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.
Типы
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.
Как своими силами определить степень пучинистости грунта
Явление пучинистости грунта, возникающее вследствие его морозного пучения (увеличение в объеме при замерзании массы грунта, насыщенной водой) – очень распространено и опасно для фундаментов малоэтажных домов и коттеджей. Подвержены этому явлению практически все грунты, залегающие на территории нашей страны при их зимнем промерзании: влажные и влагонасыщенные пылеватые, мелкопесчаные и глинистые грунты (глины, суглинки, супеси). Различается только степень пучинистости различных грунтов.
Для чего застройщику необходимо знать, какую степень пучинистости имеют грунты на его участке? Это очень важно перед началом строительства малоэтажного дома, так как от этого зависит выбор такого типа фундамента (ленточного, столбчатого, свайного или плитного), который бы максимально был приспособлен к грунтовым и геологическим условиям данной строительной площадки.
Если недооценить опасность этого явления и заложить неподходящий фундамент, то из-за малого веса малоэтажного дома, силы морозного пучения (нормальные и касательные), могут буквально вытолкнуть его на поверхность, что повлечет за собой неравномерную деформацию фундамента, а вместе с ним и всего сооружения.
Итак, по степени пучинистости грунты делятся на:
- непучинистые – пучение практически отсутствует;
- слабопучинистые – пучение от 1 до 4%;
- среднепучинистые – пучение от 4 до 7%;
- сильнопучинистые – пучение от 7 до 10%;
- чрезмернопучинистые – пучение более 10%
Данные проценты означают, что, например, при глубине промерзания 1,4м, для среднепучинистого грунта (берем худший вариант) пучение составит: 1,4 х 7/100=0,098 м, т.е. 9,8 см.
Определение степени пучинистости грунтов
Определение степени пучинистости грунтов можно производить:
• по их физическим характеристикам (по результатам лабораторных испытаний);
• самостоятельно
Содержание
скрыть
1 Определение степени пучинистости грунтов по их физическим характеристикам 1.1 Как определить показатель текучести JL глинистых грунтов самостоятельно
1.2 Как определить уровень грунтовых вод (УГВ) на участке самостоятельно
1.3 Зависимость степени пучинистости грунтов от их глубины промерзания и уровня залегания грунтовых вод (УГВ)
1.4 Зависимость степени пучинистости глинистых и песчаных грунтов от показателя текучести (для глинистых грунтов), глубины промерзания и уровня залегания грунтовых вод (УГВ)
2 Вам также может быть интересно:
Определение степени пучинистости грунтов по их физическим характеристикам
В том случае, если у застройщика на руках есть данные лабораторных испытаний образцов грунта, взятые с участка застройки, в которых расписаны гранулометрический (зерновой) состав песчаных и крупнообломочных грунтов и степень их влажности, а также число пластичности Jp и показатель текучести JL глинистых грунтов, то определить степень пучинистости грунта можно по следующей таблице:
| Степень пучинистости | Деформации пучения или относительное морозное пучение при глубине промерзания 1,5 метра | Виды грунтов |
| Непучинистые | <0,01 или ≤1% | Глинистые при JL < 0 (твердые суглинки и глины, твердые супеси); Песок гравелистый, крупный и средней крупности с содержанием частиц размером до 0,05мм(песчаных мелких и тонких) до 2% независимо от влажности; Песок гравелистый, крупный и средней крупности с содержанием частиц размером до 0,05мм (песчаных мелких и тонких) до 15% при Sr ≤ 0,5 (маловлажные); Песок мелкий с содержанием частиц размером менее 0,05мм (пылеватых и глинистых) до 2% при Sr ≤ 0,5 (маловлажный); Крупнообломочные грунты с заполнением (глинистым, песком мелким и пылеватым) до 10% |
