Содержание

Пучинистость грунтов и фундамент

Глава из книги «Малозаглубленный ленточный фундамент»

Пучинистость грунтов, вызывания способностью грунта удерживать воду в своей структуре,  является серьезным врагом ленточных фундаментов. Особенно критична неравномерная пучинистость подлежащих грунтов, приводящая к неравномерным нагрузкам на фундамент.  Чаще всего неравномерная пучинистость грунтов может быть вызвана наличием разнородных подлежащих грунтов под малозаглубленным ленточным фундаментом. Также неравномерная пучинистость может быть вызвана неравномерным прогревом почвы от солнца, разницей в утеплении грунта (в том числе при неравномерном укрытии грунта рядом с домом снегом), наличием отапливаемых и неотапливаемых помещений на одном фундаменте. Кроме глинистых грунтов, к пучинистым грунтам относятся пылеватые и мелкие пески, а также крупнообломочные грунты с глинистым заполнителем, имеющие к началу сезона промерзания влажность выше определенного уровня.

Перечень пучинистых грунтов по ГОСТ 25100-95 приведен в таблице: 

Таблица. Пучинистость грунтов.

Степень пучинистости грунта   (ГОСТ 25100-95) / % расширения

Пример грунта требует исследований для принятия решения о классификации)

Практически непучинистые грунты < 1%

Твердые глинистые грунты, мало водонасыщенные гравелистые, крупные и средние пески, мелкие и пылеватые пески, а также пески мелкие и пылеватые, содержащие менее 15 % по массе частиц мельче 0,05 мм. Крупнообломочные грунты с заполнителем до 10 %

Слабопучинистые грунты <1-3,5 %

Полутвердые глинистые грунты, средне водонасыщенные  пылеватые и мелкие пески, крупнообломочные грунты с заполнителем (глинистым, песком мелким и пылеватым) от 10 до 30 % по массе

Среднепучинистые грунты <  3,5-7 %

Тугопластичные глинистые грунты. Насыщенные водой  пылеватые и мелкие пески. Крупнообломочные грунты с заполнителем (глинистым, песком пылеватым и мелким) более 30 % по массе

Сильнопучинистые и чрезмернопучинистые грунты > 7%

Мягкопластичные глинистые грунты.

Насыщенные водой пылеватые и мелкие пески.

Для обзора важнейших свойств грунтов и их пригодности для строительства мы предлагаем обратиться  к сводной таблице: 

Таблица. Характеристики грунтов (Таблица адаптирована из раздела R406.1 Международного строительного кода для жилых домов International Residential Code — 2006)

Грунт

Дренажные возможности грунтов

Потенциал подъема уровня грунта при замерзании. (Вертикальные и касательные составляющие сил морозного пучения)

Потенциал расширения грунта при замерзании.   (Горизонтальные  составляющие сил морозного пучения)

Валунный, галечниковый, щебенистый, гравийный, дресвяный. Песок гравелистый и крупный.

Хорошие

Незначительный

Незначительный

Илистый гравий, илистые пески

Хорошие

Средний

Незначительный

Глинистый гравий,  песчано-глинистая гравийная смесь,  глинистые пески

Средние

Средний

Незначительный

Пылеватый и мелкий песок, мелкий глинистый песок,  неорганический ил, глинистый суглинок с умеренной пластичностью

Средние

Высокий

Незначительный

Низко-  и средне пластичные глины, гравелистые глины, илистые глины, песчанистые  глины, тощие глины

Средние

Средний

От незначительного к среднему

Пластичные и жирные глины

Плохие

Средний

Высокий

Неорганические илистые грунты, мелкие слюдянистые пески

Плохие

Высокий

Высокий

Органические непластичные илистые грунты, илистая тугопластичная глина

Плохие

Средние

Средние

Глина и илистая глина средней и высокой пластичности, пластичные илистые грунты, торф, сапропель.

Неудовлетворительные

Средние

Высокие

Пучинистость грунта определяется его составом, пористостью, а также уровнем грунтовых вод (УГВ). Чем выше стоят грунтовые воды, тем больше будет расширяться грунт при замерзании. Способность удерживать и «подсасывать» воду из нижележащих слоев обеспечивается наличием в структуре грунта капилляр и подсосом ими воды. Грунт при расширении замерзающей водой (льдом) начинает увеличиваться в объеме.

Происходит это из-за того, что вода увеличивается в объеме при замерзании на 9-12%. Поэтому, чем больше воды в грунте, тем он более пучинистый. Также выше пучинстость у грунтов с плохими дренажными характеристиками. При промерзании грунта сверху (от уровня земли или планировки) еще незамерзшая вода отжимается льдом в нижележащие слои грунта.
Если дренажные свойства грунта недостаточные, то вода задерживается и быстро промерзает, вызывая дополнительное расширение грунта. На границе раздела положительных и отрицательных температур могут намораживаться линзы льда, вызывая дополнительных подъем грунта.  Чем больше плотность грунта, тем меньше в нем капилляров и пустот (пор) где может задерживаться вода и, следовательно, меньше потенциал расширения при замерзании.
Малозаглубленный ленточный фундамент по определению закладывается на глубины сезоннопромерзающего слоя грунта. При замерзании грунта и начале его движения на фундамент начинает действовать сила, вектор которой приложен перпендикулярно к подошве фундамента (при условии, что подошва лежит в горизонте).
Под действием этой силы, приложение которой зачастую бывает  неравномерным по длине фундамента, фундамент и само здание может подвергаться также неравномерным перемещениям.   Кроме давления вверх, пучинистый грунт при замерзании может оказывать давление и по горизонтали, и по касательной к вертикальной плоскости ленты фундамента.

Сила морозного пучения зависит и от величины отрицательных температур и от продолжительности их действия. Максимальное морозное пучение грунта в России приходится на конец февраля –март.  Если вы строите ленточный малозаглубленный фундамент на сильнопучинстом грунте, вам придется думать, как снизить воздействие не только касательных составляющих сил морозного пучения, но также и их горизонтальных составляющих. Примерзающий к фундаменту грунт способен не только обеспечить боковое сжатие фундамента, но и его защемление силами бокового сцепления и подъем, что может вызвать деформацию фундамента (особенно критично для сборных ленточных  фундамент из блоков).  

Поэтому, если вы решаетесь строить малозаглубленный ленточный фундамент на сильно- или чрезмернопучинистом грунте, вам лучше выбрать в качестве фундамента жесткую монолитную железобетонную раму, а не сборный ленточный фундамент из блоков. К тому же придется повести ряд мероприятий по снижению силы трения между фундаментом и грунтом, и теплотехнические мероприятия для снижения сил морозного пучения.

Таблица. Нормативная глубина сезонного промерзания грунтов, м.


Город

Суглинки, глины

Мелкие пески

Средние и крупные пески

Каменистый грунт

Москва

1,35

1,64

1,76

2,00

Владимир

1,44

1,75

1,87

2,12

Тверь

1,37

1,67

1,79

2,03

Калуга, Тула

1,34

1,63

1,75

1,98

Рязань

1,41

1,72

1,84

2,09

Ярославль

1,48

1,80

1,93

2,19

Вологда

1,50

1,82

1,95

2,21

Нижний Новгород, Самара

1,49

1,81

1,94

2,20

Санкт Петербург. Псков

1,16

1,41

1,51

1,71

Новгород

1,22

1,49

1,60

1,82

Ижевск, Казань, Ульяновск

1,70

 

1,76

 

Тобольск, Петропавловск

2,10

 

2,20

 

Уфа, Оренбург

1,80

 

1,98

 

Ростов-на- Дону, Астрахань

0,8

 

0,88

 

Пенза

1,40

 

1,54

 

Брянск, Орел

1,00

 

1,10

 

Екатеринбург

1,80

 

1,98

 

Липецк

1,20

 

1,32

 

Новосибирск

2,20

 

2,42

 

Омск

2,00

 

2,20

 

Сургут

2,40

 

2,64

 

Тюмень

1,80

 

1,98

 

Что можно сделать для уменьшения воздействия сил морозного пучения грунта на фундамент:

  • Устроить хороший дренаж сезоннопромерзающего грунта вблизи фундамента.
  • Обеспечить водоотведение ливневых и талых вод с помощью твердой или мягкой отмостки.
  • Утеплить поверхность промерзающего грунта вблизи фундамента.
  • Рассмотреть возможность засоления грунтов веществами, не вызывающими коррозии бетона и арматуры.

Самым простым и недорогим способом является горизонтальное утепление грунта  вокруг здания (о котором мы поговорим подробно ниже)  и вертикальное утепление ленточного фундамента.  Кроме снижения теплопотерь дома  (от 10 до 20%), утепление пенополистиролом подземной части фундамента играет еще и важную роль в снижении трения между грунтом и фундаментом при пучении и компенсации расширения грунта.

Важную роль в снижении пучинистости грунтов играет правильное дренирование. Для снижения сил морозного пучения требуется как можно сильнее обезводить грунт в непосредственной близости к малозаглубленному ленточному фундаменту. Для этого траншеи  для ленточного фундамента выкладываются геотекстилем, после отливки фундамента и выполнения гидроизоляции и утепления фундамента, на дно укладываются дренажные трубы кольцевого дренажа вокруг всего дома, и засыпаются дренажной смесью из песка и керамзита, либо просто песком.   Пристеночная дренажная мембрана также помогает отводить воду вглубь – к дренажным трубам.
В особо тяжелых грунтовых условиях можно прибегнуть к полной или частичной замене грунта, подлежащего и прилегающего к малозаглубленному ленточному фундаменту.

В отечественной строительной литературе вообще не рассматривается роль крупных лиственных деревьев в подвижках пучинистых грунтов. Между тем лиственные деревья способны серьезно влиять на режим водонасыщения грунтов.

Просадочные и пучинистые грунты в геотехнике

Объемные изменения в грунтах оснований во многих случаях отражаются отрицательно на состоянии возведенных на них сооружений, и задача специалиста геотехника— установить возможность развития таких явлений и определить меры борьбы с ними.

Объемные изменения могут возникнуть под действием многих причин, главнейшими из которых являются промерзание и высыхание.

Пучинистые грунты

Чем больше глинистых частиц в грунтах и в скальных породах основания, чем легче сооружение и менее глубоко заложен фундамент и чем больше глубина промерзания, тем больше опасностей для сооружения. Грубозернистые грунты мало изменяются в объеме при промерзании, так как в лед превращается только та вода, которая непосредственно содержится в порах грунта. Глинистые фракции в тонкозернистых грунтах обладают способностью постоянно абсорбировать воду из нижележащих слоев, которая, замерзая, образует тонкие прослойки льда, поэтому горная порода имеющая в составе глинистые грунты относится к пучинистым грунтам. Накопление частиц льда после длительного, периода промерзания приводит к морозному пучению грунта, достигающему иногда нескольких десятков сантиметров, что особенно вредно отражается на легких постройках или на недостаточно прочных частях сооружений, например на оконных парапетах подвальных этажей. Явления морозного пучения грунтов известны давно, и мероприятия по их предотвращению изложены в строительных нормах. Наиболее простым способом избежать последствия морозного пучения является увеличение глубины заложения фундаментов. Также, в современной геотехнической практике распространены методы утепления покровных слоев грунта за счет укладки теплоизоляционных гидрофобных плит по периметру здания или сооружения. Вид утеплителя, толщина и площадь покрытия обычно определяются расчетным методом на этапе проектирования.

