Как узнать пучинистый грунт на участке или нет

Пучинистый грунт

Пучинистые грунты всегда представляли собой непростую задачу для строителей. Пучинистыми называют те грунты, которые подвержены морозному пучению. Причиной подобного явления становится влага, которая замерзает при снижении температуры воздуха и почвы. Лёд имеет меньшую плотность (917,7 кг/м³), что меньше плотности воды (1000 кг/м³),а значит, при замерзании занимает в почве больше места, что становится причиной вспучивания слоёв земли.

Вот почему строительство фундаментов на пучинистом грунте — задача ответственная, а порой и очень сложная. Во время проведения подобных работ необходимо учитывать множество факторов: силу воздействия воды, массу, нагрузку.

К пучинистым грунтам относят, в основном, супеси, грунты и суглинки. Последние имеют очень много пор, которые способствуют удержанию влаги в почве, — вот почему степень пучинистости грунта зависит не только от объёма воды в нём, но и от количества глины.

При возведении любых сооружений строители обязаны помнить, что пучение грунта может быть таким сильным, что он сможет поднять даже огромное сооружение, превратив фундамент в пластилиновую коробку. Перед тем, как выстроить новый объект, сначала принимают все необходимые меры, которые помогут избежать пучения, и лишь потом приступают непосредственно к строительству.

Состав любого грунта обычно включает в себя минеральные частицы, воздух и воду. Как только дом передаёт свою нагрузку на основание, грунт начинает сжиматься, и основание дома даёт усадку. На физические свойства пучинистого грунта ощутимое влияние может оказывать объём минеральных частиц, доходящий до 0,001 мм.

Строителям хорошо известно о таком требовании, как ограничение усадки при помощи допустимых величин. Это означает, что давление жилища на собственное основание не должно превышать расчётное сопротивление пучинистого грунта. (Такими расчётами занимаются инженеры-геологи).

Описываемые грунты могут иметь различную степень пучинистости: слабую, сильную и чрезмерную . При замерзании почвы движение грунта направляется вверх, а при оттаивании — вниз.

Степень пучинистости грунта может определить только специалист. Зависит она и от природной влажности, и от природной плотности, но главное — от уровня, на котором залегают грунтовые воды.

Обычно средний показатель пучения грунтов составляет 6-7%. С другой стороны, эти данные не могут быть одинаковыми даже для двух соседних строительных площадок, ибо уровень грунтовых вод может очень сильно колебаться, особенно осенью и весной в период дождей и таяния снега.

Чаще всего средний уровень грунтовых вод колеблется в пределе 1 м. Степень пучинистости грунта наиболее точно можно определить в осенний период. Часть пор такого типа грунта постоянно смачивается, причиной чему служит поверхностное натяжение воды. Подъём воды тем выше, чем меньше диаметр пор.

Огромным преимуществом подобного грунта становится то, что он, промерзая, как и вся почва, заполняется льдом во всех направлениях. Таким образом, силы пучения всегда уравновешиваются. Также грунт всегда удерживает грунт, находящийся ещё ниже. Вот почему они подходят для сооружения домов из дерева и иных лёгких, но прочных материалов. Строители очень тщательно изучают степень пучинистости грунта на конкретном участке, чтобы рассчитать усадку дома. Строительные свойства этих грунтов прекрасно улучшаются при помощи песка, а также конструктивных и мелиоративных мероприятий. Например, фундамент делают заглубленным, а боковые стены его уплотняют, чтобы они могли прекрасно противостоять силам пучения.

Какие грунты считаются пучинистыми, а какие нет

Работы с фундаментом

Автор ГидФундамент На чтение 7 мин

Пучинистые грунты доставляют множество проблем строителям. В зимний период они способны сильно увеличиваться в объеме, оказывая повышенное давление на фундаменты здания. Строение при этом неравномерно поднимается из земли, на стенах появляются серьезные трещины. Перед тем как бороться с явлением, необходимо понять, что это такое.