| Слабопучинистые | 0,01-0,035 или 1÷2% и 2÷4% | Глинистые при 0 ≤ JL ≤ 0,25 (полутвердые суглинки и глины; пластичные супеси); или Супесь легкая крупная маловлажная (пучение 1÷2%); Супесь легкая крупная влажная (пучение 2÷4%); Супесь пылеватая маловлажная; Супесь легкая маловлажная; Суглинок тяжелый пылеватый маловлажный; Песок гравелистый, крупный и средний с содержанием частиц размером менее 0,05мм (пылеватых и глинистых) до 15% влажный и насыщенный водой; Песок мелкий с содержание частиц размером менее 0,05мм (пылеватых и глинистых) до 2% влажный и насыщенный водой; Песок мелкий с содержанием частиц размером менее 0,05мм (пылеватых и глинистых) от 2% до 15% маловлажный (пучение 1÷2%) и влажный (пучение 2÷4%); Песок пылеватый при Sr ≤ 0,5 (маловлажный); Крупнообломочные грунты с заполнением (глинистым, песком мелким и пылеватым) от 10 до 30% |
| Среднепучинистые | 0,035-0,07 или 4÷7% | Глинистые при 0,25 < JL ≤ 0,5 (тугопластичные суглинки и глины; пластичные супеси); или Супесь легкая влажная и насыщенная водой; Супесь тяжелая пылеватая маловлажная; Суглинок легкий пылеватый маловлажный. Песок пылеватый и мелкий при 0,8 < Sr ≤ 0,95 (насыщенный водой); Крупнообломочные с заполнителем (глинистым, песком мелким и пылеватым) более 30% по массе |
| Сильнопучинистые | >0,07 или 7÷10% | Глинистые при JL > 0,5 (мягкопластичные и текучепластичные глины и суглинки и пластичные супеси); или Супесь пылеватая (влажная и насыщенная водой); Супесь тяжелая пылеватая (влажная); Суглинок легкий пылеватый (влажный); Суглинок тяжелый пылеватый (влажный и насыщенный водой) Песок пылеватый и мелкий при Sr > 0,95 (насыщенный водой) |
| Чрезмерно- пучинистые | >0,1 или >10% | Глинистые при JL > 1,0 (текучие суглинки и глины и текучие супеси); Суглинок легкий пылеватый (насыщенный водой); Супесь тяжелая пылеватая (насыщенная водой) |
Определение степени пучинистости грунтов самостоятельно
Для самостоятельного определения степени пучинистости грунта на строительном участке, необходимо знать следующие данные:
• состав грунта;
• уровень подземных (грунтовых) вод на участке;
• глубину промерзания грунта в районе строительства.
Как определить состав грунта самостоятельно при отсутствии геологии смотрите в материале “Как своими силами определить состав грунта“.
Почему так важно знать состав грунта на участке? Как уже говорилось выше, на территории нашей страны в основном залегают грунты, в той или иной степени склонные к морозному пучению: глинистые грунты – глины, суглинки, супеси, а также песчаные грунты – пески различной крупности (гравелистые, крупные, средней крупности, мелкие и пылеватые).
Так как в большинстве из этих грунтов – значительное содержание пылеватых и глинистых частиц, то они хорошо связывают воду, насыщаются ею. Насыщенный водой грунт при замерзании зимой значительно расширяется, увеличивается в объеме, что приводит к его неравномерному поднятию, “вспучиванию”.
Именно это явление и получило название “морозное пучение грунта”. Возникает оно, как правило, во влагонасыщенных и влажных пылеватых, мелкопесчаных и глинистых грунтах (супесях, суглинках, глинах).
Способствует этому и так называемая “капиллярная активность” – способность различных, особенно глинистых и мелкопесчаных грунтов подтягивать воду со значительных глубин на поверхность, которая очень зависит от количества пылеватых частиц в составе этих грунтов: чем больше пылеватых частиц, тем больше активность.
«Благодаря» капиллярному эффекту, глинистые и мелкопесчаные грунты способны подтягивать воду от уровня залегания грунтовых вод (УГВ) ближе к поверхности земли на следующие величины:
- глины – на 4 ÷ 5 метров;
- суглинки – на 2 ÷ 3,5 метра;
- супеси – на 1,5 ÷ 2 метра;
- пески пылеватые – на 0,7 ÷ 1,2 метра.