Возможность объемных изменений в скальных породах часто остается без внимания. Например на складе для хранения семян Минсельхоза России в Краснодарском крае, построенного на песчанистых мергелях мелового возраста, фундаменты наружных кирпичных стен заложены на глубину от 0,8 до 1,2 м, а колонны заглублены на 1,8—2,0 м. После нескольких лет эксплуатации в здании появились трещины, поломались окна, что как оказалось, явилось следствием пучения скального основания стен, но не более глубоко посаженых колонн. Непосредственной причиной этих повреждений явились вертикальные деформации продольных жестких балок в сооружении, которые сначала были отнесены за счет осадки колонн. Однако при более детальном обследовании выяснилось, что в основании наружных стен между прослоями мергелей образовались включения льда.

Причинами повреждения некоторых зданий, являются также морозное пучение грунтов под полом неотапливаемых подвальных помещений и проникновение в них весенних талых вод из-за недостаточной гидроизоляции и покрытий полов от более тяжелых и глубже заложенных и вследствие этого менее выпучиваемых колонн.

Очень часто происходит морозное пучение глинистых грунтов в основании зданий холодильников, возникающее после нескольких лет их эксплуатации, несмотря на теплоизоляционные устройства. Грунты в периферийной части основания холодильника прогреваются потоком тепла, поступающего из окружающей среды, и не промерзают, а грунты в центральной части промерзают и пучатся на высоту десяти и более сантиметров, что ведет к серьезным повреждениям сооружения. Во избежание этого явления холодильники рекомендуется строить с подвальными помещениями или с искусственно подогреваемым покрытием в подошве.

Просадочные грунты

Высыхание, связанное с изменением объема грунта,—другая причина повреждений зданий. Довольно часто происходят разрушения зданий в результате естественных процессов высыхания и просадки меловых и третичных глин. В районах распространения лондонских глин это явление приняло такие размеры, что научно-исследовательскому строительному институту пришлось провести специальную разъяснительную компанию среди населения.

Повреждения возникают в стенах южной экспозиции, в основании наружной части которых влажность грунта уменьшается на несколько процентов по сравнению с основанием внутренней части. В результате происходит перекос фундамента здания, и в его стенах появляются вертикальные трещины или, если перекрытия конструктивно усилены, образуются косые трещины. Поэтому часто повреждаются углы сооружений.

Известно вредное влияние на сооружения корней деревьев корни которых распространяются широко вокруг фундаментов зданий и являются причиной понижения уровня подземных вод и снижения влажности глинистых грунтов, что приводит к просадке грунта. Особую осторожность необходимо проявлять при посадке тополей, так как они обладают развитой корневой системой, которая способна вытеснять грунты в основании фундаментов.

Дренирующий песчаный слой, подстилающий глинистый пласт, может привести к осушению последнего на всю его мощность. В этом случае в грунте появляются вертикальные трещины, распространяющиеся на мостовые, садовые ограждения и небольшие постройки. Смыканию во влажный период времени трещин, образовавшихся в стенах тех или иных сооружений, препятствуют попадающие в них обломки кирпича и цемента.

В районах распространения глинистых грунтов следует строить высокие, предпочтительно тяжелые здания. Поверхность грунта на участке застройки должна быть закрытой, свободной от рыхлых насыпей. Если этого нет, необходимо принять меры предосторожности. Влаголюбивые деревья, такие как тополь или ивы, должны рассаживаться далеко от стен сооружения (минимальное расстояние, согласно британским строительным нормам составляет 7,5 м). Вокруг здания вместо газона следует делать отмостку. В сухое время года ближайшие к зданию газоны должны поливаться, и воде, стекающей с крыш, надо давать возможность частично просачиваться в грунт. Европейские строительные нормы предусматривают заложение на глубину не менее 1,4 м, причем, если здание оборудовало котлом для отопления, глубина фундамента отсчитывается от пола подвального помещения.

На кирпичных заводах высыхание глинистого грунта вокруг обжиговых печей ведет к неравномерной просадке грунта и повреждению конструкций. Мерой предосторожности служит укладка под печи слоя гравия, насыщенного водой. Несомненный интерес представляет обратное явление — подъем поверхности грунта по окончании эксплуатации завода. Так, например, в Кемеровской области фундаментная железобетонная плита коксового завода, строящегося на территории старого завода, поднялась примерно на 12 см. Грунты в основании завода представлены неогеновыми глинами; несмотря на неравномерное поднятие грунта, железобетонная плита не испытала повреждения, но сооружения завода, как правило, очень чувствительны к неравномерным деформациям основания.  Известен другой случай когда на Серовском металлургическом заводе пилоны литейного корпуса, дали осадку после 30 лет эксплуатации. Это обстоятельство отразилось на неравномерном вертикальном смещении подкрановых путей и было вызвано искусственным понижением (после реконструкции завода) первоначально высокого уровня грунтовых вод, за которым последовала потеря влажности глинистых грунтов вблизи печей.

Особый характер повреждений зданий может быть связан с увеличением объема некоторых горных пород.

Наша организация предлагает комплексный подход с целью разработки проектов оснований и фундаментов, в том числе с учетом факторов просадки и пучения грунтов.

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ФУНДАМЕНТОВ

<ОСНОВАНИЯ ФУНДАМЕНТОВ

Более полную информацию по разработке проектов оснований и фундаментов, по выполнению расчетов вы можете получить позвонив нам по телефону + 7 (499) 350-23-58, или оставив заявку по форме или по электронной почте.

<НАЗАД

Подробнее о защите металлических свай в пучинистых грунтах


Чтобы посмотреть
представительство
в Вашем регионе,
перейдите в раздел контакты.

ВМП в социальных сетях:

ЗАЩИТА МЕТАЛЛИЧЕСКИХ СВАЙ В ПУЧИНИСТЫХ ГРУНТАХ

Разработка большей части месторождений нефти и газа осуществляется в сложных природно-климатических условиях Севера. Возведение объектов инфраструктуры усложняется тем, что строительство ведется в районах распространения пучинистых грунтов. Для повышения надежности функционирования и долговечности объектов применяют металлические сваи. Однако из-за воздействия касательных сил морозного пучения даже эта мера не гарантирует полной безопасности.

При замерзании влаги пучинистые грунты увеличиваются в объеме и «выдавливают» сваи вверх. Образующиеся под ними пустоты заполняются грунтом таким образом, что после оттаивания фундамент не занимает своего первоначального положения. Данное явление называется морозным пучением. Под воздействием сил пучения несущие конструкции сооружений деформируются, создается угроза разрушения зданий и сооружений. Для минимизации этих процессов необходимо, чтобы силы, удерживающие сваи в более глубоких слоях, превосходили силы морозного выпучивания.

Чтобы минимизировать негативное воздействие пучинистых грунтов на фундаменты зданий и сооружений, предпринимают различные меры. Наиболее технологичный и эффективный способ — окраска металлических свай лакокрасочными материалами на основе эпоксидных смол. Получаемая гладкая поверхность значительно снижает силы смерзания металлических свай с пучинистыми грунтами в слое сезонного   промерзания-оттаивания. Касательные силы пучения, согласно исследований, проведенных ОАО «Фундаментпроект» для эпоксидной грунт-эмали ИЗОЛЭП-mastic, снижаются на 20 — 60 %.

Действующая в России нормативно-техническая документация предусматривает применение современных эпоксидных составов для защиты металлических свай. ГОСТ 9.602-2016 «Защита строительных конструкций от коррозии и старения. Подземные сооружения» регламентирует толщину такого покрытия — 0,35 мм. Грунт-эмаль ИЗОЛЭП-mastic, в отличие от кремнийорганических и других устаревших материалов, позволяет получить требуемую толщину за один слой. Это делает покрытия ВМП очень выгодными при подсчете трудоемкости работ на квадратный метр защищаемой поверхности. Применение современных эпоксидных покрытий позволяет уменьшить длину свай и сократить капитальные затраты на строительство объектов.

Эпоксидные материалы устойчивы к механическим воздействиям (показатель абразивостойкости 98,3 мг по Тамберу, что существенно выше, чем у кремнийорганических материалов).

Наносить материал можно непосредственно на строительной площадке при отрицательных температурах, в том числе по поверхностям, подготовленным к окраске вручную.

что это такое, как определить и классификация

Фундамент – основная часть любого строения, обеспечивающая прочность и устойчивость сооружений. Если работы осуществляют самостоятельно, то перед началом надо провести гидрогеологические исследования почвы. Чтобы с приходом морозов поверхность под конструкцией не увеличивалась в размерах, возведение проводят на непучинистом грунте. Существуют показатели, помогающие определить безопасный и устойчивый участок.

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. 

Классификация и виды

Любая почва при увлажнении уплотняется и проседает. Обилие влаги на глубине промерзает, что приводит к деформации. При самостоятельном возведении конструкции надо провести гидрогеологические исследования, которые помогут определить тип грунта.

Вид почвы уточняют по ГОСТУ. По степени пучения делят на 5 групп:

  • Непучинистые. Включает твердые и песчаные (пылеватые) грунты, крупный гравий.
  • Слабопучинистые. Полутвердая глинистая земля с мелкими песчаными включениями. Участки расположены на холмах и возвышенностях, увлажнение происходит за счет атмосферных осадков.
  • Среднепучинистые. Тугопластичная глина и насыщенные влагой пылеватые почвы встречается в равнинах с затяжными склонами. Орошение осуществляется дождями, таянием снега и притоком подземных источников.
  • Сильнопучинистые. Участки на болоте, в тундре и вся земля, напитанная влагой
  • Чрезмернопучинистые. Мягкий пластичный грунт, который находится в окружении воды.

Непучинистый грунт не изменяет объем и характеристики при замерзании и оттаивании. К категории относят почву, в которой нет влаги или присутствует незначительное включение воды. Монолитные скалистые породы не трансформируются на холоде, поэтому при возведении конструкций не возникнет проблем. Массивы не впитывают воду, не проседают и выдерживают вес габаритных строений. Часто состоят из крупных горных кусков, смешанных с песком.

Пучинистые и непучинистые почвыИсточник gidfundament. ru

Сквозь хрящеватые (насыпные) виды жидкость проходит быстро, не задерживаясь и не изменяясь. Благодаря содержанию гравия и крупных частиц плохо размывается. При правильной подготовке участка масса обеспечит устойчивость к пучению.

Глинистые виды состоят из крохотных элементов, которые сильно впитывают воду. Строения на таких поверхностях быстро просаживаются, а при замерзании влага превращается в лед. В чистом виде сырье очень пластичное и мягкое. Суглинок на 20-30% состоит из основного вещества, супесь – 10%, остальное – добавки.

Песчаные виды классифицируют по размеру частиц. Из-за высокой капиллярной активности мелкого песка вода хорошо поднимается и сохраняется, как в промокашке. На уровень влияют не только подземные воды, но и тающий снег и дождь. Материал может удерживать влагу на глубине от 1,5 до 5 м, что при сильном холоде приводит к промерзанию и пучению.

Опасными считают плывуны, которые не подходят для возведения зданий любой сложности. Из-за высокой насыщенности водой участок быстро леденеет и вспучивается. После наступления теплой погоды почва размокает. Виды встречаются в заболоченных областях. 

Проблемный участок под строительствоИсточник gidfundament.ru
Планировка участка в 30 соток

Процесс затвердения грунта осуществляется сверху вниз. Скорость опускания границы между мокрой и замерзшей землей зависит от погоды. Проникшая в глину жидкость леденеет, выдавливая себя в верхние ярусы почвы. Крупнозернистые виды гальки и песка не сопротивляются, поэтому вода легко уходит и не провоцирует вытеснение.

