дач, других относительно легких, небольших строений.
Свая заглубляется до залегания твердого слоя грунта и ниже отметки его промерзания. В этом случае на здание, точнее на стены фундамента, будут действовать лишь касательные силы морозного пучения.
Действие же основных, вертикальных сил будет нейтрализовано, поскольку опора здания будет находиться в непучинистом грунте.
Хорошо известно, что температура в районе фундамента под отапливаемым зданием всегда примерно на 20% выше температуры под неотапливаемым зданием.
Соответственно, грунт под домом с круглогодичным отоплением промерзать будет значительно меньше и действие пучинистых сил будет слабым.
При планировании и проектировании здания важно учитывать этот фактор: выгоднее будет здание использовать для круглогодичного проживания.
4. Общее утяжеление постройки.
Силы морозного пучения способны приподнять здание, имеющее относительно небольшую массу. Если здание тяжелое, то такие силы не смогут существенно повлиять на положение здания.
Отсюда вывод: чем тяжелее здание, чем больше его масса, тем успешнее такое здание при прочих равных условиях сможет противостоять действию сил морозного пучения в зимний период.
Поэтому на пучинистых грунтах выгоднее строить тяжелые здания с большой массой, хотя это ведет, естественно, к большим финансовым и временным затратам как на постройку такого здания, так и на последующее его обслуживание во время эксплуатации.
Плитный фундамент — единая железобетонная монолитная плита, на которую все остальные элементы здания опираются.
Само здание в этом случае вместе с фундаментом представляет из себя единую конструкцию. Сам фундамент строится или непосредственно на поверхности земли, или на небольшой глубине.
В любом случае получается, что фундамент из-за небольшого заглубления будет подвержен как касательным, так и вертикальным силам морозного пучения: он будет просто подниматься зимой во время морозов и опускаться весной во время оттепелей.
Особенность же данного фундамента – именно единая монолитная конструкция, благодаря которой несмотря на частое изменение высоты подъема дома он не разрушается и не дает трещин.
Идея метода – снижение содержания воды в грунте путем ее отвода непосредственно от фундамента, после чего соответственно снижаются и пучинистые способности данного грунта. Вода из-под дома и области его расположения отводится и грунт в этом месте становится менее влажный.
Для реализации данного метода на некотором расстоянии от дома роется дренажный колодец, предназначенный для сбора отведенной от здания воды. Вокруг дома строится дренажная система: роется траншея и в нее закладываются трубы, содержащие по всей своей боковой поверхности отверстия небольшого диаметра; трубы затем соединяются с колодцем, образуя тем самым единую систему слива.
Для того, чтобы предотвратить попадание в дренажную систему грунта, трубы перед обратной засыпкой обсыпают со всех сторон гравием или щебнем, а затем обертывают геотекстилем. Для того, чтобы вода от дома направлялась в колодец самотеком следует располагать трубы с небольшим уклоном в направлении, где расположен дренажный колодец. Кроме того, трубы располагают в траншее на разной высоте: чем ближе труба к колодцу, тем глубже она должна быть расположена относительно поверхности земли и наоборот – близлежащие к дому трубы заглубляются минимально. Данный метод хорошо применять в комплексе с другими.
7.
Использование скользящих материалов.
Этот метод обычно применяют на стадии строительства фундамента и рассчитан он на защиту от касательных сил морозного пучения. С внешней стороны стены фундамента обкладывают гидроизоляционными материалами, имеющими скользкую поверхность типа рубероида. Соседствующий со стенами грунт не будет иметь возможности зацепиться за такую стену и будет проскальзывать, снижая тем самым боковое давление на фундамент и здание в целом.
8. Утепление фундамента.
Часто этот метод сочетают с другими. Суть метода в том, что если фундамент хорошо утеплен теплоизоляционными материалами, то температура в месте расположения фундамента будет выше обычной и в этом случае глубина промерзания грунта уменьшается или грунт под зданием не промерзает вовсе. Соответственно, пучинистые силы, действующие на здание, будут минимальными или будут отсутствовать. На этапе строительства фундамента утеплять его следует как с внешней, так и с внутренней сторон.
Во время эксплуатации здания утеплять можно лишь с внутренней стороны.
Что такое Небеса? — Определение из Trenchlesspedia
Что означает Вздымание?
Вспучивание определяется как результирующее восходящее движение нижележащего слоя почвы из-за добавления влаги к ненасыщенной расширяющейся почве. Когда вода добавляется в расширяющуюся почву (такую как глина), происходят большие изменения объема. Это приводит к расширению почвы в восходящем направлении. Вздутие почвы часто рассматривается как противоположность проседания или оседания, когда почва движется вниз.
Реклама
Trenchlesspedia объясняет пучину
Вздутие почвы может быть вызвано одним из следующих факторов:
- Снятие напряжения из-за удаления почвы или другой надземной конструкции
- Изменение уровня грунтовых вод
- Le изгиб трубопроводов, что приводит к изменение содержания влаги
- Замерзание и последующее расширение воды в почве
Вздутие почвы потенциально разрушительно для таких конструкций, как фундаменты зданий и дороги.
