Пучение грунта

puchenie-grunta8-7180355

  • Пучение грунта — что это
  • Какие виды почвы имеют склонность к пучению
  • Негативные влияния пучения грунта на фундамент
  • Как уменьшить влияние пучения на фундамент дома

Вы узнаете что такое пучение грунта, какие почвы склонны к пучению, а так же подробно о негативном влиянии пучения на грунт и как его уменьшить. Подробно о пучении грунтов на странице.

Пучение грунта — что это

Пучение — это сезонное увеличение объема грунта, спровоцированное заледенением грунтовых вод, которыми он пропитан.

В результате воздействия сил пучения на основание дома происходит выталкивание постройки из грунта, что становится причиной деформации стен — перекашивания дверных и оконных проемов, их растрескивание, разрушение цокольного перекрытия и самого фундамента.

puchenie-grunta1-7897615

При промерзании грунтовых вод влага, не меняя своего удельного веса, увеличивается в объемах на 2-9.5%, вместе с ней расширяется и грунт. Поскольку глубинные пласты почвы имеют высокую плотность, и под воздействием давления они не сжимаются, единственный способ расширения для пучинистого пласта грунта — движение вверх. Под воздействием такого расширения фундамент, если силы пучения не уравновешиваются массой самого здания, попросту выжимается из грунта.

puchenie-grunta2-4238472

Все нагрузки от пучения почвы, которые переносит фундамент, в зависимости от характера воздействий классифицируются на две группы:

  • Вертикальные нагрузки — передаются на опорную подошву фундамента от расположенного под ней пласта почвы;
  • Касательные нагрузки — передаются на боковые стенки фундамента от соприкасающейся почвы.

puchenie-grunta3-8937827

Какие виды почвы имеют склонность к пучению

К почве, подверженной морозному пучению, относятся все виды грунта, в составе которых содержатся мелкие пылеватые частицы, склонные к связыванию и удерживанию грунтовой либо поверхностной влаги. В целом, чем более водонасыщенным является грунт, тем сильнее будет его пучение.

Представляется вашему вниманию классификацию пучинистости почвы в соответствии с ГОСТ №25100:

· Сухие гравелистые породы;

· Песчаная почва средних и крупных фракций;

· Почва с большим количеством каменистых вкраплений.

· Мелкофракционная песчаная почва;

· Глинистый пылеватый грунт с каменистыми вкраплениями 15-30% от общей массы;

· Пылеватый песчаный грунт насыщенный водой.

Отметим, что силы пучения могут быть дополнительно увеличены сторонними факторами, такими как сезонное поднятие грунтовых вод либо обильные атмосферные осадки в осеннее время, в результате которых влагой пропитывается более толстый пласт почвы.

Негативные влияния пучения грунта на фундамент

Деструктивное воздействие на основание дома оказывают не только выталкивающие нагрузки, провоцируемые морозным пучением, но и возвращение грунта к своим первоначальным объемам, которым сопровождается оттаивание влаги.

puchenie-grunta4-6762081

При наступлении холодов содержащаяся в почве влага замерзает и увеличивает свой объем, что приводит к выталкиванию фундамента на поверхность и его деформации. Когда морозы заканчиваются вода оттаивает, плотность почвы уменьшается и она сседается до объемов, на 1-2% меньше первоначальных, из-за чего здание дополнительно просаживается.

Как уменьшить влияние пучения на фундамент дома

Зная , что на отведенном под строительство участке доминирует пучинистый грунт, крайне важно правильно подойти к выбору фундамента. Как уже было сказано, наибольшее деструктивное воздействие на основание дома оказывают вертикальные силы пучения, которые передаются на опорную подошву фундамента от расположенных под ней пластов почвы.

Пучению подвергается поверхностный шар грунта, промерзающий в зимний сезон. Для каждого региона глубина промерзания почвы будет разной, как правило она не превышает 1.5-2 м. Чтобы свести к нулю воздействие вертикального пучения на основание, опорную подошву фундамента необходимо закладывать ниже промерзающего пласта грунта.

puchenie-grunta5-3186317

Рис. 1.5: Карта промерзания почвы на территории России

В таком случае на фундамент дома будут действовать лишь касательные силы, которые уравновешиваются нагрузкой, исходящей от массы самого здания.

Проблема в том, что закладка ленточного либо плитного фундамента ниже глубины промерзания почвы — крайне затратный в финансовом плане процесс, поскольку на ленту высотой в 2 метра требуется огромное количество расходных материалов — бетона и арматуры.