Пучинистые явления часто уменьшают от веса конструкции. Основание фундамента сильно давит на грунтовый слой, что приводит к уплотнению и снижению удерживающих свойств. Чем крупнее строение, тем больше плотность и меньше степень оледенения.

Как определить характеристики

Степень пучинистости грунтов получают после гидрогеологического исследования. Если нет возможности провести замеры, то можно определить по физическим параметрам земли на участке. Самостоятельно получится узнать вид почвы, уровень подземных вод и показатель текучести.

Рядом с предполагаемой стройкой выкапывают две вертикальные узкие ямы, глубиной 1,5-2 м. Непучинистые крупный гравий и скальный монолит определяют визуально. Из среза шурфа берут пробу грунта для установления типа. Небольшое количество смачивают в жидкости. После увлажнения массу в ладонях скатывают в колбаску и загибают в кольцо. Материал из песка не получится собрать, супесь рассыпается на мелкие части. Держит форму глина, а суглинка распадается на 3 куска.

Узнать тип грунтаИсточник k-dom74.ru

Уровень залегания подземных вод можно вычислить самостоятельно. Если через сутки в шурфе не появилась жидкость, то скважину буром увеличивают еще на 1,5 м. Просочившаяся влага на поверхности грунта станет показателем глубины залегания. Минимальные параметры для слабопучинистых глины и песка – 2 м. 

Типы фундамента

Непучинистый грунт – отличный вариант при строительстве здания. При любом промерзании и влажности не нужна глубокая заливка. Неподвижная основа позволит возвести несущие конструкции с минимальными затратами сил и финансовых вложений.

Непучинистый грунт из габаритных скальных осколков или крупной гальки помогает создать крепкий и надежный фундамент. Снимают верхний растительный слой, вырывают неглубокую канавку (до 20 см), которую заливают строительным бетоном. После затвердения массы можно приступать к возведению строения.

Как обустроить основуИсточник sdelai-lestnicu.ru

Заглубленный фундамент для непучинистого грунта подойдет для дачного дома. На участке создают траншею, глубиной в 70 см. Яму наполняют крупным песком, тщательно утрамбовывают. Рассыпчатое сырье укладывают слоями, каждый из которых обильно орошают водой. Основу заливают бетоном, после высыхания приступают к возведению цоколя и стен.

Если грунт пучинистый сухой или подземные источники расположены ниже 2 м, то можно уменьшить расход стройматериалов, используя в котловане песок или гальку. На поверхности почвы ставят опалубку, в траншею высыпают рассыпчатые компоненты, потом выливают бетон.

При близком прилегании подземных источников пучинистого грунта придется создавать надежную конструкцию. Часто используют сваи (железные, винтовые), которые вбивают на уровень промерзания почвы. Для хозяйственных построек применяют столбчатый метод, для домов – бетонный ленточный.

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. 

Улучшение характеристик основыИсточник sdelai-lestnicu.ru
Планировка участка на даче: 30 вариантов и идей

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.  

Как обустроить водоотводИсточник stroykarecept.ru

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.

Вариант из плитИсточник rantac.ru

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.

Поэтапная планировка участка 10 соток

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. 

Изменение параметров почвыИсточник framehouse16.ru

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.

Засыпка после замены грунтаИсточник dombeton.ru

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. 

Вариант для укрепления пучинистого грунтаИсточник undergroundexpert.info

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.

Усиленный пучинистый грунтИсточник stroidomsk.ru

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 .


Продуманная планировка участка в 15 соток

Заключение

Непучинистый грунт – идеальный вариант при создании фундамента. При строительстве не придется усложнять проект и подыскивать подходящее решение под требования участка. Определить характеристики почвы можно как при помощи гидрогеологических исследований, так и самостоятельно. Негативные качества проблемных мест минимизируют укреплением.

Устройство фундамента на пучинистых грунтах

Строительство на пучинистых грунтах всегда требует особого подхода к выбору фундамента. Силы пучения грунта способны разрушительно воздействовать на основание вашего дома, если оно построено неграмотно.

Наша компания, хоть и не занимается строительством фундаментов, но по роду своей деятельности – забивка свай – не раз сталкивалась с фактами, когда неверное устройство фундамента на пучинистых грунтах приводило к необходимости его ремонта или усиления.


Пучение грунта и его виды

Пучение — способность почвы увеличивать свои объемы из-за заледенения находящейся в ней влаги. Чем большим количеством воды пропитан грунт, тем сильнее он расширяется при минусовых температурах. Изменения объема объясняются разной удельной плотностью двух материалов, которая у воды составляет 1000 кг/м2, а у льда — 910 кг/м2.

Важно: увеличивающий в объеме грунт не может расширяться вниз, поскольку там расположены глубинные, несжимаемые пласты почвы, он поднимается в верх и давит на фундамент, выталкивая его из земли.

Склонность почвы к пучению непосредственно зависит от ее структуры — крупнообломочные, гравелистые и песчаные грунты практически не впитывают воду и не подвергаются пучению, тогда как расширение глины, суглинка, черноземов и супесей, впитывающих воду как губка, максимально. Особенно сильно пучение проявляется после затяжных дождей, длившихся в осенний период.

На фактическую величину пучения, помимо типа почвы, влияют два фактора:

Важно: от уровня промерзания зависит, какой по толщине пласт почвы будет расширяться, от глубины грунтовых вод — сила пучения: если УГГВ высокий, то верхние шары почвы будут постоянно влажными, что приведет к увеличению их пучинистости.


Рис.: Виды воздействия пучения на фундамент

Выделяют два разных по прикладному характеру вида пучения:

  • Вертикальное — действует снизу-вверх, выталкивая опорную часть фундамента. Вертикальное пучение проявляется, если подошва основания расположена в пласте промерзающего грунта, если она заглублена ниже уровня промерзания, вертикальные нагрузки на фундамент не действуют;
  • Касательное — выталкивание фундамента происходит в результате трения расширяемой почвы и стенок основания. Такие нагрузки значительно меньше чем вертикальные, однако если здание легкое (каркасный либо деревянный дом) и его вес не может уравновесить выталкивающие силы, проблемы возможны и без активных вертикальных нагрузок.

Важно: деструктивное влияние пучения на фундамент усугубляется тем, что весной, когда содержащийся в почве лед оттаивает, грунт уменьшается в объеме и дом проседает, часто неравномерно, что приводит к  разрушению и деформации ответственных элементов здания.  

Виды фундаментов на пучинистых грунтах

В основе надежности фундамента малых и средних зданий в условиях пучинистых грунтов лежит их способность сохранять устойчивость под влиянием касательных сил пучения.

Если крупные массивные здания, построенные с заложением фундамента на глубине ниже сезонного промерзания грунта, противодействуют касательным силам своей массой, то, чтобы эти силы не разрушили здание небольшой величины и массы, применяют следующие типы фундаментов:

применение ленточного фундамента на пучинистых грунтах

В пучинистых грунтах использованию подлежат исключительно фундаментные ленты глубокого заложения монолитного типа. Сборные конструкции неприменимы ввиду того, что из-за неуравновешенной нагрузки касательные силы пучения могут оторвать верхний пояс фундаментных блоков от нижнего. Важно: армирование фундамента в данном случае является обязательным — армокаркас обеспечивает пространственную жесткость ленты, что в случае воздействия на фундамент неравномерных деформаций защитит конструкцию от растрескивания.


Рис.: Варианты монтажа ленточного фундамента в пучинистом грунте

При строительстве легких зданий — домов из каркасных панелей либо дерева, низкий вес постройки не сможет уравновесить касательные силы пучения, даже если его опорная часть размещена ниже глубины промерзания почвы. В данном случае необходимо обустраивать ленту с уширенной подошвой, увеличенное сечение которой работает в грунте как анкер, препятствуя выталкиванию фундамента касательными нагрузками.

Применение монолитной плиты на пучинистых грунтах

Монолитный плитный фундамент классифицируется как незаглубленный. В условиях пучинистых грунтов он используется в двух случаях:
  • Для возведения тяжелых каменных домов, вес которых дополнительно усиливает устойчивость плиты к изгибам и уравновешивает выталкивающие нагрузки;
  • Для строительства небольших сооружений, обладающих низким весом, с которыми плита работает как «плавающая» конструкция.
Под понятием «плавающая» плита обозначается способность монолита, размещенного на поверхности грунта, опускаться и подниматься вместе с почвой. К такому фундаменту выдвигаются повышенные требования к устойчивости на изгиб (достигается за счет усиленного армирования и увеличения толщины), поскольку из-за неравномерного промерзания грунта (в центре дома почва всегда сохраняет плюсовую температуру) под фундаментом  образуется яма глубиной 10-20 см.


Рис.: Схема промерзания грунта под плитным фундаментом

Важно: на низкоплотных и просадочных грунтах строительство фундаментной плиты должно сопровождаться ее утеплением слоем ЭППС толщиной 10-15 см. и обустройством песчаной подсыпки толщиной 30-50 см. Такое решение обеспечивает равномерность промерзания грунта под периметром фундамент и, как следствие, отсутствие провала по центру плиты.


Мероприятия, противодействующие касательным силам пучения

Противодействовать касательным силам пучения при устройстве ленточного фундамента можно путем проведения ряда мероприятий:

  • строительство не сборного, а монолитного железобетонного фундамента
  • засыпка дна и пазух траншеи под фундамент песком: чем шире слой боковых пазух, тем меньше влияние касательных сил пучения
  • значительное увеличение глубины заложения фундамента с целью увеличить общую массу строения до такой величины, которая будет превосходить силы пучения
  • анкерное устройство фундаментов: расширение нижней части, на которое будут воздействовать реактивные, направленные вниз, силы пучения
  • подсыпка крупного песка для повышения общего уровня площадки: тем самым уменьшается глубина промерзания грунта под зданием
  • устройство дренажных траншей, что особенно актуально при высоком уровне грунтовых вод
  • мероприятия по утеплению фундамента
Материалы для Вас:

Свайный фундамент на пучинистых грунтах

На наш взгляд свайный фундамент на пучинистых грунтах – наиболее целесообразный вариант устройства фундамента. Судите сами: перечисленные выше мероприятия, которые не всегда эффективны и весьма дорогостоящие, в случае со свайным фундаментом не нужны.

Общая площадь поверхности свай, на которую будут воздействовать касательные силы пучения, настолько мала, что ими можно пренебречь.

Глубина погружения железобетонных свай варьируется в пределах 5-12 метров (для возведения многоэтажных зданий могут применяться составные конструкции общей длиной до 24 метров), что значительно ниже уровня промерзания грунта в любой точке России.

Рис.: Схема фундамента из ЖБ свай

Фундамент на свайных опорах переносит нагрузку от веса постройки на пласт глубинного несжимаемого грунта. Это позволяет строить здания в условиях высокого уровня грунтовых вод, где из-за низкой плотности пропитанной влагой почвы ленточные фундаменты не обеспечивают требуемой надежности.

Важно: при обустройстве свайно-ростверковых фундаментов на пучинистых грунтах, обвязка свай всегда делается висячей — поднятой над уровнем почвы на 30-40 см. Укладывать ростверк непосредственно на грунт нельзя, поскольку при расширении почвы его может оторвать от свайных опор.