Пучинистые и непучинистые основания

Сложным вопросом при самостоятельном строительстве становится определение, какие грунты имеются: пучинистые или непучинистые. Согласно ГОСТ 25100-2011 все основания делятся на пять групп по степени морозной пучинистости:

• чрезмерно пучинистые;
• сильнопучинистые;
• среднепучинистые;
• слабопучинистые;
• непучинистые.

Последнюю группу можно назвать условной. Таких типов грунтов, в которых никогда не возникнет сил морозного пучения, практически нет. К категории безопасных оснований относятся только крупнообломочные породы и гранит, залегания которых на поверхности встречаются крайне редко.

Тип почвы не так сильно влияет на вероятность появления сил морозного пучения. Фактором возникновения этого явления является не грунт, а влага и отрицательные температуры. При соблюдении определенных условий, негативные явления могут возникнуть практически на любом участке.

На склонность грунта к появлению пучения влияют такие свойства как:

• капиллярная активность;
• способность к фильтрации.

По этим показателям самыми опасными типами почвы становятся глинистые. Сюда относят глину, суглинок и супесь. Эти почвы плохо фильтруют воду, задерживают ее и не пропускают в более глубокие слои. Жидкость остается в опасной близости от фундаментов.

В тоже время глины отличаются высокой капиллярной активностью. Для сравнения, песчаные виды грунтов способны подтягивать воду примерно на 30 см. Свойство актуально при выпадении осадков или таянии снега. Влага распространяется лишь на 30 см от источника. В этом случае от морозного пучения фундаменты защищает отмостка стандартной метровой ширины. Глина же может подтягивать влагу на расстояние 1,5 м, для защиты от атмосферной влаги потребуется соорудить очень широкую отмостку для предотвращения повреждений.

При высоком уровне грунтовых вод даже условно непучинистые виды грунта (крупные и средние пески) могут привести к проблемам. Опасность возникновения морозного пучения в песках может появляться и при воздействии других факторов (например дом расположен на участке с уклоном, даже небольшим).

Чем опасно морозное пучение

Совместное воздействие на грунт влаги и низких температур приводит к увеличению его объема. Для любого здания особую опасность представляют неравномерные деформации, которые характерны для морозного пучения. Это вызвано тем, что грунт под наружными стенами нагревается от здания слабо, а в середине дома температура выше ноля.

Наружные стены, а особенно углы, способны подниматься относительно начальной отметки на 15 см. При этом деформаций под внутренними стенами не происходит или они малы. Неравномерное поднятие приводит к появлению в стенах наклонных трещин.

Также морозное пучение оказывает негативное воздействие на боковую поверхность фундамента.

Способы борьбы

Чтобы пучинистые грунты не вызвали проблем при эксплуатации, необходимо бороться с причинами морозного пучения глин и других типов почв еще на этапе строительства фундаментов. Методы борьбы зависят от масштаба проблемы и вида опорной части дома. Чаще всего мероприятия предусматриваются в комплексе.

Заглубленные фундаменты

Каждый строитель знает, что для эффективной борьбы с морозным пучением необходимо закладывать опоры здания ниже глубины промерзания грунта. Эта величина находится по специальным таблицам и картам или рассчитывается по формуле из СП «Основания зданий и сооружений». Но принятия таких мер не всегда бывает достаточно. При глубоком заложении удается избежать воздействий на подошву фундамента, но остаются касательные силы, действующие на его боковую поверхность. Их можно разложить на:

• вертикальные, которые в некоторых случаях способны приподнимать конструкции;
• горизонтальные, изгибающие фундаменты.