В низко и среднепучинистых грунтах допустимо закладывать фундаменты ленточного и плитного типа, однако их обустройство должно в обязательном порядке сопровождаться формированием под опорной подошвой основания уплотняющей подушки из песка и гравия.

Данная подсыпка заменяет пласт пучинистой почвы на грунт, не склонный к увеличению своего объема, что уменьшает силы действующего на фундамент вертикального пучения. Толщина подсыпки подбирается исходя из степени пучинистости почвы, она может варьироваться в пределах от 20 до 50 см.

puchenie-grunta6-6622079

Чтобы уменьшить касательные нагрузки на фундамент в сильнопучинистом грунте, расширение которого превышает 7% от первоначального объема, производится замена почвы по контуру стенок фундамента на песок. Ширина заменяемого пласта — от 50 до 100 см. При этом стенки и дно котлована, в который засыпается песок, устилаются гидроизоляционным материалом — стеклохолстом либо геотекстилем, что предотвращает пропитывание подсыпки грунтовой влагой.

puchenie-grunta7-1826551

Полезные материалы

ustroistvo-svai14-4930669

Устройство свай

В данной публикации приведена информация о технологии обустройства фундаментов из буронабивных , буроинъекционных , винтовых и забивных свай .

issledovanie_grunta45-5405883

Несущая способность грунта

Такое свойство грунта как его несущая способность — это первоочередная информация, которую необходимо выяснить на подготовительном этапе строительства фундамента.

p1000441-6417775

Устройство фундамента на пучинистых грунтах

Строительство на пучинистых грунтах всегда требует особого подхода к выбору фундамента. Силы пучения грунта способны разрушительно воздействовать.

Пучение грунта

puchenie-grunta-1479305

Сезонные механические колебания, вызванные промерзанием земли в холодное время года, называется пучением грунта. Изучение данного процесса очень актуально при проектировании и возведении фундаментов, так как подвижки грунтов у основания строения при неверных расчетах могут быть критичными для целостности конструкций.

Промерзая, грунт начинает увеличиваться под действием расширения находящейся в нем влаги. И чем больше содержание воды в почве, тем больше вероятность ее пучения во время заморозков. При этом стоит учитывать, что из-за разнообразия типов грунтов, они по разному подвержены механическим изменениям.

Механизм увеличения объема грунта

Пучение грунта — это изменение его объема, происходящее в следствии замерзания содержащихся в слоях грунтовых вод. Другими словами, расширение обуславливается тем, что номинальная плотность воды в жидком состоянии составляет 1000 килограмм на кубометр, тогда как плотность льда — 917 килограмм на кубометр. То есть, согласно законам физики, при переходе из жидкого состояния в твердое объем воды увеличивается ориентировочно на 9%. В результате это расширения влага оказывает давление на почву и грунт движется вверх, поскольку в обратном направлении движение невозможно из-за высокой плотности ниже расположенных слоев.

Таблица: Классификация пучинистости разных видов грунтов согласно ГОСТ № 25100.

Изменение объемов грунта может происходить не только зимой. Например, этот процесс вполне можно наблюдать и в переходных периодах, когда нет сильных морозов. Подвижки происходят, когда одна сторона строения находится под постоянным воздействием лучей солнца, а другая — в тени. А если при этом еще и идут дожди, переувлажняющие почву, и ночью начинает холодать, то резкий перепад температуры приведет к промерзанию скопившейся в земле жидкости. Это может повторяться многократно и приводить к износу фундамента и строения, установленного на нем. Весной, в результате такого воздействия, дом может подвергаться усадке на несколько сантиметров. Зимой последствия могут быть более критичными, а износ здания будет происходить быстрее и с большими повреждениями, так как сила промерзания в этот период выше.

Факторы, способствующие пучению грунта

Основные факторы влияющие на процесс расширения грунта:

  • Насыщенность водой. Чем выше уровень грунтовых вод на участке, тем более сильно проявляет себя пучение. Необходимо понижать уровень грунтовых вод если это возможно.
  • Количество осадков.
  • Глубина залегания подземных вод.
  • Температура и длительность заморозков.
  • Важно учитывать глубину промерзания грунта, которая во всех регионах разная.
  • Влажность воздуха.
  • Рельеф участка.
  • Тип грунта на участке. Это немаловажный фактор, так как сила морозного давления зависит от состава почвы и ее способности удерживать влагу.

Таблица: Глубина заложения фундамента с учетом видов грунта.