Фундамент на забивных сваях пригоден для строительства в пучинистых грунтах зданий любой этажности и веса — от легких каркасных сооружений до многоэтажных домов. На такой фундамент не работают воздействия вертикального пучения, а касательные силы не оказывают на железобетонные сваи серьезных нагрузок.

Таким образом, при относительной доступности по стоимости, свайный фундамент в условиях пучинистых грунтов гораздо надежнее, чем более дорогостоящие ленточные и плитные фундаменты.

Полезные материалы

 

 

 

Свяжитесь с нами и мы произведём работы

Наша компания в самые короткие сроки осуществит для вас погружение свай – надёжного основания для строительства фундамента на пучинистых грунтах. 

Обращайтесь, наши специалисты ответят на любые вопросы по проведению свайных работ и свайным фундаментам

 
Наша компания занимается возведением свайных фундаментов — обращайтесь, поможем!

 

Устройство фундаментов на пучинистых грунтах

11. 05.2013 04:18

Какие грунты пучинистые

Строительство фундаментов на пучинистых грунтах очень ответственное и непростое занятие. Выполняя проектирование фундаментов на пучинистых грунтах,  в расчётную схему включают силы воздействия на фундамент как постоянные, так и временные. Помимо них, нужно учесть воздействие на

фундамент усилий со стороны грунта, пик воздействия которых выпадает на зимний период времени  и имеет название – морозное пучение грунтов. Грунт, наиболее подверженный силам морозного пучения, именуется пучинистым грунтом.

Самостоятельно выполнить расчёт пучинистости грунта можно по формуле:

Е = (H-h)/h,

  • E – степень пучинистости грунта
  • h – высотная отметка грунта до замораживания
  • H —  высотная отметка грунта после замораживания ( вспучившегося грунта)

По этой формуле определяется величина, на которую происходит изменение объёма земляных масс после замораживания. Грунты называются пучинистыми, если коэффициент пучинистости их превышает значение 0.01 (Это означает,  что грунт при промерзании на глубину один метр увеличил свой объём на 1 сантиметр).

Увеличение объёма грунта происходит из-за расширения молекул воды в грунте при замерзании. В связи с этим становится ясно, что понятие пучинистость грунтов полностью зависит от количества имеющейся в них воды. Чем воды в грунте больше, тем больше грунт будет подвержен силам морозного пучения. К пучинистым грунтам относят все грунты, в составе которых есть большое количество глины ( суглинки, супеси и т.д.).  Глина имеет очень много воздушных пор, которые впитывают воду и удерживают её. Чем больше в грунте примесей глины, тем больше будет пучиниться грунт.

Устройство фундаментов на пучинистых грунтах

Необходимо знать, что сила морозного пучения настолько велика, что легко поднимает целые дома, при этом разрывая неправильно установленный фундамент здания. Для того,  чтобы обезопасить свой дом от таких воздействий, необходимо предпринять меры, направленные против действия сил морозного пучения.

Как избежать морозного пучения грунта

Способ 1

Самым радикальным способом противодействию пучинистости грунта является замена пучинистого грунта на непучинистый. Реализуется этот метод просто: пучинистый грунт экскаватором  выкапывают, а на его место засыпают карьерный песок, с послойным трамбованием. Засыпаемый песок должен иметь большой коэффициент фильтрации, при котором вода будет быстро проходить через песок и не задерживаться в нём. Такое подготовленное основание — очень надёжное, и является лучшим для установки фундамента под дом. Данный способ очень эффективен, но, в тоже время, очень затратный по деньгам. Он включает в себя затраты на механизмы, с помощью которых грунт будут выкапывать и увозить, и материалы на обратную засыпку. Чем больше объём земляных масс, тем больше затраты.

Способ 2

Вторым способом в борьбе с пучинистостью грунтов  является устройство фундаментов ниже глубины промерзания грунта. При таком глубоком заложении подошвы фундамента сила морозного пучения на него  снизу действовать не будет. Соответственно вверх фундамент уже никогда не поднимется и не лопнет. Но останется боковое воздействие замороженного грунта на стены фундамента. Такое воздействие в разы ниже того, что действует снизу, но и оно может принести немало хлопот хозяину дома. Если дом будет лёгким (каркасным), то сил бокового трения будет достаточно чтобы его приподнять, а вместе с этим принести всё те же проблемы связанные с заклиниванием окон, перекашиванием дверей и т.д. Поэтому этот способ подходит для строительства фундамента под тяжёлые каменные дома.

Способ 3

Данный способ заключается в уменьшении сил морозного пучения за счёт утепления фундамента. Зачем утепляют фундамент подробно описано на нашем сайте. Кратко поясним действие этого способа. В основание фундамента перед заливкой укладывают утеплитель в виде прочного экструдированного пенополистирола. Толщина и ширина утеплителя должна соответствовать величине глубины промерзания почвы и является расчётным показателем. После бетонирования выполняют гидроизоляцию стен фундамента и также утепляют. После утепления откосы фундамента засыпают песком. Такой способ наименее затратный и идеально подходит для строительства деревянных домов.

Способ 4

Реализация этого метода включает в себя полное отведение воды от стен фундамента. Это становится возможно только после того как выполнить пристенный дренаж фундамента, который имеет ещё одно название – глубинный дренаж. Труба дренажная перфорированная из полиэтилена или асбестоцемента закладывается параллельно стенам фундамента и ниже на 30 -40 см подошвы фундамента. После укладки дренажную трубу засыпают щебнем фракции 20-40мм, а поверх щебня песком. Таким образом, вода, попадающая в грунт, будет проходить через песок и щебень и попадать в дренажную трубу, по которой будет удаляться за пределы участка.

Руководствуясь четырьмя способами, которые компания АСК Эгида подготовила в виде инструкции в  помощь дачнику, Вы сможете легко и дёшево построить фундамент на пучинистых грунтах своими руками.

Если выполнить устройство бетонного фундамента своими руками для Вас сложно, мы с удовольствием Вам поможем и предложим эксклюзивные цены:

 

Монтаж ленточного фундамента цена

 

 

Монтаж фундамента на винтовых сваях цена

 

 

 

Монтаж фундамента бетонная плита цена

 

 

 

 

 

 


Что такое пучинистый и непучинистый грунт?

Особые свойства пучинистых грунтов

Особое свойство оснований, способных вспучиваться, заключается в значительном увеличении объема в результате зимнего промерзания.

Как определить пучинистые грунты? К основаниям, обладающим свойством вспучивания при промерзании, относятся только глинистые (в том числе суглинки) и песчаные грунты (пылеватые, мелкие и средней крупности). Гравелистые и крупные пески к пучинистым не относятся.

Песчаные, глинистые грунты и их разновидности обладают мелкопористой структурой, то есть состоят из мелких минеральных частиц, между которыми имеется множество мелких полостей. Эти полости или поры могут содержать влагу. При понижении температуры ниже нуля влага в грунте замерзает, превращаясь в лед, который, как известно, всегда увеличивается в объеме по сравнению с исходным объемом воды. В результате замерзания воды в порах и происходит увеличение всего объема основания, называемое морозным пучением.

Основания делятся по степени пучинистости, которая зависит от уровня или глубины, на которой залегают подземные воды. Для глинистых оснований еще имеет значение показатель текучести. Приводим следующую таблицу с градацией по степени пучинистости разных видов грунтов.

Степень пучинистости грунтов

Степень пучинистости грунтов Мелкий песок, Z Пылеватый песок, Z Супесь, Z Суглинок, Z Глина, Z Показатель текучести Jl Относительная деформация пучения Efh
Грунты непучинистые > 0,75 > 1 > 1,5 > 2,5 > 3
Грунты слабопучинистые 0,5 — 0,75 0,75 — 1 1 — 1,5 1,5 — 2,5 2 0 — 0,25 0,01 — 0,035
Грунты среднепучинистые 0,5 — 0,75 0,75 — 1 1 — 1,5 1,5 — 2 0,25 — 0,5 0,035 — 0,07
Грунты сильнопучинистые >0,5 > 0,07
  • Основной показатель – это относительная деформация пучения Efh, которая определяется отношением величины подъема поверхности вспучивающегося основания к толщине промерзшего слоя.
  • Показатель Z – это разница между величиной УГВ и глубиной сезонного промерзания, значение которой равно 1,2 м для отапливаемых зданий, и 1,5 м – для неотапливаемых зданий.

Если степень пучинистости по показателям Z и Jl (текучести) отличаются, то принимается большее значение.

Так как пучинистые основания проявляют свои негативные свойства при условии насыщения водой, то существует еще один способ классификации, учитывающий условия увлажнения основания зданий по характеру рельефа местности.

1 Возвышенные и всхолмленные места, водораздельные плато, где грунты могут увлажняться только от атмосферными осадками. Слабопучинистые
2 Равнины, слабовсхолмленные места, пологие склоны с затяжными уклонами, где грунтовые основания увлажняются атмосферными осадками и верховодкой, только частично грунтовыми водами. Среднепучинистые
3 Низины, котловины, заболоченные места, в которых грунтовые основания увлажняются и водонасыщаются атмосферными осадками, верховодкой и грунтовыми водами. Сильнопучинистые

То есть, если по показателям Z и Jl основание относится к  слабопучинистым, но участок строительства расположен в низине или котловине, то следует считать, что грунты сильнопучинистые.

Таким образом, пучинистый грунт – это песчаный или глинистый  грунт, подверженный увлажнению и  сезонному промерзанию.

Распространение пучинистых грунтов на территории России

Так как песчаные и глинистые основания распространены повсеместно, то можно считать, что расположение грунтов с пучинистыми свойствами охватывает почти половину территории России. Сюда входят:

  • западные области РФ: Калининградская, Псковская и Ленинградская области и Республика Карелия;
  • средняя полоса РФ: Владимирская, Калужская, Ивановская, Костромская, Рязанская, Московская, Смоленская, Тверская, Тамбовская, Тульская, Ярославская, Белгородская, Брянская, Вологодская, Воронежская, Кировская, Курская, Липецкая, Орловская, Пензенская, Самарская, Саратовская, Ульяновская области, Чувашская Республика;
  • южные части Архангельской и Мурманской областей, Хабаровского края, Республики Якутия, Красноярского края, Иркутской и Тюменской области, Республики Коми;
  • Амурская, Читинская, Новосибирская, Омская, Кемеровская области, Республики Бурятия, Коми, Тыва, Алтай, Свердловская область, Республики Татарстан и Башкортостан, Волгоградская область, Ростовская область, Республика Калмыкия;
  • северные части Краснодарского и Ставропольского краев.

Исключается зона вечной мерзлоты, которая охватывает большую часть территорий Якутии, Красноярского края, Тюменской и Архангельской области, Республики Коми. Зона вечной мерзлоты отличается тем, что грунт там промерзает на сотни метров вглубь, поэтому проблема пучинистых грунтов для этой зоны неактуальна.

Точно так же неактуальна проблема морозного вспучивания для регионов, где в основании зданий залегают в основном грунты скальные и крупнообломочные – это все северокавказские республики и южная часть Ставропольского края.

Кроме того, проблема пучинистости не имеет значения для территорий, где основания практически не промерзают – это южная часть Краснодарского края и Республика Дагестан.

Глубина промерзания наряду с уровнем расположения грунтовых вод является определяющими факторами, влияющими на величину возможного вспучивания основания. Например, в регионах, близких к Байкалу, где глубина промерзания может достигать 2,5 м, подъем поверхности при вспучивании может достигать 30-40 см, в Подмосковье при глубине промерзания 1,5 м подъем поверхности составляет 15-18 см.