Методы борьбы зависят от типа строения и фундаментов. Для массивных зданий с опорной частью глубокого заложения можно порекомендовать одно или несколько из следующих мероприятий:

• обмазочная гидроизоляция, которая не только защищает материал фундаментов от намокания, но и ухудшает сцепление грунта с ними (не дает приподнимать конструкции);
• утепление выполняется с той же целью, часто применяется экструдированный пенополистирол, который берет на себя и функцию защиты от влаги;
• дренаж и засыпка пазух крупным или средним песком позволяют увести влагу от здания;
• утепленная отмостка препятствует промерзанию почвы в непосредственной близости от дома, а значит, устраняет один из факторов, необходимых для появления пучения;
• грамотный расчет и исполнение армирования позволит элементам противостоять горизонтальным воздействиям.

Совет! Для пучинистых грунтов не рекомендуется применять бетонную или асфальтную отмостку. Лучше выбрать виды, более устойчивые к деформациям.

Если здание выполнено из легких материалов или имеет всего один этаж, рекомендуется применять фундаменты по технологии ТИСЭ. Такие опорные элементы представляют собой сваи, уширяющиеся к низу. Благодаря увеличению сечения, выдернуть элемент из почвы становится практически невозможно.

Чтобы уберечь такой тип фундамента от горизонтальных воздействий, придется продумать следующие моменты:

• грамотный расчет рабочего армирования сваи;
• жесткое сцепление сваи с ростверком с помощью арматуры;
• расчет ростверка на повышенное давление грунта на боковую поверхность.

При большой глубине промерзания устройство заглубленного фундамента с утеплением, гидроизоляцией, дренажом и теплой отмосткой экономически не выгодно. Проще будет построить опоры мелкого заложения. Обоснованным заглубление станет только при:

• необходимости устройства подвала или цокольного этажа;
• плохих показателях прочности грунта ближе к поверхности.

Фундаменты мелкого заложения

Такие конструкции имеют несколько преимуществ. Они снижают затраты на строительство фундаментов, уменьшают сроки выполнения работ. Мелко заглубленные фундаменты могут быть использованы при достаточно высоком уровне грунтовых вод (не менее 1,5 м).

Защитить такие виды опорных элементов здания помогут следующие мероприятия, использованные в комплексе:

1. Утепленная отмостка. Такая конструкция позволит уменьшить глубину промерзания основания. Точная отметка для безопасного заложения подошвы зависит от климата, толщины утеплителя и ширины отмостки. В большинстве случаев можно посоветовать использовать защитную полосу шириной 1м с утеплителем толщиной 5-10 см. Глубина заложения фундамента при этом будет равняться 0,7 — 1 м.
2. Утепление вертикальной части фундамента. Если забыть о теплоизоляции цоколя, фундамент дома станет отличным проводником холода под собственную подошву. Для работ рекомендуется использовать экструдированный пенополистирол (пеноплекс). Он закрепляется на всю высоту опорной части дома: от подошвы до цоколя. Толщина утепления выше отмостки в среднем равняется 100 мм, а ниже можно использовать пеноплекс толщиной 50 мм. Дополнительно материал защищает фундаменты от воздействия влаги, увеличивая их срок службы.
3. Дренаж. Система позволяет устранить второй фактор возникновения морозного пучения: влагу. Чтобы дренаж работал эффективно, необходимо его грамотно расположить. Трубу укладывают рядом с пятном застройки, но не под ним. Дренаж должен находиться ниже промерзания или в том месте, где оно не происходит (в пределах действия утепленной отмостки). Если уложить трубы в промерзающем грунте, их может разорвать зимой. Также потребуется соблюдать рекомендуемые уклоны дренажных труб, которые зависят от диаметра сечения.

Если нет возможности устройства дренажа (высокая сложность работ, некуда его вывести и т.д.) можно обойтись только отмосткой. В этом случае защитную полосу по периметру здания делают большой ширины. Она должна полностью предотвратить доступ атмосферной влаги к фундаментам. Для глин ширина должна быть больше 1,5 м. Благоустройство вокруг здания делается так, чтобы уклон участка был в направлении от дома.

Метод применим при одновременном соблюдении следующих условий:

• хорошие прочностные характеристики основания под слоем чернозема;
• низкая природная влажность грунта;
• глубокое залегание подземных вод;
• отсутствие на участке уклонов в сторону здания.