Виды грунтов Расстояние от поверхности планировки до уровня грунтовых вод в период промерзания Глубина заложения фундамента от поверхности планировки
Скальные и крупнообломочные грунты, а также пески гравелистые, крупные и средней крупности Любое Не зависит от расчетной глубины промерзания
Пески мелкие и пылеватые, а также супеси мелкой консистенции Превышает расчетную глубину промерзания на два метра и более
Пески мелкие и пылеватые, а также супеси независимо от их консистенции Менее расчетной глубины промерзания или превышает ее менее чем на два метра Не менее расчетной глубины промерзания
Супеси пластичной и текучей консистенции Любое
Суглинки и глины с твердой консистенцией Превышает расчетную глубину промерзания на два метра и более Не зависит от расчетной глубиныпромерзания
Суглинки и глины мягкопластичной консистенции Может назначаться менее расчетной глубины промерзания при условии защиты грунтов основания от увлажнения поверхностными водами, а также от промерзания в период строительства и эксплуатации
Суглинки и глины текучепластичной и текучей консистенции Любое Не менее расчетной глубины промерзания
Суглинки и глины независимо от их консистенции Менее расчетной глубины промерзания или превышает ее менее чем на два метра

Показатель давления грунта и его влияние на фундамент

Данный показатель означает давление паутинистого грунта, в частности — на фундамент постройки. Лед в земле может достигать огромных масс, которые способны вымещать фундамент на поверхность.

Выделяют два вида типа выталкивающего воздействия на основание дома:

  • Вертикальное выталкивающее воздействие. Оно происходит вследствие пучения слоев почвы, расположенных под основанием здания.
  • Касательноевыталкивающее воздействие, происходящее вследствие пучения грунта, контактирующего с боковыми стенками фундамента.

Вертикальная сила наносит меньше вреда фундаменту. Деформации незначительные, и их можно заранее предотвратить. Для этого необходимо использовать для устройства фундамента только качественные компоненты, и делать основание строения ниже глубины промерзания.

При воздействии касательной силы, грунт не просто поднимается вверх, но и расслаивается. Это может повлечь полноценное разрушение здания, стоящего на нем. Особенно опасно такое явление, если дом имеет небольшую массу.

Схематически воздействие выталкивающих сил на основание дома представлено в следующей таблице:

А — давление фундамента на грунт. Б — сопротивление грунта. В — выталкивающие силы. Г — касательные боковые силы. УГВ — уровень грунтовых вод. УПГ — уровень промерзания грунта.
puchenie-i-fundament1-4529188 puchenie-i-fundament2-4327280
Неправильный способ закладки фундамента. Фундамент, заложенный выше уровня промерзания грунта, выталкивают силы вспучивания, поднимая его на высоту (а). Правильный способ закладки фундамента. Фундамент, заложенный ниже уровня промерзания грунта, не испытывает давления промерзлого грунта.

Видео по теме:

Минимизация последствий пучения в частном строительстве

Если грунт на вашем участке подвержен сезонным подвижкам, то при строительстве на такой основе нужно позаботиться о дальнейшей безопасности целостности конструкций. Для этого нужно соблюдать несколько базовых правил:

  • Необходимо знать тип грунта.
  • Знать глубину промерзания для вашего региона.
  • Заглублять основание ниже глубины промерзания для борьбы с выталкивающими силами.
  • Минимизировать касательные боковые силы. Этого можно добиться обмазкой фундамента специальными составами или уменьшением площади бокового контакта (свайные фундаменты).
  • Подбирать оптимальный тип фундамента исходя из проекта дома и свойств почвы на участке.
  • Проводить дополнительные мероприятия по утеплению участков близлежащих к фундаменту. В данном случае утепляется грунт вокруг дома, что предотвращает промерзание.
  • Бороться с искусственным переувлажнением почвы. Для этого сооружается отмостка для защиты основания дома от осадков. Можно также использовать дренажную систему (более дорогостоящее решение).

Любой из этих способов эффективен в борьбе с морозным пучением грунта. А их комбинация только усилит эффект. Начиная строительство дома, заранее позаботьтесь об этом и минимизируйте нежелательные последствий от возможных деформаций фундамента.

Как противостоять морозному пучению грунта

Морозное пучение грунта возникает вследствие замерзания воды в земле, при этом объем грунта увеличивается, и уровень почвы поднимается. Замерзший грунт давит на все конструкции, которые находятся в земле или на ее поверхности, деформирует и сдвигает их. Это весьма опасное явление для домов и других построек. Вследствие вспучивания грунтов происходят подвижки фундаментов, сдвигание пристроек, крыльца, подъем подъездных дорожек, нередко возникают трещины в стенах, перекос луток, бывают и разрушения домов.