Влияние пучинистых грунтов на фундаменты

Морозное пучение вызывает значительное увеличение его объема – величина подъема поверхности может составить  не один десяток сантиметров. При этом возникают усилия, величина которых достигает десятков тонн. Даже если опустить  подошву фундамента ниже глубины сезонного промерзания, это не предотвратит негативное влияние пучинистых сил, так как  они действуют и по боковым поверхностям.

Пучинистость почвы также проявляется в том, что после оттаивания основания при потеплении происходит его осадка, то есть на конструкцию фундаментов периодически воздействуют разнонаправленные силы.

Вес конструкций может компенсировать вспучивание только в случае сооружения здания высотой не менее трех этажей с массивными бетонными или каменными стенами. Для малоэтажной застройки в один-два этажа, тем более из легких конструкций – деревянных каркасных и срубов, из легкобетонных блоков и из кирпича – должен быть подобран и рассчитан специальный фундамент для пучинистого грунта.

Основная опасность отрицательного воздействия пучинистых сил заключается в их неравномерности. Разные части фундаментов здания всегда находятся в неодинаковых условиях. Промерзание происходит только по периметру отапливаемого здания, под фундаментом, на который опираются средние стены, основание не промерзает.

Неравномерность промерзания под зданием

Кроме того, и по периметру ограждающих наружных стен основание промерзает неодинаково – с теневой, северной, стороны больше, с тех сторон, где прогревает солнце, – промерзание меньше. На величину промерзания влияет также толщина снегового покрова, архитектура здания, характер застройки участка.

Все эти факторы вызывают неравномерное воздействие пучинистых сил на разные участки фундаментов и неравномерные деформации в конструкциях, вызывающие самые неблагоприятные последствия – возникновение трещин и других повреждений в ограждающих и несущих конструкциях, которые могут привести к их разрушению.

Фундамент на пучинистых грунтах должен обладать особенностями, способными минимизировать или исключить негативное воздействие этого типа основания.

Мнение эксперта

Если в основании здания залегают грунты с пучинистыми свойствами, следует особенно тщательно подойти к выбору типа фундамента. Очень эффективной после многолетней практики применения зарекомендовала себя конструкция МзЛФ – об устройстве, армировании и расчете которого мы подробно рассказываем в статье«Мелкозаглубленный ленточный фундамент: расчёт глубины, подготовка основания, армирование своими руками и калькулятор расчётов».

Помимо выбора наиболее подходящего типа фундамента при строительстве на пучинистых основаниях, необходимо предусматривать дополнительные мероприятия, направленные на предотвращение замачивания и промерзания: устройство дренажа, утепление отмостки, заполнение пазух уплотненным сыпучим материалом.

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.

Тип пучинистых грунтов

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.

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.

  1. Теплоизоляция. Это все тот же промежуточный слой.
  2. Дренаж. Эффективный способ понизить уровень пролегания грунтовых вод, что снизит концентрацию влаги внутри грунта на глубине заливки фундаментной конструкции.
  3. 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.

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. 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.

≡  10 Март 2016   ·  Автор:

S.Nastaev

Морозное пучение грунтов последствия

Пучинистые явления — процессы, возникающие во влажных глинистых, мелкопесчаных и пылеватых грунтах при их сезонном промерзании (пучинистые грунты).

Пучинистые явления — это не только большие деформации грунта, но и огромные усилия — в десятки тонн, способные привести к большим разрушениям.

Сложность в оценке воздействия пучинистых явлений грунта на постройки — в некоторой их непредсказуемости, обусловленной одновременным воздействием нескольких процессов. Чтобы лучше разобраться в этом, необходимо понять некоторые процессы, связанные с этим явлением.

Морозное пучение связано с тем, что в процессе замерзания влажный грунт увеличивается в объеме.

Происходит это из-за того, что вода увеличивается в объеме при замерзании на 12% (отчего лед и плавает по воде). Поэтому, чем больше воды в грунте, тем он более пучинистый. Так, подмосковный лес, стоящий на сильно пучинистых грунтах, зимой поднимается на 5…10 см относительно летнего своего уровня. Внешне это незаметно. Но если в грунт забита свая более чем на 3 м, то подъем грунта зимой можно отследить по отметкам, сделанным на этой свае. Подъем грунта в лесу мог бы быть в 1,5 раза больше, если бы в нем не было снегового покрова, прикрывающего грунт от промерзания.

Степень пучинистости грунта

Грунты по степени пучинистости делятся на:

  • сильнопучинистые — пучение 12%;
  • среднепучинистые — пучение 8%;
  • слабопучинистые — пучение 4%.

При глубине промерзания 1,5 м подъем сильнопучинистого грунта может составлять 18 см.

Пучинистость грунта определяется его составом, пористостью, а также уровнем грунтовых вод (УГВ). Так и глинистые грунты, мелкие и пылеватые пески относятся к пучинистым грунтам, а крупнозернистые песчаные и гравийные грунты — к непучинистым.

С чем это связано:

Во–первых.

В глинах или мелких песках влага, как по промокашке, достаточно высоко поднимается от УГВ за счет капиллярного эффекта и хорошо удерживается в таком грунте. Здесь проявляются силы смачивания между водой и поверхностью пылевых частиц. В крупнозернистых же песках влага не поднимается, и грунт становится влажным только по уровню грунтовых вод. То есть чем тоньше структура грунта, тем выше поднимается влага, тем логичнее отнести его к более пучинистым грунтам.

Поднятие воды может достигать:

  • 4…5 м в суглинках;
  • 1…1,5 м в супесях;
  • 0,5…1 м в пылеватых песках.

В связи с этим степень пучинистости грунта зависит как от своего зернового состава, так и от уровня грунтовых или паводковых вод.

Слабопучинистый грунт — когда УГВ расположен ниже расчетной глубины промерзания:

  • на 0,5 м — в пылеватых песках;
  • на 1 м — в супесях;
  • на 1,5 м — в суглинках;
  • на 2 м — в глинах.

Среднепучинистый грунт — когда УГВ расположен ниже расчетной глубины промерзания:

  • на 0,5 м — в супесях;
  • на 1 м — в суглинках;
  • на 1,5 м — в глинах.

Сильнопучинистый грунт — когда УГВ расположен ниже расчетной глубины промерзания:

  • на 0,3 м — в супесях;
  • на 0,7 м — в суглинках;
  • на 1,0 м — в глинах.

Чрезмернопучинистый грунт — если УГВ будет выше, чем для сильнопучинистых грунтов.

Обращаем внимание на то, что смеси крупного песка или гравия с пылеватым песком или глиной будут относиться к пучинистым грунтам в полной мере. При наличии в крупнообломочном грунте более 30% пылевато–глинистой составляющей, грунт также будет относиться к пучинистому.

Автоматика и комфорт в доме — серия статей и видеороликов: ПЛС, применение PLC, сухой контакт, радиоканальные выключатели, программирование на CoDeSys и многое другое.

Во–вторых.

Процесс промерзания грунта происходит сверху вниз, при этом граница между влажным и мерзлым грунтом опускается с некоторой скоростью, определяемой, в основном, погодными условиями. Влага, превращаясь в лед, увеличивается в объеме, вытесняя сама себя в нижние слои грунта, сквозь его структуру. Пучинистость грунта определяется также тем, успеет ли выдавливаемая сверху влага просочиться через структуру грунта или нет, хватит ли степени фильтрации грунта, чтобы этот процесс прошел с пучением или без него. Если крупнозернистый песок не создает влаге никакого сопротивления и она беспрепятственно уходит, то такой грунт не расширяется при замерзании (рис. 1).

Рис. 1

Что касается глины, то сквозь неё влага уйти не успевает, и такой грунт становится пучинистым. Кстати, грунт из крупнозернистого песка, помещенный в замкнутый объем, которым может оказаться скважина в глине, поведет себя как пучинистый (рис. 2).

Рис. 2

Именно поэтому траншею под мелкозаглубленными фундаментами заполняют крупнозернистым песком, позволяющим выровнять степень влажности по всему его периметру, сгладить неравномерность пучинистых явлений. Траншею с песком, если возможно, следует соединить с дренажной системой, отводящей верховодку из-под фундамента.

В-третьих.
Наличие давления от веса строения также сказывается на проявлении пучинистых явлений. Если слой грунта под подошвой фундамента сильно уплотнить, то и степень пучинистости его уменьшится. Причем, чем больше будет само давление на единицу площади основания, тем больше будет объем уплотненного грунта под подошвой фундамента и меньше величина пучения.

Пример:
В Подмосковье (глубина промерзания 1,4 м) на среднепучинистом грунте на мелкозаглубленном ленточном фундаменте с глубиной заложения 0,7 м возведен относительно легкий брусовой дом. При полном промерзании грунта внешние стены дома могут подняться почти на 6 см (рис. 3, а). Если же фундамент под тем же домом с той же глубиной заложения выполнен столбчатым, то давление на грунт будет больше, его уплотнение будет сильнее, отчего подъем стен от промерзания грунта не превысит 2..3 см (рис. 3, б).

Рис. 3

Сильное уплотнение пучинистого грунта под ленточным мелкозаглубленным фундаментом может возникнуть, если на нем будет возведен каменный дом высотой не меньше чем в три этажа. В этом случае можно говорить о том, что пучинистые явления будут просто задавлены весом дома. Но и в этом случае они всё же останутся и могут вызвать появление трещин в стенах. Поэтому каменные стены дома на подобном фундаменте следует возводить с обязательным горизонтальным армированием.

Чем же опасны пучинистые грунты? Какие процессы, пугающие застройщиков своей непредсказуемостью, проходят в них?

Какова природа этих явлений, как с ними бороться, как их избежать, можно понять, изучив саму природу проходящих процессов.

Главная причина коварства пучинистых грунтов — неравномерное пучение под строением.
Глубина промерзания грунта

Глубина промерзания грунта- это не расчетная глубина промерзания и не глубина заложения фундамента, это — реальная Глубина промерзания в конкретном месте, в конкретное время и при конкретных погодных условиях.

Как уже отмечалось, глубина промерзания определяется балансом мощности тепла, идущего из недр земли, с мощностью холода, проникающего в грунт сверху в холодное время года.

Если интенсивность тепла земли не зависит от времени года и суток, то на поступление холода влияют температура воздуха и влажность грунта, толщина снегового покрова, его плотность, влажность, загрязненность и степень прогрева солнцем, застройка участка, архитектура сооружения и характер его сезонного использования (рис. 4).

Рис. 1

Неравномерность толщины снегового покрова наиболее ощутимо сказывается на разности в пучении грунта. Очевидно, что глубина промерзания будет тем выше, чем тоньше будет слой снежного одеяла, чем ниже будет температура воздуха и чем дольше продлится её воздействие.

Если ввести такое понятие, как морозопродолжительность (время в часах, умноженное на среднесуточную минусовую температуру воздуха), то глубину промерзания глинистого грунта средней влажности можно показать на графике (рис. 5).

Морозопродолжительность для каждого региона является среднестатистическим параметром, оценивать который индивидуальному застройщику очень сложно, т.к. это потребует ежечасного контроля над температурой воздуха в течение всего холодного сезона. Тем не менее, в крайне приближенном расчете это сделать можно.

Рис. 5

Пример:
Если среднесуточная зимняя температура — около -15° С, а её продолжительность — 100 суток (морозопродолжительность = 100 * 24 * 15 = 36000), то при снеговом покрове, толщиной в 15 см глубина промерзания будет 1 м, а при толщине 50 см-0,35 м.