При грамотном подборе типа фундамента и своевременном принятии мер по борьбе с морозным пучением можно избежать серьезных проблем при эксплуатации дома. Внимательный подход к вопросу позволит найти эффективный вариант, требующий наименьших трудовых и финансовых затрат.

Что такое пучинистость грунта и как с ней справиться

Пучинистость грунта — это одна из главных проблем, с которой сталкиваются инженеры и строители при проектировании и строительстве фундамента. Она возникает из-за изменений в структуре и свойствах грунта, вызванных различными факторами. В данной статье мы подробнее рассмотрим основные причины пучения грунта и способы решения этой проблемы.

Что представляет собой пучение грунта

Пучинистость — это способность грунта увеличиваться в объеме в условиях отрицательных температур, связанное со свойством породы удерживать влагу. С приходом холодов влага превращается в лед и расширяется, приподнимая грунт. Когда наступает сезон оттаивания, под поверхностью грунта образуются пустые пространства без опоры, которая удержала бы его от оседания.

Грунты с высоким уровнем пучинистости становятся вязкими или текучими, усиливая нагрузку на фундамент и вызывая деформацию сооружений. Поэтому прежде чем приступать к строительству, необходимо определить геологические характеристики участка. По степени пучинистости выделяется пять видов грунта:

• Непучинистые. Горные и скальные породы, песок крупной фракции и гравий удерживают в себе незначительное количество влаги;
• Слабопучинистые. К этому виду относятся суглинки, смешанные грунты и песчаники с низким содержанием глины;
• Среднепучинистые. Чем выше уровень содержания глины, тем больше влаги удерживает в себе грунт. По этому показателю к среднепучинистым грунтам причисляются песчаники, суглинки, смешанные грунты;
• Сильнопучинистые. Грунты такого вида на полпути к становлению болотом. К ним относятся глины и сильнопластичные суглинки;
• Чрезмернопучинистые. К этому виду относятся грунты, которые встречаются в болотистых местностях или по берегам рек и озер: глины с высоким содержанием органических веществ и торф.

Как справиться с пучинистостью грунта

Перед началом строительства необходимо определить тип грунта. Оценка уровня грунтовых вод — один из основных показателей.

Прежде всего, начните с визуального осмотра: наличие влаги на поверхности, подтопленных областей и близость водоемов — маркеры, которые указывают на близкое залегание грунтовых вод. Полноценное исследование — более точный метод определения свойств грунта. Комплексное ИГИ включает выборку грунта, отправку его в лабораторию и полноценное исследование. Результат — документ с данными о физико-механических свойствах грунта.

Существует несколько методов, которые дают возможность возводить сооружения на пучинистых грунтах. Среди них — укрепление грунта и дренаж.

Укрепление подразумевает строительство подпорных стен и оградительных бортов или использование геосеток и геотекстиля. Дренажные системы используются для отвода лишней влаги. В их структуру входят канавы и ямы для сбора и отвода влаги, дренажные трубы, колодцы, желоба и водостоки. Для улучшения дренирующих свойств участка добавляется песчаная подсыпка. Она укрепляет мягкий или нестабильный грунт, делая его более устойчивым для строительных работ, а также выступает в качестве барьера для грунтовых вод.

Тип фундамента — главный фактор, на который следует обратить внимание. Лучше всего для строительства на пучинистых грунтах подходят винтовые или забивные сваи. Выбор между ними зависит от множества условий, включая тип грунта, нагрузки на фундамент, глубину его залегания и бюджет проекта.

Винтовые сваи перед установкой не требуют трудоемких подготовительных работ — опоры ввинчиваются в грунт до уровня ниже отметки промерзания, лопасти обеспечивают надежное крепление сваи в грунте, выполняя функцию якоря.