Какие грунты относятся к пучащим

Все грунты, которые содержат в себе глину, а значит и связанную с ней воду, в большей или меньшей степени способны вспучиваться при замерзании. Это глины, суглинки, супеси, мелкие пески, пылеватые пески и другие пески, если они содержат в себе пылевато-глинистые частицы.

К непучащим грунтам относятся крупные и средние пески, в которых отсутствуют пылевато-глинистые частицы.

Как воздействуют пучащие грунты на фундаменты и конструкции

1446360896_pucheniya-9564762
Увеличивающийся в объеме грунт создает силы воздействия на все строительные конструкции. Эти силы подразделяют на:
нормальные — действующие снизу вверх на подошву фундамента, приподнимая его;
касательные — силы трения, действующие на вертикальные стенки конструкции при перемещении грунтов вверх или вниз;
перпендикулярные — силы действующие в горизонтальной плоскости при расширении грунтов и давящие на стенки фундамента (под домом грунт не замерзает, поэтому противодействия сдавлению изнутри нет).

От чего зависит интенсивность пучения

Морозное пучение может быть разной интенсивности в разных точках поверхности, даже если они находятся совсем близко. Это еще более усиливает опасность явления, так как на фундамент действуют силы разной величины и направленности.
1446360888_vozdeystvie-2540053
Интенсивность пучения зависит в первую очередь от степени увлажнения почвы и объема замерзающей воды. Если вокруг дома в непосредственной близости от фундамента почва сильно увлажняется, например, при стоке с крыши, то опасность увеличивается. Часто бывает, что вода накапливается осенью в районе фундамента, после чего следуют морозы…

Способность грунта накапливать воду напрямую зависит от его состава. Чем больше пластичной глины, тем влажнее могут оказаться грунты. На территории России до 75% площадей пригодных к застройке составляют пучащие грунты. Практически все дома старой постройки и другие строения, подъезды, дорожки, нуждаются в защите от сдвижения грунтов зимой.

Какой основной метод борьбы с этим явлением

Раньше предпринимались попытки бороться с последствиями вспучивания грунтов. В основном устраивались песчаные подушки толщиной 20 – 50 см вокруг углубленной в почву конструкций. Чтобы песок не заиливался глинистыми частицами его ограждали от грунта стеклохолстом. Но эти действия все равно были не надежными и теряли эффективность на протяжении длительного времени.

Сейчас основной метод борьбы с морозным пучением почвы – устранение причины явления, а именно, — замерзания грунта возле конструкции. Теперь это сделать не сложно, так как появились новые утеплительные материалы, весьма прочные, и не накапливающие воду, т.е. которые могут применяться непосредственно в грунте. Это различные марки экструдированного пенополистирола. Коэффициент теплопроводности материала на уровне 0,32 Вт/мºС (плотность 35 кг/м куб) и 0,36 Вт/мºС (плотность 50 кг/м куб, особопрочный на сжатие, применяется под автомобильными дорогами).
1446360911_otmostka-9581829
Вокруг здания в грунт укладывается полоса утеплителя, которая замедляет охлаждение грунта морозным воздухом, поэтому грунт под воздействием тепла земли не замерзает.

При обустройстве теплоизоляции вокруг здания, непосредственно возле фундамента, возникает два вопроса:
– какой толщины экструдированый пенополистирол применить;
— какой ширины должна быть теплоизоляционная полоса.

Рекомендации экспертов, основанные на теплотехническом расчете говорят нам о том, что толщина экструдированного пенополистирола для утепления грунта возле дома в частном строительстве должна быть не менее 50 мм. При этом над слоем утеплителя должен находиться замерзший грунт толщиной не менее 200 мм.

Ширина полосы утеплителя непосредственно прилегающая к зданию должна быть не менее глубины промерзания грунтов в данном районе, но в любом случае не менее 1,0 метра. Такая ширина позволит существенно уменьшить воздействия касательных, нормальных и перпендикулярных сил морозного пучения на фундаменты.

Как сделать утепление грунта возле фундамента

1446360894_shema-2033894
Вокруг дома делается траншея необходимой ширины, на глубину около 0,6 метра. Дно траншеи выравнивается песком толщиной 10 – 20 см, который утрамбовывается с поливкой водой. Этой песчаной подсыпкой также формируется уклон в сторону от дома не менее 2% для стока воды (пенополистирол воду не пропускает, укладывается «зуб в зуб»). Листы утеплителя укладываются вплотную к утеплителю цоколя, или делается врезка в утеплительный слой фундамента. Утеплитель засыпается песчаной подушкой слоем от 20 см, сверху укладывается брусчатка отмостки толщиной от 10 см. Подобная схема позволяет сделать утепленную отмостку вокруг дома.

