Пучинистые грунты: причины морозного пучения почвы

На сегодняшний день очень активно развивается строительное дело. Для того чтобы построить то или иное здание или сооружение, первым делом потребуется провести подготовительные работы, а затем возвести фундамент. Чтобы здание впоследствии было безопасным, потребуется изучить гидрогеологические особенности территории. Не на всех грунтах можно возводить большие сооружения. Фундамент - это основа любой постройки, от которой во многом зависит ее устойчивость, прочность и долговечность. Нередко в ходе проектирования того или иного здания или сооружения узнают, что грунт имеет пучинистый характер. Что же это означает?

Схема ленточного фундамента.

Пучинистым называется грунт, для которого свойственно морозное пучение. Существует также понятие морозной пучинистости, она показывает, в какой степени почва склонна к пучению. Это означает, что при промерзании грунта на определенную глубину, он увеличивается в объеме. Для того чтобы построить фундамент в пучинистых грунтах, первым делом нужно провести ряд мероприятий. Все это имеет огромное значение. Рассмотрим более подробно, что представляют собой пучинистые грунты, причины морозного пучения почвы, правила, согласно которым нужно возводить фундамент, например для бани.

Причины пучения в грунтах

Схема заглубленного ленточного фундамента.

Для пучинистых почв степень пучения больше 0, 01. Это свидетельствует о том, что при промерзании поверхностного слоя на 1 м, объем земли увеличивается более чем на 1 см. Данная цифра не велика, но она играет большую роль. Почему же все это происходит? В любом поверхностном слое земли есть определенное количество воды. В холодный период года (зимой) она замерзает и превращается в лед. Последний, как известно из физики, имеет меньшую плотность по сравнению с водой, но вода при этом увеличивается в объеме, что и является причиной пучения.

Таким образом, увеличение объема определяется количеством воды в грунтах. Наибольшее количество воды находится в глинистых породах: глине, суглинке и так далее. Дело в том, что они имеют в своем составе множество мелких пор, в силу чего хорошо удерживают воду, но при этом не могут пропускать ее через себя, чтобы она уходила в более глубокие слои. Конечно, в теплых регионах, где никогда земля не промерзает, пучение не наблюдается, но в нашей стране - это не редкость.

Что нужно знать, чтобы построить фундамент для бани

Схема размещения песчаной подушки.

Перед тем как возводить фундамент своими руками, например для бани, нужно тщательно изучить особенности земельного участка. Строительные нормы и правила рекомендуют возводить фундамент, в частности для бани, ниже уровня промерзания грунта. С одной стороны, это хорошо, так как в данном случае на него не будут действовать вертикальные силы пучения в грунтах. Но с другой стороны существуют и касательные силы, которые могут оказывать влияние на боковые части фундамента. При этом сама наружная часть здания может несколько подниматься или сдвигаться в горизонтальном направлении.

Поэтому при таких грунтах специалисты рекомендуют обрабатывать боковые стены фундамента специальными растворами (смесями), которые ухудшают сцепляемость поверхности с почвой. Большое значение имеют и такие показатели, как глубина промерзания и уровень грунтовых вод. Огромное значение имеет тот факт, что нередко грунтовые воды расположены очень близко к поверхности и здание приходится строить очень аккуратно. Обязательными условиями при таких грунтах будет теплоизоляция основания и устройство дренажа. Последний нужен для отвода излишков воды.

Видео по теме "Схема утепления фундамента и дренажа"

Обязательным условием, чтобы построить фундамент для бани в таких условиях, является его армирование. Он должен быть максимально жестким. Все дело в том, что вода в земле замерзает осенью и оттаивает по весне не равномерно. С северной стороны замерзает быстрее, а с южной быстрее оттаивает. Все это способствует нагрузке на фундамент и он может постепенно разрушаться.

Какой фундамент можно строить на пучинистых грунтах?

Схема бетонного фундамента.