Забивные сваи погружаются в грунт при помощи сваебойной машины. Они удерживаются в грунте благодаря боковому сопротивлению, которое создается в результате их вбивания. При забивании происходит трение между сваями и частицами грунта, благодаря чего опоры получают дополнительную устойчивость.

Когда свая вкручивается или забивается на достаточную глубину, происходит уплотнение грунта вокруг нее. Уплотненный грунтовый «стакан» обеспечивает дополнительную устойчивость сваи, сохраняя ее положение даже при изменениях температуры и влажности. Область возле сваи становится более сухой, так что в ней почти полностью отсутствует вода, вспучивающая грунт во время сезонного замерзания.

Сваи в обязательном порядке покрываются дополнительной антикоррозийной защитой. В некоторых случаях для дополнительной защиты винтовые сваи изготавливаются из материалов, которые отличаются стойкостью к коррозии или обработаны специальными герметичными покрытиями. Если забивные сваи выполнены из бетона, то они производятся из смеси с устойчивостью к влаге — М350 и выше.

SGround.ru

Пучинистый грунт: Дисперсный грунт (то есть состоящий из отдельных мелких частиц), который при переходе из талого состояния в мерзлое увеличивается в объеме вследствие образования льда (ГОСТ 25100-2011 Грунты. Классификация).

Температура начала замерзания для разных грунтов различна, и обычно находится в пределах от 0 до -1,5 °C, а у засоленных грунтов она значительно ниже – до минус 21 °C

Процесс промерзании зимой таких грунтов сопровождается вертикальным подъемом поверхности грунта относительно ее положения летом, причем поднятие поверхности часто происходит неравномерно. Это сопровождается развитием сил морозного пучения, действующих на фундаменты зданий и сооружений. После оттаивания весной такие грунты постепенно уменьшаются в объеме и поверхность грунта возвращается в прежнее положение (оседание).

Бывают и более серьезные явления, связанные с морозным пучением, такие как например бугры пучения, достигающие огромных размеров. Но они чаще всего характерны для районов распространения многолетней мерзлоты и для болот северных широт.

Для различных грунтов деформации пучения не одинаковы и зависят от степени его влажности перед замерзанием, уровня грунтовых вод, количества и размера пылеватых частиц в составе грунта, глубины промерзания. Максимальный общий подъем поверхности достигается к концу зимы (в этот период глубина промерзания максимальна) и может составлять до 40 см (!), а в некоторых случаях и более.

2. Классификация грунтов по степени пучинистости

Классификация грунтов по степени пучинистости встречается в нормативной литературе на проектирование фундаментов, в ГОСТ на грунты и в другой специальной литературе. В разных источниках классификация немного отличается, но суть везде одинакова. В таблице приведена классификация на основе объединения данных из ГОСТ 25100-2011, ГОСТ 25100-95, СП 22.13330.2016 и других источников:

Классификация грунтов по пучинистости согласно ГОСТ и СП

Разновидность грунта по степени пучинистости	Степень пучинистости ɛfh , % (относительная деформация пучения)	Характеристика и описание грунтов данной разновидности
Непучинистый	0,5, · Пески мелкие и пылеватые при Sr>0,95
Чрезмерно пучинистый	>10

* — сведения из ГОСТ 25100-95 табл. Б.27, (в том же ГОСТ 25100, но обновленном в 2011 году этой информации уже нет.)

Здесь: Sr – степень влажности — отношение естественной (природной) влажности грунта W к влажности, соответствующей полному заполнению пор водой (без пузырьков воздуха); JL — показатель текучести грунта (определяется только для глинистых грунтов и показывает насколько грунт «разжижен» от проникшей в него влаги)

Степень морозной пучинистости ɛfh определяет на сколько при замерзании образец грунта увеличивается по высоте. Например, при промерзании слоя грунта толщиной 1,0 м с показателем ɛfh равным 7% грунт увеличится по высоте на 7 см.

При этом «непучинистый» грунт все равно, как правило, будет увеличиваться в объеме, но на незначительную величину – менее 1%.