Если толстый слой снегового покрова, как одеяло, укрывает землю, то граница промерзания поднимается вверх; при этом и днем, и ночью её уровень сильно не меняется. При отсутствии снегового покрова ночью граница промерзания сильно опускается вниз, а днем, при солнечном прогреве, поднимается вверх. Разница ночного и дленного уровня границы промерзания грунта особенно ощутима там, где снеговой покров мал или вовсе отсутствует и где грунт сильно увлажнен. Наличие дома также влияет на глубину промерзания, ведь дом является своего рода теплоизоляцией, даже если в нем и не живут (продухи подпола закрыты на зиму).

Участок, на котором стоит дом, может иметь весьма сложную картину промерзания и подъема грунта.

Например, среднепучинистый грунт по внешнему периметру дома при промерзании на глубину 1,4 м может подняться почти на 10 см, тогда как более сухой и теплый грунт под средней частью дома останется практически на летней отметке.

Неравномерность промерзания существует еще и по периметру дома. Ближе к весне грунт с южной стороны строения часто бывает более влажным, слой снега над ним — более тонким, чем с северной стороны. Поэтому в отличие от северной стороны дома, грунт с южной стороны лучше прогревается днем и сильнее промерзает ночью.

Таким образом, неравномерность промерзания на участке проявляется не только в пространстве, но и во времени. Глубина промерзания подвержена сезонным и суточным изменениям в весьма больших пределах и может сильно меняться даже на небольших участках, особенно в местах застройки.

Расчищая большие площадки от снега в одном месте участка, и создавая сугробы в другом месте, можно создать заметную неравномерность промерзания грунта. Известно, что посадки кустарников вокруг дома задерживают снег, уменьшая в 2 — 3 раза глубину промерзания, что хорошо видно на графике (рис.5).

Расчистка узких дорожек от снега на степень промерзания грунта особого влияния не оказывает. Если же Вы решили у дома залить каток или очистить площадку для своего авто, то можете ожидать большую неравномерность в промерзании грунта под фундаментом дома в этой зоне.

Силы бокового сцепления

Силы бокового сцепления мерзлого грунта с боковыми стенками фундамента — другая сторона проявления пучинистых явлений. Эти силы весьма высоки и могут достигать 5…7 т на квадратный метр боковой поверхности фундамента. Подобные силы возникают, если поверхность столба неровная и не имеет гидроизолирующего покрытия. При таком крепком сцеплении мерзлого грунта с бетоном на столб диаметром 25 см, заложенный на глубину 1,5 м, будет действовать вертикальная выталкивающая сила до 8 т.

Как же возникают и действуют эти силы, как проявляются они в реальной жизни фундамента?

Возьмем для примера опору столбчатого фундамента под легким домом. На пучинистом грунте глубина заложения опор выполняется на расчетную глубину промерзания (рис. 6, а). При небольшом весе самого строения силы морозного пучения могут его поднять, и самым непредсказуемым образом.

Рис. 6

Ранней зимой граница промерзания начинает опускаться вниз. Мерзлый прочный грунт схватывает верхнюю часть столба мощными силами сцепления. Но кроме увеличения сил сцепления мерзлый грунт еще и увеличивается в объеме, отчего верхние слои грунта поднимаются, пытаясь выдернуть опоры из земли. Но вес дома и силы заделки столба в грунте не позволяют этого сделать, пока слой мерзлого грунта тонкий и площадь сцепления столба с ним невелика. По мере продвижения границы промерзания вниз, площадь сцепления мерзлого грунта со столбом увеличивается. Наступает такой момент, когда силы сцепления мерзлого грунта с боковыми стенками фундамента превышают вес дома. Мерзлый грунт вытаскивает столб, оставляя внизу полость, которая сразу же начинает заполняться водой и частицами глины. За сезон на сильно пучинистых грунтах такой столб может подняться на 5 — 10 см. Подъем опор фундамента под одним домом, как правило, происходит неравномерно. После оттаивания мерзлого грунта фундаментный столб самостоятельно на прежнее место, как правило, не возвращается. С каждым сезоном неравномерность выхода опор из грунта увеличивается, дом наклоняется, приходя в аварийное состояние. «Лечение» такого фундамента — сложная и дорогая работа.

Эту силу можно уменьшить в 4…6 раз, сгладив поверхность скважины толевой рубашкой, вложенной в скважину до заполнения её бетонной смесью.

Заглубленный ленточный фундамент может подняться таким же образом, если он не имеет гладкую боковую поверхность и не загружен сверху тяжелым домом или бетонными перекрытиями.

Основное правило для заглубленных ленточных и столбчатых фундаментов (без расширения внизу): возведение фундамента и загрузку его весом дома следует выполнить в один сезон.

Фундаментный столб, выполненный по технологии ТИСЭ (рис. 6, б), не поднимается силами сцепления пучинистого мерзлого грунта благодаря нижнему расширению столба. Однако если не предполагается в этот же сезон загрузить, его домом, то такой столб должен иметь надежное армирование (4 прутка диаметром 10…12 мм), исключающее отрыв расширенной части столба от цилиндрической. Несомненные преимущества опоры ТИСЭ — высокая несущая способность и то, что его можно оставить на зиму без загрузки сверху. Никакие силы морозного пучения его не поднимут.

Боковые силы сцепления могут сыграть невеселую шутку с застройщиками, делающими столбчатый фундамент с большим запасом по несущей способности. Лишние фундаментные столбы действительно могут оказаться лишними.

Деревянный дом с большой застекленной верандой установили на фундаментные столбы. Глина и высокий уровень грунтовых вод требовали заложения фундамента ниже глубины промерзания. Пол широкой веранды потребовал промежуточной опоры. Почти всё было выполнено правильно. Однако за зиму пол подняло почти на 10 см (рис.7).

Рис. 1

Причина такого разрушения понятна. Если стены дома и веранды смогли своим весом компенсировать силы сцепления фундаментных столбов с мерзлым грунтом, то легким балкам перекрытия это было не под силу.

Что же надо было сделать?

Существенно уменьшить либо количество центральных фундаментных столбов, либо их диаметр. Силы сцепления можно было бы уменьшить, обернув фундаментные столбы несколькими слоями гидроизоляции (толь, рубероид) или создав прослойку из крупнозернистого песка вокруг столба. Избежать разрушения можно было бы и через создание массивной ленты-ростверка, соединяющей эти опоры. Другой способ уменьшить подъем таких опор — заменить их на мелкозаглубленный столбчатый фундамент.

Выдавливание грунта

Выдавливание- наиболее ощутимая причина деформации и разрушения фундамента, заложенного выше глубины промерзания.

Чем его можно объяснить?

Выдавливание обязано суточному прохождению границы промерзания мимо нижней опорной плоскости фундамента, которое совершается значительно чаще, чем подъем опор от боковых сил сцепления, имеющих сезонный характер.

Чтобы лучше понять природу этих сил, мерзлый грунт представим в виде плиты. Дом или любое другое строение зимой оказывается надежно вмороженным в эту камнеподобную плиту.

Основные проявления этого процесса видны весной. У стороны дома, обращенной на юг, днем достаточно тепло (в безветрие можно даже загорать). Снеговой покров стаял, а грунт увлажнился весенней капелью. Темный грунт хорошо поглощает солнечные лучи и прогревается.

В звездную ночь ранней весной особенно холодно (рис. 8). Грунт под свесом крыши сильно промерзает. У плиты мерзлого грунта снизу вырастает выступ, который мощью самой плиты сильно уплотняет грунт под собой за счет того, что влажный грунт при замерзании расширяется. Силы подобного уплотнения грунта огромны.

Рис. 8

Плита мерзлого грунта толщиной 1,5 м размерами 10×10 м будет весить более 200 т. Примерно с таким усилием и будет уплотняться грунт под выступом. После подобного воздействия глина под выступом «плиты» становится очень плотной и практически водонепроницаемой.
Наступил день. Темный грунт у дома особенно сильно прогревается солнцем (рис. 9). С повышением влажности увеличивается и его теплопроводность. Граница промерзания поднимается (под выступом это происходит особенно быстро). С оттаиванием грунта уменьшается и его объем, грунт под опорой разрыхляется и по мере оттаивания падает под собственным весом пластами. Образуется множество щелей в грунте, которые заполняются сверху водой и взвесью глинистых частиц. Дом при этом удерживается силами сцепления фундамента с плитой мерзлого грунта и опорой по остальному периметру.

Рис. 9

С наступлением ночи полости, заполненные водой, замерзают, увеличиваясь в объеме и превращаясь в так называемые «ледяные линзы». При амплитуде поднятия и опускания границы промерзания за одни сутки в 30 — 40 см толщина полости увеличится на 3 — 4 см. Вместе с увеличением объема линзы будет подниматься и наша опора. За несколько таких дней и ночей опора, если она не сильно загружена, поднимается порой на 10 — 15 см, как домкратом, опираясь на весьма сильно уплотненный грунт под плитой.

Возвращаясь к нашей плите, заметим, что ленточный фундамент нарушает целостность самой плиты. По боковой поверхности фундамента она разрезана, т. к. битумная обмазка, которой она покрывается, не создает хорошего сцепления фундамента с мерзлым грунтом. Плита мерзлого грунта, создавая своим выступом давление на грунт, сама начинает подниматься, а зона разлома плиты — раскрываться, заполняться влагой и частицами глины. Если лента заглублена ниже глубины промерзания, то плита поднимается, не беспокоя сам дом. Если же глубина заложения фундамента выше глубины промерзания, то давление мерзлого грунта поднимает фундамент, и тогда его разрушение неизбежно (рис. 10).

Рис. 10

Интересно представить плиту мерзлого грунта, перевернутую вверх дном. Это относительно ровная поверхность, на которой ночью в некоторых местах (где нет снега) вырастают холмы, которые днем превращаются в озера. Если же теперь вернуть плиту в исходное положение, то как раз там, где были холмы, и создаются в грунте ледяные линзы. В этих местах грунт ниже глубины промерзания сильно уплотнен, а выше, наоборот, разрыхлен. Это явление происходит не только на площадях застройки, но и в любом другом месте, где присутствует неравномерность в прогреве грунта и в толщине снегового покрова. Именно по такой схеме в глинистых грунтах возникают ледяные линзы, хорошо известные специалистам. Природа возникновения глинистых линз в песчаных грунтах такая же, но протекают эти процессы существенно дольше.

Подъем мелкозаглубленного фундаментного столба

Подъем фундаментного столба мерзлым грунтом осуществляется при ежесуточном прохождении границы промерзания мимо его подошвы. Вот как этот процесс происходит.

До того момента, пока граница промерзания грунта не опустилась ниже опорной поверхности столба, сама опора неподвижна (рис. 11, а). Как только граница промерзания опускается ниже подошвы фундамента, «домкрат» пучинистых процессов сразу включается в работу. Пласт мерзлого грунта, находящегося под опорой, увеличившись в объеме, поднимает её (рис. 11, б). Силы морозного пучения в водонасыщенных грунтах весьма высоки и достигают 10…15 т/м2. С очередным прогревом пласт мерзлого грунта под опорой оттаивает и уменьшается в объеме на 10%. Сама опора удерживается в поднятом положении силами своего сцепления с плитой мерзлого грунта. В образовавшийся зазор под подошвой опоры просачивается вода с частицами грунта (рис. 11, в). Со следующим понижением границы промерзания вода в полости замерзает, а пласт мерзлого грунта под опорой, увеличиваясь в объеме, продолжает подъем фундаментного столба (рис. 11, г).