Видео по теме "подмыв фундамента грунтовыми водами"

На подобных грунтах можно возводить только определенного типа фундамент. В том случае, если конструкция легкая, то даже при возведении основания здания выше уровня промерзания земли, это может быть не эффективным. Если планируется возводить дом из деревянного бруса и фундамент, например для бани, то при этом наиболее оптимальным вариантом будет использование мелко заглубленного армированного, ленточного фундамента.

Если же имеется более тяжелая конструкция, например двухэтажный дом из кирпича или бетонных блоков, то целесообразно применить систему заглубленного фундамента, потому что данное сооружение в меньшей степени будет подвержено силам изнутри. Фундамент может быть плитным, ленточным или свайным. При высоком уровне стояния вод, когда дренажная система не может справиться с работой, рекомендуется организовать мало заглубленный фундамент по типу железобетонной плиты для бани.

Столбчатый фундамент на пучинистых грунтах

Схема устройства песчаной подушки в качестве опорной площадки.

Возводить столбчатый фундамент наиболее целесообразно на пучинистых грунтах. Его можно расположить ниже уровня промерзания. Такой фундамент чаще всего возводят под дома легкой конструкции, не имеющие подвального помещения. Дома могут быть деревянные каркасные. Нередко прибегают к этому варианту при планировании возведения кирпичных стен. Столбы для дома могут быть выполнены из различных материалов: бетона, железобетона, кирпича. Столбы целесообразно устанавливать в местах сосредоточения максимальной нагрузки: в участках пересечения стен, расположения балок, по стойкам каркаса и так далее. Обязательно устанавливаются они под углы дома.

Для того чтобы снизить давление в грунтах очень часто прибегают к использованию фундамента из штучных материалов. В нижней части столбы подобного типа несколько расширяют. Если глубина залегания фундамента более 1 м, то прибегают к использованию столбов из железобетона или бетона. При большой глубине промерзания можно использовать столбчатый анкерный фундамент, преимуществом его является минимальное сечение, что позволяет снизить нагрузку от воды при пучении.

Видео по теме "Укладка геосинтетического материала Tektoseal от Huesker"

Ленточный фундамент на пучинистых грунтах

Для того чтобы возвести фундамент для бани своими руками, нужно придерживаться следующих правил. Практически для всех легких конструкций, например из дерева или бруса (бань), оптимальным решением будет именно ленточный вариант. Он позволит уменьшить нагрузку на почву. При его обустройстве важно следить не только за тем, чтобы она располагался ниже уровня промерзания, но и чтобы он был частично расположен в малосжимаемых пучинистых грунтах. В зависимости от характера земли , глубина его залегания может быть от 50 до 90 см. Толщину делают не более 40 см, для бани это в самый раз.

Уровень и глубина залегания грунтовых вод.

Ленточный фундамент делают размерами в соответствии с шириной и длиной бани. Первым делом роют по периметру траншею. Делать это можно своими руками лопатой или же при помощи экскаватора. После чего заливают ее бетоном. Качество почвы определяют весной, в апреле-мае. Чем больше в грунтах глины и воды, тем глубже нужно устанавливать фундамент бани или другого здания. При наличии очень вязкой и малосжимаемой почвы потребуется расположить основание здания более низко и увеличить его суммарную площадь. Для этих целей очень часто используются такие устройства, как подушки. Они представляют собой тяжелые бетонные конструкции в виде трапеции в сечении.

На верхнее основание возводится ленточный фундамент, а нижнее закапывается в грунт. Хороший эффект для того, чтобы уменьшить глубину промерзания в грунтах, дает укладка пенополистироловых плит. Они обладают хорошими теплоизоляциоными свойствами и не пропускают влагу. В силу этого можно уменьшить глубину промерзания на 20-30 см. Актуален этот метод и при расположении под земле водопроводных труб. С этой целью плиты утеплителя кладут прямо над ними.