Так же существует таблица которая определяет степень пучинистости грунта в зависимости от положение уровня грунтовых вод относительно расчетной глубины промерзания грунта z (из «Руководства по проектированию оснований и фундаментов на пучинистых грунтах» НИИОСП им. Н.М. Герсеванова):

Уровень грунтовых вод должен приниматься с учетом прогноза его изменения согласно требованиям норм проектирования.

3. Определяем пучинистый грунт или нет

К пучинистым грунтам относятся глинистые грунты, пески пылеватые и мелкие, а также крупнообломочные грунты с глинистым и мелкопесчаным заполнителем более 10%, имеющие к началу промерзания влажность выше определенного уровня (см. таблицу выше).

Для восприятия такая проще формулировка:

К гарантировано НЕпучинистым относятся только:

• пески средней крупности, крупные и гравелистые;
• щебенистые и крупнообломочные грунты с глинистым или мелкопесчаным заполнителем менее 10% (заполняет пустоты между камнями);
• скальные грунты (вода не проникает в них в достаточном количестве из-за отсутствия сообщающихся пор, и они имеют высокую плотность и прочность)

Для всех остальных грунтов (супеси, суглинки, глины, мелкие и пылеватые пески, а также щебенистые и крупнообломочные грунты с заполнителем более 10%) справедливо утверждение – они могут быть как пучинистыми, так и непучинистыми и зависит это от:

1. количества воды в грунте (влажности) – любой грунт в абсолютно сухом состоянии не проявит вообще никаких пучинистых свойств при промерзании (правда в природе бывают исключения), а вот при увлажнении глинистые грунты будут обладать неприятным свойством, о котором мы говорим. То есть один и тот же грунт может превратиться из непучинистого в средне-, сильно- и даже чрезмерно пучинистый если его как следует увлажнить (подъем грунтовых вод, протечка водопроводной сети и др. причины). Чем выше влажность, тем сильнее проявится пучение.

При проектировании фундаментов на основаниях, сложенных пучинистыми грунтами, следует учитывать возможность повышения влажности грунта за счет подъема уровня подземных вод, инфильтрации поверхностных вод и экранирования поверхности. (СП 22.13330.2016 п. 6.8.2).

1. гранулометрического состава грунта – степень пучинистости увеличивается в основном с ростом количества (% по массе) частиц размером от 0,05 до 0,005 мм. Более крупные и, что интересно, более мелкие частицы оказывают на показатель пучинистости влияние в меньшей степени.
2. Наличия и близости уровня грунтовых вод и соответственно возможности поступления в промерзающий грунт влаги по капиллярам.

Как отличить по визуальным и косвенным признакам супесь от песка и глины и вообще определить тип грунта см. в отдельной статье.

4. Физика процесса

Почему песок не увеличивается в объеме даже в водонасыщенном состоянии? Почему разные грунты имеют разный показатель пучинистости?

Суть процесса морозного пучения достаточно сложна и многообразна. Многим известно, что при замерзании определенного объема воды получается лед, занимающий больший объем и имеющий меньшую плотность (917 кг/м3). Увеличение объема при этом составляет примерно 9 %. Но морозное пучение грунтов связано не только с этим свойством воды.

При замерзании даже всей поровой воды в грунте увеличение его объема не превышает 3…4% (в закрытой система). В то же время в природном залегании объем грунта при его промерзании увеличивается на 10—50 и даже 100%. Пучение грунта достигает таких показателей вследствие кристаллизации в порах грунта воды и поступления дополнительной влаги по капиллярам (миграции) к фронту промерзания из еще не промерзших нижележащих слоев (открытая система). Это сопровождается резким увеличением влажности грунта с образованием в нем льда в виде линз, прослоек, кристаллов и др. структур.