Некоторые из факторов, влияющих на скорость и силу пучения грунта при бестраншейном строительстве, включают:
- Давление в стволе скважины
- Скорость бурения
- Свойства грунта
- Влажность грунта
- Размер кольцевого пространства
- Скважинный инструмент
Инженеры и подрядчики, занимающиеся бестраншейным строительством, должны знать о пучине грунта и принимать необходимые меры для предотвращения ее возникновения.
Реклама
Поделись этим термином
Связанные термины
- Расчетный контроль
- Вздымание
- Связной грунт
- Манометр давления грунта
- Проседание
Похожие материалы
- Понимание различных методов измерения механических волн и их изучение
- Давление: почему это ключ к предотвращению непреднамеренных возвратов
- Экологическая инспекция: новая норма для бестраншейных проектов
- Ключевые принципы эффективного контроля твердых частиц
- Почему проектирование и планирование отвода жесткого диска имеет ключевое значение
Теги
МатериалыБестраншейное строительствоАктуальные статьи
Бестраншейная реабилитация
5 лучших способов соединения труб, на которые всегда можно положиться
Бестраншейное строительство
Понимание 4 этапов исследования места
Бестраншейное строительство
Все, что вам нужно знать о подъеме труб
Бестраншейная реабилитация
Как узнать, есть ли в вашем доме асбестоцементные трубы
Взрыв грунта — Проектирование зданий
Мы используем файлы cookie, чтобы обеспечить вам максимально удобные условия пользования нашим веб-сайтом.
Вы можете узнать о наших файлах cookie и о том, как отключить файлы cookie, в нашей Политике конфиденциальности. Если вы продолжите использовать этот веб-сайт без отключения файлов cookie, мы будем считать, что вы довольны их получением. Закрывать.
Редактировать эту статью
Последняя редакция 02 Сен 2020
См. вся история
|
Вспучивание грунта — движение грунта вверх, обычно связанное с расширением глинистых грунтов, которые набухают при намокании. Поскольку почва обычно не может расширяться вниз или в стороны, в результате открытая верхняя поверхность почвы поднимается вверх. Воздействие пучения противоположно эффекту оседания, при котором грунт становится неустойчивым и оседает вниз, или оседанию, вызванному весом здания.
Смещение обычно составляет менее 150 мм, однако даже такой уровень смещения может привести к серьезным структурным повреждениям фундамента здания и ткани. Может быть причинен долгосрочный ущерб, который может быть незаметен в течение некоторого времени, но может существенно повлиять на стоимость имущества.
Наиболее распространенная причина пучения грунта связана с погибшими или срубленными деревьями. Поскольку корневая сеть больше не вытягивает воду из недр, вода скапливается в земле, что приводит к вздутию, которое может перемещать строительные конструкции вверх.
Дополнительные причины пучения грунта могут включать:
- «Снятие напряжения» (или восстановление вскрышных пород), связанное с удалением грунта из котлована и, таким образом, снижением давления на нижележащие слои. Это может произойти, например, при строительстве подвалов.
- Изменение уровня грунтовых вод.
- Сломанные дренажи или близлежащие строительные работы, которые мешают существующему грунтовому дренажу.
- Набухание недр из-за сезонных изменений погоды.
- Вода расширяется при замерзании, вызывая вздутие почвы. Некоторые конкретные почвы, такие как илистые и песчаные глины, могут быть более восприимчивы, чем другие.
Общие признаки пучения грунта могут включать:
- Растрескивание кирпичной кладки и окон. Это растрескивание, скорее всего, будет вертикальным, тогда как растрескивание при оседании, скорее всего, будет диагональным.
- Двери заедают, поскольку их рамы становятся непрямыми.
- Подъем дорожек и террас вокруг зданий.
Обследования покажут, произошло ли пучение, которое может повлиять на здание, и могут сообщить, например, о потенциальных рисках предлагаемых работ, таких как удаление деревьев возле зданий. Исследования могут включать визуальный осмотр, исторические исследования и бурение скважин для определения профиля влажности почвы.
Там, где пучение может быть проблемой, ячеистые конструкции могут быть установлены под фундаментами и плитами перекрытий, чтобы уменьшить восходящую силу пучения от передачи на структуру выше.
Для получения дополнительной информации см. Сотовый плотный фундамент.
Устранение повреждений из-за пучения грунта может быть длительным и дорогостоящим процессом. Если вздутие является результатом основной проблемы, проблему могут решить восстановительные работы, такие как ремонт протекающих стоков или удаление растительности.
В тех случаях, когда грунт сам по себе склонен к пучению, для стабилизации конструкций может потребоваться установка фундамента. Вынутый грунт из-под существующих фундаментов заменяется материалом, обычно бетоном, в несколько этапов для формирования нового фундамента под существующим, доходящим до грунтов, не склонных к пучению. Возможно, потребуется оставить полость под конструкцией, чтобы приспособиться к будущему перемещению верхних слоев грунта.
- Заброшенная земля.
- Ячеистый ростверк.
- Загрязненная земля.
- Растрескивание и строительное движение.
- Дефекты кирпичной кладки.
