Пучинистые грунты

Пучение – это способность материала (в данном случае грунтов) к увеличению в объеме вследствие его замерзания во влажном состоянии. Существуют виды грунтов, которые подвержены незначительному пучению грунтов, а некоторые – очень сильно поддаются этому процессу, что создает огромные проблемы для строительства и эксплуатации различных строительных конструкций. Силы пучения оказывают максимальное разрушающее действие в момент оттаивания грунтов (т. е. весной), что приводит в основном к неравномерной просадке грунта и всей конструкции здания. Таким образом, со временем здание или его отдельная часть может опускаться, перекашиваться, отходить от вертикали и т.д., что приводит к частичному или полному разрушению дома, фото 1.

Фото 1. Последствия пучения грунтов

К пучинистым грунтам относятся такие грунты во влажном состоянии:

  • глина;
  • суглинки;
  • супеси.

Степень пучиности (Е) можно определить по формуле:

E = (H – h)/h,

где H – высота грунта после замерзания, см;

h – высота до замерзания, см.

Если степень пучиности составляет Е ≥ 0,01 – то это пучинистый грунт. При этом значении грунт по высоте поднимается на 1 см, если он промерзает на 1 м в глубину. Хотелось бы отметить, что степень пучения грунтов зависит от их меры увлажнения. Так, если пучинистый грунт будет в сухом состоянии, он не будет при замерзании увеличиваться в объеме.

Основные методы устройства фундамента на пучинистых грунтах

К основным методам устройства домов, в частности их фундаментов на пучинистых грунтах относятся:

1. Устройство фундамента ниже уровня промерзания грунта.

2. Устройство мелкозаглубленного фундамента на специальную подушку.

3. Устройство столбчатого фундамента ниже уровня промерзания грунта.

4. Устройство свайного фундамента.

5. Устройство фундамента с расширением в нижней части у основания. 6. Устройство ленточного фундамента мелкого залегания с теплоизоляцией (утеплением).

  1. Устройство фундамента ниже уровня промерзания грунта. Устройство фундамента ниже уровня промерзания грунта позволяет значительно снизить воздействия пучинистых сил, так как исключаются нормальные силы, а остаются только силы, которые действуют на конструкцию по касательной линии, фото Боковые силы пучения могут также оказывать высокое давление на фундамент достигая опасных величин (до 5 т/м2 боковой стены), что может привести к поднятию все дома облегченного типа (например, деревянного). Решение закладывать фундамент ниже глубины промерзания оптимально подходит для каменных домов и домов с большой нагрузкой на основание, однако стоимость их намного выше, чем фундаментов мелкого залегания.
Фото 2. Устройство фундамента ниже уровня промерзания грунта

2. Устройство мелкозаглубленного фундамента на специальную подушку. Устройство подошвы фундамента ниже уровня промерзания грунтов дорогое удовольствие, поэтому допускается устраивать фундамент мелкого заглубления (0,5…0,7 м), поставленного на специальную подушку, которая залегает ниже уровня промерзания грунта, фото 3. Специальную подушку устраивают из непучинистых материалов, например:

  • песок;
  • щебень.

Подушка должна иметь толщину не менее 0,2…0,3 м, устроенная с тщательным уплотнением. На фундамент мелкого залегания влияет также боковое пучение, поэтому следует внешнюю сторону фундамента засыпать непучинистым грунтом.

Фото 3. Устройство мелкозаглубленного ленточного фундамента ниже уровня промерзания грунта

3. Устройство столбчатого фундамента на пучинистых грунтах. Столбчатый фундамент устраивают на пучинистых грунтах только под малоэтажные дома. Столбчатый фундамент представляет собой столбы, которые закладываются на глубину ниже уровня промерзания грунта, фото 4.

Столбчатый фундамент устраивают из:

  • железобетона;
  • асбестоцементных труб, заполненных бетоном;
  • металлических труб, заполненных бетоном, а снаружи обработаны защитным составом (например, эпоксидным).

Столбчатый фундамент считается самым надежным в условиях морозного пучения грунтов.

Фото 4. Устройство столбчатого фундамента на пучинистых грунтах

4. Устройство свайного фундамента. Схема свайного фундамента мелкого залегания приведена на фото 5. Данный метод устройства фундамента на пучинистых грунтах для возведения частных малоэтажных домов не получил широкого распространения из-за:

  • высокой трудоемкости;
  • необходимости привлечения специальной техники для установки свай.

Сваи изготавливаются из такого материала:

  • древесина;
  • железобетон.

Для частного домостроительства применяют следующие типы свай:

  • винтовые;
  • набивные;
  • забивные.
Фото 5. Схема свайного фундамента разного типа

Свайный фундамент из набивных свай на пучинистых грунтах целесообразно применять при глубине промерзания более 1,5 м. Винтовые сваи можно применять и при меньшей глубине. Сваи должны быть заложены на глубину, которая превышает значение глубины промерзания на 30 см и более.

В наше время набирает популярность при строительстве жилых малоэтажных домов устройство фундамента из металлических винтовых свай. В нетвердый грунт винтовые сваи можно закрутить вручную с помощью системы рычагов. Преимущество винтовых металлических свай является то, что их можно при необходимости относительно легко демонтировать (выкрутить).

Оптимальным вариантом свайного фундамента мелкого залегания является фундаменты ТИСЭ, о которых мы подробно ранее писали.

Свайный фундамент имеет большую долговечность и может простоять 100 лет и более.

5. Устройство фундамента с расширением в нижней части у основания. Одним из вариантов устройства фундамента на пучинистых грунтах является фундамент с расширением у основания, фото 6.

Вертикальные стены данного грунта рекомендуется покрывать гидроизоляцией, которая не только защищает фундамент от грунтовой воды, но и снижает воздействия пучинистых сил. Также необходимо, заменить пучинистый грунт по бокам фундамента на непучинистый грунт или материал (щебневая или песчаная засыпка).

Фото 6. Устройство фундамента с расширением в нижней части у основания

6. Устройство ленточного фундамента мелкого залегания с теплоизоляцией. Устройство ленточного фундамента мелкого залегания с теплоизоляцией применяется на пучинистых грунтах для возведения легких и небольших домов.

В данном случае для предотвращения влияния пучения грунтов на фундамент, с наружной стороны грунт утепляют теплоизоляционным материалом на ширину ровняющейся глубине промерзания, что будет вполне достаточно, фото 7. Оптимальный вариант утеплителя — экструдированный пенополистирол. Для снижения пучиности грунта следует снизить вероятность его замачивания путем устройства отмостки и отвод воды.

Фото 7. Утепление грунта вокруг фундамента неглубокого заложения

Некоторые рекомендации по устранению пучения грунтов

1. Дорогостоящим, но эффективным мероприятием по устранению пучения грунта является вырезка всего грунта в пределах дома и замена его на песок или другой материал, который практически не подвергается пучению.

2. Для снижения боковых сил трения от пучения грунтов обратную засыпку фундамента выполняют из непучинистых материалов (песок, щебень).

3. Отвод грунтовой воды от фундамента является эффективным мероприятием с пучением грунта. Для этого устраивают дренажную систему на расстоянии 0,5 м от фундамента, которая представляет собой перфорированную трубу на глубине закладки фундамента, фото 8. Вода с дренажной трубы отводится в колодец-сборник.

Фото 8. Устройство дренажной системы для снижения пучиности грунта

Автор публикации – эксперт GIDproekt

Конев Александр Анатольевич


Если у вас нет времени почитать наши публикации прямо сейчас, подпишитесь на обновления, и мы будем высылать извещения о новых заметках вам на почту