Рис. 11

Следует обратить внимание на то, что этот процесс подъема опор фундамента имеет ежесуточный (многократный) характер, а выдавливание опор силами сцепления с мерзлым грунтом — сезонный (один раз за сезон).

При большой вертикальной нагрузке, приходящейся на столб, грунт под опорой, сильно уплотненный давлением сверху, становится слабопучинистым, да и вода из-под самой опоры в процессе оттаивания мерзлого грунта выжимается сквозь тонкую его структуру. Поднятия опоры в этом случае практически не происходит.

Пучинистый грунт – это почвенный массив, который в зимний период года расширяется и оказывает сильное давление на стенки фундамента. Оно приводит к разрушению конструкции, ее «выталкиванию» из котлована.

Воздействие давления при пучении на фундамент

Существуют виды конструкций для возведения в таких условиях и перечень правил для работы: от правильной глубины заложения фундамента до армирования.

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.

Читайте также: обустройство песчаной подушки для строительства фундаментов на пучинистых грунтах.

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 м2. 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.

Читайте также: особенности и нюансы прокладки канализации под фундаментом.

Мелкозаглубленный ленточный фундамент на пучинистых грунтах

Эффективным способом сделать крепкое основание для дома или сарая является мелкозаглубленный (малого заложения) ленточный фундамент на пучинистых грунтах. Это бетонная лента с элементами армирования, обустроенная по всему периметру здания и в местах пролегания несущих стен. Чтобы выстроить незаглубленный фундамент своими руками, необходимо следовать таким этапам:

  1. Вырыть котлован/траншею, глубиною 50-70 см. Расчет ширины делается, исходя из ширины самого основания в сумме с опалубкой, утеплителем или гидроизоляцией, а также декором.
  2. Заложить откосы открытой траншеи гидроизоляций. С этой целью применяется толь, пленка.
  3. Засыпать выемку слоями утрамбованного песка по 20-30 см каждый. Для утрамбовки материал периодически смачивается водой.
  4. Поставить опалубку из любого доступного материала (доска, ламинированная фанера).
  5. Выстелить на песок гидро защитный барьер.
  6. Сделать армирующий пояс с диаметром прутьев 12 мм.
  7. Залить незаглубленный фундамент бетонным раствором.
  8. Заложить второй слой армирующего пояса в незаглубленный фундамент по жидкому раствору (особенность, которую требует только мелкозаглубленный тип основания)

Для соединения арматуры сварка не применяется. Чтобы незаглубленный фундамент был жестче, используется проволока длиной 20 см.

Столбчатый фундамент на пучинистых грунтах

Конструкция может применяться для заложения дома или сарая на пучинистых грунтах, уровень промерзания которых не превышает полтора метра. За свою основу столбчатый фундамент взял готовые сваи. Их высота достигает 3-4 м.

Ленточный фундамент с дренажом на пучинистом грунте

Если в планах возвести небольшое здание, то эффективны такие виды сваи, как забивные из дерева или железобетона, а также винтовые. Дерево – это менее долговечный материал для фундаментных целей.

Столбчатый фундамент закладывается ниже уровня промерзания почвы, поэтому сохраняется лишь боковое давление пучения. По сравнению с заглубленными ленточными конструкциями, оно незначительно, так как площадь сваи меньше.

Среди всех типов столбов для основания – винтовые сваи для фундаментов самые удобные. Чтобы сделать столбчатый фундамент с их помощью, не нужно бурить скважины. Всю работы сделают винтовые лопасти.

Читайте также: как построить столбчатый фундамент из труб?

Свайной конструкции доступны все водянистые типы грунтов: заболоченные, сырые участки. Для придания постройке жесткости, столбы связываются опорно-анкерными площадками. Для этого столбы ввинчиваются в грунт.

На их поверхности нужно сделать опалубку, выложить арматурный каркас, сшитый металлической проволокой и залить бетонной смесью. Расчет уровня расположения бетонной ленты равен поверхности почвы или чуть ниже.

Технология ТИСЭ – новый способ противодействия пучению

Для заложения фундамента своими руками наиболее доступной конструкцией является ТИСЭ. Она представляет собой опорно-столбчатый фундамент, сваи которого соединены ростверком. Тисэ может использоваться для кирпичного, каркасного или каменного строительства.

Среди преимуществ заложения свай ТИСЭ своими руками: экономичность (сравнивая мелкозаглубленный ленточный фундамент и ТИСЭ, разница составляет в 4 раза в пользу второго), возможность обойтись без спецтехники и электричества, возможность удобной прокладки коммуникаций.

Устойчивость к пучению конструкции ТИСЭ обеспечивает наличие пространства между ростверком и почвой. С его помощью можно минимизировать уклон участка, например, использовать его ступенчатую конструкцию, если уклон стройплощадки больше 10˚.

Фундамент ТИСЭ на пучинистом грунте

Фундамент ТИСЭ обязательно армируется по периметру ленты. Расчет количества прутьев делается так, чтобы их общий диаметр составлял 8 см. С помощью арматуры нужно сделать два пояса: сверху и снизу.

Опалубка для ТИСЭ конструкции делается так:

  1. Покрыть столбы гидроизоляцией.
  2. Заложить в грунт деревянные колья, таким образом, чтобы их верхняя точка совпала с нулевым уровнем.
  3. Просыпать всю ширину ростверка и заподлицо песком.
  4. Прибить к кольям доски с выравниваем по нулевому уровню.
  5. Обезопасить опалубку ТИСЭ гидроизоляцией.

Плитный фундамент в условиях пучения

Существуют и другие способы сделать устройство фундамента на пучинистых грунтах. Кроме ТИСЭ, мелкозаглубленного и столбчатого основания, применяют плитный фундамент. Это монолитная железобетонная плита, которая противостоит пучению за счет большой площади подошвы.

Она эффективна при простой конструкции здания, когда фундамент представляет собой квадрат или прямоугольник. Расчет материалов показывает, что это самый дорогой, но не менее надежный вид сооружения. Изготавливается из бетона или железобетона.

Монолитный фундамент требует обустройства низкого цоколя. Расчет ширины монолитной плиты делается в зависимости от того, какой материал применяется для возведения стен.

Средний показатель отвечает параметрам от 15 до 35 см. 15 см подойдет, например, для деревянных конструкций, а 20 см – для кирпичных. Чтобы проложить инженерные коммуникации в плите, в ней заранее делаются отверстия соответствующего диаметра.

Какой тип фундамента выбрать — незаглубленный, столбчатый, плитный или ТИСЭ — зависит от возможности применить технику, размера дома, его конфигурации и материальных возможностей застройщика.

Что такое пучение земли и почвы?

(29 января 2020 г.)

Вздутие — это явление, когда почва под землей расширяется и выталкивает землю вверх, что может привести к структурным повреждениям здания. Поднятие грунта противоположно оседанию, когда земля оседает.

Это руководство расскажет вам все, что вам нужно знать о качке.

Что вызывает вздутие?

Пучение обычно является результатом расширения глинистой почвы из-за повышения уровня влажности.

Глина — это то, что называют «экспансивной почвой». Это означает, что при намокании он расширяется, а при высыхании сжимается.

Природные факторы

Существуют различные факторы, которые могут привести к тому, что глинистая почва станет более влажной и расширится. Одной из распространенных причин является смерть или удаление дерева . Корни деревьев извлекают много воды из почвы, поэтому, когда дерева больше нет, уровень влажности окружающей почвы увеличивается, и почва расширяется.

Погода также является основной причиной пучения грунта. Когда бывает много дождливой погоды или наводнений, глинистые почвы снова могут вспучиваться. Колебания погоды также могут вызывать изменения уровня грунтовых вод , вызывая расширение и вздутие глинистых грунтов.

Техногенные факторы

Иногда строительные работы или проблемы со зданиями могут вызвать вспучивание.

Например, выемка верхних слоев грунта может вызвать « снятие напряжения », когда нижние слои грунта расширяются из-за снятия давления сверху.

Строительные работы поблизости также могли повлиять на дренаж почвы в этом районе и привести к избыточной влажности и расширению почвы.

Даже такая обычная вещь, как поломка водостока, может подвергнуть ваше здание риску пучения, если глинистая почва станет слишком насыщенной. Однако, если присутствуют осадочные почвы, они могут быть смыты, что приведет к проседанию. Поэтому сломанные водостоки нужно чинить как можно быстрее.

Каковы признаки пучения грунта?

Как и оседание, пучение может вызвать трещины в стенах и кирпичной кладке.Однако трещины, вызванные пучением грунта, имеют тенденцию быть вертикальными, а трещины при просадке обычно диагональными. Другие признаки включают заклеивание дверей и окон, а также поднятие внутренних двориков, подъездных путей и дорожек, окружающих собственность. Если вы подозреваете, что ваше имущество страдает от качки, то сертифицированный геодезист или землеустроитель может провести обследование вашего здания, чтобы определить, так ли это, и если да, то какова может быть причина. Вы можете найти геодезиста рядом с вами на веб-сайте RCIS.

Что такое осадка глинистой почвы?

Осадка — это нормальное движение вниз, которое происходит, когда почва под новой собственностью уплотняется, чтобы приспособиться к весу здания.Это происходит и с глинистой почвой. Осадка в новостройках является нормальным явлением и не о чем беспокоиться.

Однако, если в стене начинают образовываться диагональные трещины, которые шире монеты в десять пенсов, это может привести к проседанию дома, что является гораздо более серьезной проблемой. Проседание означает, что земля больше не может поддерживать вес здания наверху, что может привести к серьезным повреждениям конструкции. Если вы подозреваете, что ваше имущество может проседать, свяжитесь с Geobear сегодня по телефону 0800 084 3503.

Что такое экспансивная почва?

Здесь, в Dalinghaus Construction Inc., мы много говорим о осадке фундамента и поднятии фундамента . За оба эти явления ответственны экспансивные почвы.

Что такое экспансивный грунт?

Расширяющийся грунт – это грунт/глина (например, монтмориллонит или бентонит), который склонен к расширению или усадке непосредственно из-за изменения объема воды.Экспансивные почвы набухают при воздействии большого количества воды и сжимаются при испарении воды. Этот непрерывный цикл превращения влажной почвы в сухую держит почву в постоянном движении, в результате чего конструкции, построенные на этой почве, неравномерно тонут или поднимаются, что часто требует ремонта фундамента. Экспансивные почвы состоят в основном из минералов (невероятно мелких частиц) практически без органического материала и, таким образом, невероятно вязкие, что затрудняет дренирование.

Итак, давайте немного раскроем это.Экспансивная почва обычно представляет собой глину, которая по своей природе подвержена набуханию и усадке из-за своего химического состава. Это набухание и сжатие напрямую связаны с изменениями уровня грунтовых вод.

Влажный = Расширение

Сухой = термоусадочный

Теперь экспансивные грунты именуют по наименованиям, в том числе – расширяющийся грунт, экспансивные глины, усадочно-вспученные грунты, пучинистые грунты. Оказывается, у грязи чертовски много прозвищ.

Ознакомьтесь с нашим исчерпывающим Полным руководством по ремонту фундамента.

Экспансивные почвы содержат минералы, такие как смектитовые глины , которые склонны поглощать большое количество влаги. Когда они набирают воду, они увеличиваются в объеме. Чем больше воды они поглощают, тем больше увеличивается их объем.