Степень пучинистости глинистых и песчаных грунтов зависит от следующих характеристик:
• у глинистых грунтов (супесь, суглинок, глина) – от показателя текучести JL, а также от глубины залегания уровня подземных (грунтовых) вод, вернее, от разницы уровня грунтовых вод и глубины промерзания грунтов;
• у песчаных грунтов – от глубины залегания уровня грунтовых вод, а также от степени насыщения водой;
Следует отметить, что в крупнообломочных грунтах (щебне, гравии и гальке), а также в песках крупнозернистых, крупных и средней крупности, не содержащих глинистых и пылеватых частиц или содержащих их крайне мало (до 2%), капиллярная активность практически отсутствует.
А это значит, что вода выше уровня грунтовых вод (УГВ) не поднимается. Такие грунты остаются влажными строго на уровне УГВ и считаются непучинистыми.
Как определить показатель текучести JL глинистых грунтов самостоятельно
| Консистенция глинистых грунтов | Показатель текучести JL | Признаки |
| Супесь | ||
| – твердая | JL<0 | При ударе образец разбивается на куски. При сильном сжатии в ладони рассыпается на мелкие частички, превращаясь в пыль. |
| – пластичная | 0≤JL≤1 | Образец легко разминается в руках, после формовки сохраняет приданную форму. Ощущается влажность при сжатии в ладони; часто бывает липким. |
| – текучая | JL>1 | Образец грунта не сохраняет приданную ему форму, растекается. |
| Глины и суглинки | ||
| – твердые | JL < 0 | При ударе образец разбивается на куски. При сильном сжатии в ладони иногда рассыпается на мелкие частички; превращается в пыль при растирании. В образец можно с трудом вдавить ноготь. |
| – полутвердые | 0 ≤ JL ≤ 0,25 | Вырезанный брусок грунта ломается без заметного изгиба. На поверхности излома видны шероховатые частички. Крошится при разминании в ладони. Без особого усилия можно вдавить ноготь. |
| – тугопластичные | 0,25<JL≤0,5 | Вырезанный брусок грунта еще до излома заметно изгибается. Размять кусок грунта можно с заметным усилием. Палец вдавливается в образец лишь при сильном нажиме. |
| – мягкопластичные | 0,5<JL≤0,75 | На ощупь образец грунта влажный. Кусок грунта не только легко разминается, но и сохраняет приданную ему форму. Палец вдавливается в образец на несколько сантиметров при незначительном нажиме. |
| – текучепластичные | 0,75<JL≤1 | На ощупь образец грунта очень влажный, липкий. Очень легко разминается в ладонях, но приданную ему форму сохраняет. |
| – текучие | JL>1 | На ощупь образец грунта очень сильно влажный. Приданную форму при формовании не сохраняет. Если поместить на наклонную плоскость – течет толстым слоем. |
Как определить уровень грунтовых вод (УГВ) на участке самостоятельно
Определить уровень грунтовых вод на своем участке можно самостоятельно. Для этого потребуются следующие инструменты:
Садовый бур
- садовый бур длиной не менее 2-х метров;
- ложковый бур, позволяющий пробурить отверстие на глубину не менее 5-ти метров;
- прут достаточной длины для измерения УГВ.
Для того чтобы определить уровень грунтовых вод (УГВ) на участке строительства, вначале необходимо садовым буром пробурить шурф глубиной около 2 метров. Если, по истечению одних суток, вода в шурфе не появится, то ложковым буром необходимо пробурить скважину ещё примерно на 1,5 ÷2 метра. После того, как вода появится в скважине, замеряют прутом или обычной планкой, на которой заранее нанесены отметки в сантиметрах, расстояние от поверхности грунта до УГВ.
Зависимость степени пучинистости грунтов от их глубины промерзания и уровня залегания грунтовых вод (УГВ)
Как уже говорилось выше, глинистые и песчаные грунты, «благодаря» капиллярному эффекту, способны подтягивать воду с различных глубин на поверхность земли. Именно эта способность определяет их степень пучинистости в зависимости от разницы уровня грунтовых вод и глубины промерзания грунтов.
Непучинистые грунты
Непучинистыми грунтами являются грунты, если глубина промерзания грунтов находится выше уровня грунтовых вод (УГВ) на следующую величину:
- для мелких песков – на 0,75м и более;
- для пылеватых песков – на 1,0 и более;
- для супесей – на 1,5м и более;
- для суглинков – на 2,5м и более;
- для глин – на 3,0м и более.