Песчаные грунты с достаточно крупными частицами не позволяют влаге мигрировать при промерзании из-за отсутствия узких капилляров и малой поверхности смачивания, а наоборот создают условия для «отжатия» влаги в сторону еще не промерзших слоев, поэтому увеличение объема при промерзании в них практически отсутствует даже при полном водонасыщении. Очень мелкие частицы размером менее 0,005 мм так же затрудняют процесс миграции влаги и снижают пучинистость

Таким образом влияние оказывает не только первоначальная влажность и гранулометрический состав грунта, но и его пористость, способность пропускать капиллярную воду, количество связанной воды, химический состав и ряд других факторов.

Детально физика процесса рассмотрена в отдельной статье.

5. Глубина и скорость промерзания грунта

Одними из наиболее значимых факторов, определяющих величину поднятия поверхности (степень пучинистости) при промерзании грунтов являются глубина и скорость промерзания.

Глубина и скорость промерзания грунтов зависит от значений отрицательной температуры наружного воздуха в зимний период, от продолжительности зимнего периода, от толщины и плотности снегового покрова, теплопроводности грунта, наличия теплоизолирующих покрытий (бывают как естественные, например, моховый или торфовый слой, так и искусственные), интенсивности воздействия солнечной радиации, от смен холодной погоды на оттепели.

В нормативной документации на проектирование фундаментов рассматривается только глубина промерзания грунта. Эта величина рассчитывается по формулам в зависимости от среднемесячных температур в холодный период года и может в зависимости от региона и условий меняться в широких пределах: от 0 до 6 м.

Подробно вопросы влияния глубины и скорости промерзания на основания и фундаменты и методы расчета этих параметров приведены в отдельной статье.

6. Чем опасно морозное пучение грунтов

К сожалению многие, даже опытные строители, недооценивают опасность морозного пучения из-за того что его влияние проявляется не сразу, растянуто во времени и слишком сложно предсказуемо. А зря… Ведь именно непредсказуемость морозного пучения делает его учет при проектировании и строительстве обязательным.

Сложность процесса пучения и неоднородность грунтов основания вызывают неравномерный подъем поверхности при промерзании. Воздействие морозного пучения на фундаменты как правило вызывает очень серьезные негативные последствия:

В малозаглубленных и поверхностных фундаментах, подверженных лобовым силам морозного пучения возникают:

— недопустимые крены и изгибающие усилия в ленточных и плитных фундаментах, вызывающие их повреждение, крены элементов надземной части здания, растрескивание стен (для стен из жестких каменных материалов) и др.;

— разность вертикальных деформаций и недопустимые крены для отдельных столбчатых фундаментов, вызывающие повреждение надземной части здания, изменение геометрии дверных и оконных проемов и др.;

В свайных и ленточных/столбчатых фундаментах с глубиной заложения больше глубины промерзания возникают:

— подъем свайных фундаментов вместе с поверхностью грунта под воздействием касательных сил морозного пучения. Это явление имеет склонность накапливаться, т.к. фундаменты после оттаивания грунта опускаются в исходное положение не полностью, или вообще не опускаются, а в следующий зимний сезон все снова повторяется.

— возникают очень большие растягивающие усилия между выпучиваемой частью фундамента и нижней частью, находящейся в непромерзающих слоях и удерживающей конструкцию от выпучивания (может привести к разрыву конструкции).

Опасность морозного пучения заключена в неравномерности поднятия поверхности грунта и в накоплении эффекта выпучивания (для заглубленных фундаментов) с каждым годом. При морозном пучении возникают огромные усилия, сдержать которые или очень сложно, или невозможно

В этом видеоролике интересный пример воздействия морозного пучения на деревянный дом:

7. Основные меры в борьбе с пучением

Первое что требуется в деле борьбы с морозным пучением — правильный выбор глубины заложения фундаментов для исключения воздействия лобовых сил морозного пучения, т.к. эти силы имеют огромные значения и бороться с ними очень тяжело. Для этого необходимо чтобы подошва фундамента находилась ниже глубины промерзания.