Классификация грунтов по степени пучинистости

Как уже было сказано выше, пере тем как строить фундамент, необходимо изучить характер почвы. Классификация по степени пучинистости основана на влиянии деформаций и расширения воды на конструкцию здания, в частности его основания. Согласно ей, почвы подразделяют на мало пучинистые, средне пучинистые, очень пучинистые и непучинистые. К первой категории относятся супеси, пески, суглинки и глины тугопластической консистенции. Ко второй - супеси, пылевые пески, суглинки с природной влажностью, превышающей показатель консистенции 0,5.

Наиболее опасными в этом отношении являются пылеватые глины, супеси и суглинки при расположении уровня грунтовой воды в слое сезонного промерзания или ниже допустимой глубины промерзания в супесях не более чем, на 0,5 м, в суглинках и глинах - не более чем на 1 м. К непучинистым почвам можно отнести крупнообломочные грунты, пески мелкие и пылеватые, все виды глины твердой консистенции. На степень пучения влияет ряд факторов. Во-первых, это уровень стояния грунтовых вод. Во-вторых, капиллярное поднятие воды в грунтах. В-третьих, большую роль играют такие показатели, как глубина промерзания грунта. Последняя зависит от наличия и толщины снежного покрова на по поверхности земли, наличия покрытий, солнечной радиации, температуры воздуха и других климатических особенностей данной местности.

Видео по теме "Урок 6 Редактирование участка. Уровень грунтовых вод"

Мероприятия против сил морозного пучения почвы

Среди всех мероприятий большое значение имеют те, которые направленные против деформации основания конструкции. Они включают в себя инженерно-технические (мелиоративные), конструктивные (по снижению или недопущению повреждения здания и фундамента) и термохимические. Последние необходимы для снижения касательных сил пучения. Особое место среди них занимают конструктивные мероприятия. К ним можно отнести увеличение нагрузки на фундамент, использование столбчатой технологии, применение фундаментов анкерного типа, замена пучинистого грунта на более безопасный, понижение глубины промерзания грунта и многие другие.

Очень эффективным способом является уменьшение сцепляемости почвы с конструкцией. Это достигается следующими основными путями: засыпкой пазух, засолением грунта, нанесением на поверхность фундаментной основы специальной мастики, битумной обмазки и тому подобного. Кроме того, при использовании столбчатого фундамента рекомендуется обертывать его рулонными материалами для утепления и гидроизоляции, например рубероидом.

Видео по теме "Установка кессона с большим уровнем грунтовых вод"

Коренные мероприятия

Чтобы фундамент для бани простоял долго и не был подвержен негативному влиянию влаги, прибегают к более коренным мероприятиям. Они направлены на исключение хотя бы 1 из следующих факторов: наличия пучинистого грунта, отрицательной температуры почвы и состояния природной влажности. С этой целью применяются технологии по полной замене данной почвы на необходимую глубину насыпным слоем. Важно, чтобы земля была сухая. Неплохой результат может дать комплекс мероприятий, направленных на осушение, использование в таких грунтах дренажной системы и обогрев почвы в холодный период года.

Заключение, выводы, рекомендации

На основании всего вышесказанного можно сделать заключение о том, что правильное обустройство здания, в том числе основания, например для бани, во многом определяется характером почвы. Почва может обладать таким свойствами, как пучинистость. Оно основано на изменении ее объемов при замерзании скопившейся там воды. На таких грунтах возводить сооружения при отсутствии специальных защитных мер очень опасно. Это может стать причиной перекоса не только фундаментной основы, но и всего здания. Со временем это может спровоцировать трещины в потолке и стенах.

Чтобы определить особенности почвы, потребуется тщательно изучить гидрогеологические особенности данной территории. Прямыми признаками пучинистости является высокий уровень стояния грунтовых вод, большая глубина промерзания грунта. Большое значение имеет и такой показатель, как наличие верховодки в верхнем слое земли. Она может затоплять подвалы и котлованы для фундамента, мешая строительству. Не каждый тип фундамента можно возводить в таких условиях. Наиболее оптимальный вариант - столбчатая система, которая позволяет снизить нагрузку воды на конструкцию.