Слабопучинистые грунты
Слабопучинистыми грунтами являются грунты, если глубина промерзания грунтов находится выше уровня грунтовых вод (УГВ) на следующую величину:
- для мелких песков – на 0,5 ÷ 0,75м;
- для пылеватых песков – на 0,75 ÷ 1м;
- для супесей – на 1 ÷1,5м;
- для суглинков – на 1,5 ÷ 2,5м;
- для глин – на 2,0 ÷ 3,0м.
Среднепучинистые грунты
Среднепучинистыми грунтами являются грунты, если глубина промерзания грунтов находится выше уровня грунтовых вод (УГВ) на следующую величину:
- для мелких песков – на 0,5 и менее;
- для пылеватых песков – на 0,5 ÷ 0,75м;
- для супесей – на 0,75 ÷ 1,0м;
- для суглинков – на 1,0 ÷ 1,5м;
- для глин – на 1,5 ÷ 2,0м.
Сильнопучинистые грунты
Сильнопучинистыми грунтами являются грунты, если глубина промерзания грунтов находится выше уровня грунтовых вод (УГВ) на следующую величину:
- для пылеватых песков – на 0,5 и менее;
- для супесей – на 0,75м и менее;
- для суглинков – на 1,0м и менее;
- для глин – на 1,5м и менее.
Пример:
Грунт – суглинок;
Уровень грунтовых вод (УГВ) – 3,2 метра от поверхности земли;
Глубина промерзания грунта – 1,2м
3,2 – 1,2 = 2,0м – суглинок слабопучинистый.
Зависимость степени пучинистости глинистых и песчаных грунтов от показателя текучести (для глинистых грунтов), глубины промерзания и уровня залегания грунтовых вод (УГВ)
Сведем данные, полученные ранее при определении степени пучинистости грунтов в одну таблицу:
| Степень пучинистости грунта | Расстояние Z, м | Показатель текучести JL | Относи-тельное морозное пучение, % | ||||
| Глина | Суглинок | Супесь | Песок пылеватый | Песок мелкий | |||
| Непучи-нистый | Z>3 | Z>2,5 | Z>1,5 | Z>1 | Z>0,75 | JL<0 | ≤ 1 |
| Слабо- пучинистый | 2 | 1,5 | 1 | 0,75 | 0,5 | 0≤JL≤0,25 | 1 – 4 |
| Средне-пучинистый | 1,5 | 1 | 0,75 | 0,5 | Z≤0,5 | 0,25<JL≤ 0,5 | 4 – 7 |
| Сильно-пучинистый | Z≤1,5 | Z≤1 | Z<0,75 | Z<0,5 | – | JL>0,5 | 7 – 10 |
Z – разность между уровнем грунтовых вод (УГВ) и глубиной промерзания грунта.
В том случае, если степень пучинистости глинистого грунта, установленной по показателю JL (лабораторно или визуально) отличается от установленной по показателю Z, принимается тот вариант, где степень пучинистости грунта больше (берется худший вариант).
Вам также может быть интересно:
Как своими силами определить состав грунта
Морозное пучение грунта: влияние на фундаменты
Пылевато-глинистые грунты в строительстве
Классификация
Классификация грунтов по типу вспучивания делит виды на несколько подгрупп. К пучинистым относятся:
- Чрезмерно или очень пучинистые.
- Сильно пучинистые.
- Средней степени.
- 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.
Морозное пучение грунта
При определенной влажности грунты, промерзая в зимний период, увеличиваются в объеме, что приводит к подъему слоев грунта в пределах глубины его промерзания. Этот процесс называют морозным пучением грунта, а грунты — пучинистыми.
Находящиеся в пучинистых грунтах фундаменты подвергаются выпучиванию, т.е. перемещаются вверх, если действующие на них нагрузки не уравновешивают силы пучения. В результате таких деформаций грунта, в фундаменте возникают нагрузки, приводящие, например, к возникновению трещин в стенах здания и самом фундаменте.
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.
- Теплоизоляция. Это все тот же промежуточный слой.
- Дренаж. Эффективный способ понизить уровень пролегания грунтовых вод, что снизит концентрацию влаги внутри грунта на глубине заливки фундаментной конструкции.
- 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.
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.