Иногда в малоэтажном строительстве имеет смысл делать незаглубленные или малозаглубленные фундаменты, заранее полагая что они будут подвержены пучению, и рассчитывать их на восприятие соответствующих усилий. Этот подход неоднозначный и применим далеко не всегда. Отдельно читайте о малозаглубленных фундаментах в статье.

После исключения лобовых сил, необходимо справиться с оставшимися касательными силами пучения. Мероприятия по борьбе с касательными силами пучения в основном сводятся к следующему списку:

1. Применение покрытий боковой поверхности свай и столбчатых фундаментов (окраска, обмазка, оболочки), снижающих силы смерзания с грунтом в пределах промерзающего слоя;
2. Применение винтовых свай и свай с уширением в нижней части (сваи РИТ, буронабивные сваи с камуфлетной пятой и др.), грибовидных фундаментов и фундаментов с развитой подошвой для создания большого сопротивления выдергиванию;
3. Увеличение длины сваи из расчета на морозное пучение (так чтобы сила, удерживающая сваю от выпучивания, была больше силы морозного пучения);
4. Засыпка пазух котлованов непучинистым грунтом (песком, ПГС).
5. Создание обратного уклона граней фундамента в пределах промерзающей толщи.

Вспомогательные меры для увеличения эффективности решений:

— Исключение переувлажнения грунтов за счет применения поверхностного стока и дренажных систем;

— Исключение или уменьшение глубины промерзания грунтов за счет утепления поверхности;

— Введение в грунт веществ, снижающих температуру замерзания грунта (засаливание, пропитка нефтепродуктами) – наносит урон экологии поэтому редко применяется.

Конкретные меры по борьбе с морозным пучением для разных типов фундаментов детально рассматриваются в отдельной статье.

8. Заключение

В заключение отметим что:

• достоверно определить степень пучинистости можно только при испытаниях в лаборатории, и такие испытания проводят очень редко даже при инженерно-геологических изысканиях для крупных объектов – чаще принимают по табличным данным на основании косвенных признаков: консистенции, влажности и др., и вот почему:
• если образец грунта, отобранный на площадке строительства, оказался слабо- или непучинистым то это не гарантирует что он таким и останется на протяжении всего срока службы сооружения. Как уже говорилось выше возможно увлажнение грунта по разным причинам (в том числе и обильные осенние дожди) и, соответственно, переход его в разряд пучинистых.

Подводя итоги можно утверждать, что все грунты следует потенциально считать пучинистыми за исключением нескольких случаев:

1) в основании сооружения залегают пески крупные или средней крупности, щебенистые или крупнообломочные грунты с заполнителем до 10% по массе.

2) в основании сооружения залегают скальные грунты.

3) Грунты находятся в сухом состоянии и нет опасности их замачивания (грунтовые воды отсутствуют или находятся на большой глубине (на 3,5 м и более ниже глубины промерзания при максимально высоком уровне грунтовой воды), есть все условия для стока поверхностных вод и эти условия не изменятся в будущем, поблизости нет водонесущих коммуникаций и они никогда не появятся.

Пункт 3 в большинстве случав следует подвергать сомнению в долгосрочной перспективе, т.к. нельзя сказать наверняка что будет через 5, 10 или 20 лет.

Таким образом если грунт не является гарантированно непучинистым, то следует всегда предусматривать мероприятия по предотвращению воздействия на фундамент морозного пучения

И помните — если фундамент не выдерживает все нагрузки и воздействия на него, то после завершения строительства, как правило, уже ничего не исправить. И сэкономленные на фундаменте деньги обернутся грандиозными затратами…

9. Связанные статьи

• Глубина и скорость промерзания грунта и их влияние на процессы пучения
• Определяем тип и характеристики грунта по визуальным признакам без лаборатории
• Физика процесса пучения
• Грунтовые воды и их влияние на грунты основания
• Расчеты фундаментов на воздействие морозного пучения
• Меры борьбы с морозным пучением
• Выбор глубины заложения фундаментов
• Незаглубленные или малозаглубленные фундаменты
• Раздел: нормативная литература