*Примечание. Известно, что расширяющиеся почвы расширяются до 10% и более (и это не редкость). Затем, в более холодных районах великих США, мороз может расширить воду на колоссальные 9%!

Это изменение объема может привести к достаточной силе и давлению на дом или другую структуру, чтобы вызвать серьезные косметические и структурные повреждения.Это давление может достигать 5000 фунтов на фут.

Расширяющиеся грунты также дают усадку , сжимаются при высыхании. Эта усадка может удалить структурную опору из дома или сооружения и привести к разрушительному проседанию. В почве также могут образовываться большие трещины и трещины

Этот повторяющийся цикл набухания и усадки создает серьезную нагрузку на фундамент вашего дома, вызывая либо осадку фундамента, либо вздутие фундамента — и то, и другое со временем усугубится.

Хотя обширные почвы можно найти почти в каждом штате, проблемы, связанные с обширными почвами, являются наиболее серьезными и широко распространенными в Калифорнии, Неваде, Аризоне, Колорадо и других западных/южных штатах.

Забавные факты с Брайаном . Ежегодно в одних только Соединенных Штатах обширные почвы наносят 2,3 миллиарда долларов долларов повреждения домам, дорогам, трубопроводам и другим сооружениям. Это более вдвое ущерба от наводнений, ураганов, смерчей и землетрясений вместе взятых .

Список обширных почв включает:

  • Смектит
  • Бентонит
  • Монтмориллонит
  • Бейделлит
  • Вермикулит
  • Аттапульгит
  • Нонтронит
  • Хлорит
  • Pedialyte (для тех тяжелых ночей, когда другие обширные почвы впитывают жидкость, как губка)  

В настоящее время по закону строители должны иметь инженера-геотехника (G.E.) подготовьте отчет о почвах, чтобы определить обширные почвы и дать строителям рекомендации по строительству дома, который выдержит обширную почву.

Инженер может порекомендовать плиту постнатяжения , например, для нового дома или толкающих / винтовых свай для проталкивания через активную зону грунта, чтобы попасть в коренную породу для существующего проекта.

Кроме того, эти рекомендации часто включают удаление расширяющегося грунта, ввоз нерасширяющегося грунта, химическую обработку почвы, последующее натяжение или структурное основание пола, водосточные желоба и водосточные трубы.

*Примечание. Надлежащий дренаж является обязательным условием для обширной обработки почвы.

Не уверены, что у вас обширная почва?

Большую часть времени расширяющийся грунт будет создавать чрезмерную нагрузку на ваш фундамент, будь то плита на уровне земли, приподнятый фундамент, цоколь, пост-натяжение или опора и балка. (Ознакомьтесь с нашим  5 типов фундаментов для жилых домов, популярных в Америке: краткий обзор фундаментов .   

Этот стресс/давление приводит к признакам и симптомам, которые можно проследить непосредственно до проблем с фундаментом, вызванных расширением почвы.Прочтите следующие статьи, чтобы лучше понять признаки и симптомы:

Если вы считаете, что у вас могут быть обширные почвы, и обеспокоены тем, что это может повлиять на ваш дом, здоровье или душевное спокойствие, нажмите на нашу ссылку ниже для БЕСПЛАТНОЙ проверки фундамента, если вы живете в Центральной Аризоне или Южной Калифорнии —

Загрузите руководство по ремонту фундамента для домовладельцев уже сегодня!

Подъем грунта — Проектирование зданий

Вспучивание грунта — это 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:

Общие признаки пучения грунта могут включать:

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 конструкцию 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.

[править] Внешние ссылки

Подъем грунта — Проектирование зданий

Вспучивание грунта — это 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:

Общие признаки пучения грунта могут включать:

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 конструкцию 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.

[править] Внешние ссылки

Подъем грунта — Проектирование зданий

Вспучивание грунта — это 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:

Общие признаки пучения грунта могут включать:

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 конструкцию 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.

[править] Внешние ссылки

Подъем грунта — Проектирование зданий

Вспучивание грунта — это 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:

Общие признаки пучения грунта могут включать:

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 конструкцию 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.

[править] Внешние ссылки

Expansive Soil — обзор

Механическое поведение свай в экспансивных грунтах при инфильтрации

Обширные залежи экспансивных грунтов широко распространены в нескольких странах шести из семи континентов мира.Некоторые из этих стран включают Канаду и Соединенные Штаты из Северной Америки, Аргентину из Южной Америки; Судан и Алжир из Африки, Китай, Индия и Израиль из Азии; Испания и Соединенное Королевство из Европы и Австралия из Австралии (Аль-Равас и Камаруддин, 1998; Чен, 1988; Рао, Редди и Муттарам, 2001). Экспансивные почвы обычно называют проблемными почвами в литературе, потому что их механическое поведение очень чувствительно к изменениям в их естественном содержании воды, связанным с факторами окружающей среды, такими как инфильтрация и испарение.Вздутие или осадка грунта вызывают серьезные повреждения различных объектов инфраструктуры, построенных на обширных почвах, из-за изменений в их естественном содержании воды и приводят к значительным экономическим потерям для строительной отрасли (Gourley, Newill, & Schreiner, 1993; Jaremski, 2012). Исследования Адема и Ванапалли (2016) показывают, что экономические потери, связанные с обширными почвами, значительно увеличились за последние пять десятилетий во всем мире, потери только в Соединенных Штатах оцениваются в несколько миллиардов долларов.

Среди различных вариантов, которые доступны в качестве фундаментов для инфраструктуры, размещаемой на обширных грунтах, обычно предпочтение отдается свайным фундаментам (Al-Rawas & Goosen, 2006). Как правило, сваи могут применяться в экспансивных грунтах в качестве микросвай в активной зоне или в качестве групповых свайных фундаментов. Микросваи уменьшают пучение верхнего слоя расширяющегося грунта, а также обеспечивают поддержку в качестве основы для инфраструктуры, построенной на расширяющемся грунте (Nelson, Chao, Overton, & Nelson, 2015).Как правило, стальные сваи малого диаметра (диаметром 75–250 мм) вставляют в предварительно просверленные отверстия большего диаметра, которые затем заполняют уплотненным песком для повышения сопротивления трения микросвай (Nusier & Alawneh, 2004). При инфильтрации пучение значительно уменьшается за счет трения, возникающего на границе сваи и грунта. Метод армирования микросваями является рациональным выбором для уменьшения повреждений слабонагруженных конструкций на тонкослойных расширяющихся грунтах с ограниченной способностью к набуханию.Однако для тяжелых конструкций на толстом расширяющемся грунте с высокой или очень высокой способностью к набуханию обычно предпочтительнее свайный или групповой свайный фундамент.

Сваи с высокой прочностью и жесткостью проходят через активную зону (глубину расширяющегося слоя грунта, в которой изменения влагосодержания чувствительны к факторам внешней среды, связанным с инфильтрацией и испарением) в расширяющемся грунте и размещаются на жесткой коренной породе или более низком устойчивом слое грунта. Такая система свайного фундамента не только обладает значительной несущей способностью, но и способна эффективно контролировать неравномерную осадку, даже когда механическое поведение неглубокого расширяющегося слоя грунта претерпевает значительные изменения в экстремальных условиях (пучинистость и осадка).В инженерной практике обычно используются два вида свайных фундаментов; а именно, одиночные сваи (буронабивные, толкающие сваи) (O’Neill, 1988; Poulos & Davis, 1980) или групповые свайные фундаменты (винтовые сваи, сборные сваи) (Экштейн, 1978). Свайный фундамент диаметром более 800 мм обычно заливается на месте. В некоторых случаях для повышения несущей способности свайного фундамента применяют раструбную сваю, расширяющуюся на конце. Для повышения прочности группового свайного фундамента используются балки, соединяющие вершину сваи, образуя систему фундамента из свайных балок.Такая свайная система более надежна для предотвращения неравномерной осадки и наклона надстройки.

Конструкция свайного фундамента обычно основывается на механике насыщенного грунта в предположении осушенного состояния (действующее напряжение). Однако в большинстве случаев грунт вокруг сваи находится в ненасыщенном состоянии. Всасывание расширяющихся грунтов на месте значительно влияет на механическое поведение свай. Механизм передачи нагрузки свайного фундамента чувствителен к изменениям всасывания грунта, связанным с факторами внешней среды (т.д., инфильтрация и испарение воды).

Как показано на рис. 1, при испарении матричный отсос в активной зоне увеличивается по сравнению с гидростатическим матричным профилем отсоса. Наоборот, при инфильтрации всасывание матрикса в активной зоне уменьшается.

Рис. 1. Изменение матричного профиля всасывания в типичном ненасыщенном расширяющемся грунте под влиянием факторов внешней среды.

Для одиночной сваи, установленной в расширяющемся грунте, изменения в механизме передачи нагрузки до и после инфильтрации показаны на рис.2. До инфильтрации положительное трение распределяется по всей длине сваи и несет верхнюю нагрузку вместе с концевой несущей способностью (как показано на рис. 2А). По мере инфильтрации воды в активную зону (как показано на рис. 2Б) изменения в основном происходят в трех аспектах: в вертикальном направлении объемное расширение расширяющегося грунта вызывает пучение грунта. В горизонтальном направлении ограниченное объемное расширение создает боковое давление набухания. Прочностные свойства границы раздела свая-грунт изменяются из-за изменений влагосодержания (всасывания матрицы) в окружающий грунт.Благодаря этим изменениям в активной зоне (глубина, на которую влияет инфильтрация воды) вместе со сваей возникает трение опрокидывания в результате смещения между сваей и прилегающим грунтом (т. е. грунт вспучивается и перемещается вверх относительно сваи). Величина подъемного трения определяется увеличением бокового давления грунта с учетом вклада бокового давления набухания и зависящих от содержания воды (матричного всасывания) прочностных свойств поверхности раздела. Свая под легко нагруженной конструкцией может подняться из-за вклада трения подъема.Как только свая движется вверх, в устойчивой зоне возникает отрицательное трение, и несущая способность основания сваи значительно снижается. Чистый вклад, который возникает из-за отрицательного трения вала, несущей способности вала и приложенной нагрузки, в совокупности уравновешивает повышенное трение подъемного вала.

Рис. 2. Изменение механического поведения сваи в расширяющемся грунте до и после инфильтрации. (A) До инфильтрации (B) после инфильтрации.

Сваи в качестве фундамента обычно проникают через активную зону и опираются на коренные породы или уходят в слои грунта с более высокой жесткостью.Другими словами, механическое поведение грунта под концом сваи больше не зависит от сезонных изменений влажности. Изменения в механизме передачи нагрузки сваи при инфильтрации в основном связаны с изменением трения вала в активной зоне. Трение вала в активной зоне определяется четырьмя факторами, включая чистое нормальное напряжение (боковое давление грунта), всасывание матрицы, прочностные характеристики поверхности раздела и относительное смещение сваи-грунта.В процессе инфильтрации мобилизация бокового давления набухания может увеличить боковое давление грунта из-за веса единицы грунта и дополнительной нагрузки. Свойства прочности на сдвиг границы раздела свая-грунт снижаются с уменьшением всасывания матрицы. Вздутие грунта также изменяет относительное смещение сваи-грунта.

Принимая во внимание эти изменения, связанные с процессом инфильтрации воды, традиционный метод кривой передачи нагрузки для анализа механизма передачи нагрузки сваи был модифицирован для расширения его применения в расширяющихся грунтах.Предлагаемые методы проверяются с использованием тематических исследований из опубликованной литературы.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.