Защита от морозного пучения приставных конструкций к дому

Возле дома могут располагаться различные приставные конструкции, например крыльцо с лестницей, опоры балкона, легкая терраса и др. При морозных пучениях они могут сдвигаться, деформироваться, что доставляет немало неприятностей. Также и подъездная дорожка к воротам гаража может серьезно пострадать от подъема грунтов, гаражные ворота нельзя будет открыть.

Защита от морозного пучения выполняется следующим образом. Делается выемка грунта на глубину до 600 мм ниже подошвы конструкции и шириной большей, чем конструкция на величину не менее чем глубина промерзания в каждую сторону, но не менее 1 метра. Делается песчано-гравийная подсыпка с уклоном в сторону стока воды (если нужно) толщиной от 300 мм. Подсыпка утрамбовывается с поливкой водой. Затем укладывается утеплитель толщиной 50 мм, поверх которого делается песчаная подушка толщиной 200 мм. На этой подушке делается заливка фундамента под легкую конструкцию или под легкой конструкции или подъездная дорога.

Как видим, принцип борьбы с морозными пучениями почвы в любом случае остается один и тот же – применяется достаточно широкая полоса утеплителя, которая не дает морозному воздуху воздействовать на грунт, и он прогревается естественным теплом земли. По этой же схеме можно утеплять и подводящие к дому трубопроводы, располагая в траншее лист утеплителя шириной в глубину промерзания. При этом желательно делать широкую траншею, т.е. лист расположить как можно глубже. Это снизит воздействие и морозного пучения на трубопроводы на входе в дом, где они располагаются обычно не глубоко.

Опасно ли пучение грунта и основания

posledstviya-pucheniya-grunta-360x240-6079014

Обратный звонок

Оставьте свой телефон и менеджер с вами свяжется

Отправить заявку

Оставьте свой телефон и менеджер с вами свяжется

Пучение грунта происходит из-за замерзания воды.

При отрицательной температуре вода переходит в твердое состояние и расширяется.

Из статьи вы узнаете опасно ли пучение грунта, нужно ли с ним бороться и как предотвратить его.

Почему пучит грунт и основание

Грунт – это смесь различных веществ. В большинстве регионов России грунт состоит из глины, суглинков, песка и перегноя.

На глубине 30-300 метров ниже поверхности протекают подземные (грунтовые воды). Во влажных и болотистых почвах грунтовые воды поднимаются к самой поверхности. Возле водоемов и рек почва насыщена водой, ведь ее питают подземные, грунтовые воды и поверхностные источники. После дождя или таяния снегов большая часть воды уходит в реки и озера, но небольшое количество впитывается в землю, увеличивая вероятность пучения.

Когда температура опускается ниже нуля градусов, поверхность почвы охлаждается. Тепло глубоких слоев земли нейтрализует холод из атмосферы, в результате грунт промерзает. Известны случаи промерзания грунта на глубину 9,5 метров (Норильск, Салехард и другие северные города), но в большинстве регионов России глубина промерзания грунта не превышает двух метров.

chto-proishodit-vo-vremya-pucheniya-grunta-e1430949396509-6957806

Что происходит во время пучения грунта

Если грунт сухой или с минимальным количеством воды, то снижение температуры ниже нуля градусов никак не влияет на его прочность и состояние. Если содержание воды в грунте велико (влажный и болотистый грунт), то, превращаясь в лед, вода увеличивается в размерах на 11 процентов.

Если слой воды толщиной 1-2 см, то пучение не причинит вреда. Но слой воды в грунте простирается на десятки метров, поэтому при вспучивании поверхность поднимает на несколько сантиметров.

Сила пучения настолько велика, что разрушает не только основание тротуаров, но и стены из кирпича и бетона. Согласно исследованиям, давление при переходе воды из жидкого в твердое состояние достигает 2500 кг на сантиметр квадратный.

opasno-li-puchenie-grunta-i-osnovaniya-miniatyura-e1430949669243-7443561

Во время ливня, дождя или наводнения под плитку попадает вода. Она просачивается сквозь основание и впитывается в землю. Если вода не успела впитаться в землю и опуститься ниже уровня промерзания, при снижении температуры она замерзает и вспучивает грунт и основание. Чем больше воды задержалось в материалах основания и грунте, тем тяжелей последствия пучения.

Опасно ли пучение грунта

Это зависит от основания замощенного участка и вида мощения. Для мощеных диким камнем садовых дорожек (укладка на грунт или тонкий слой щебня/песка) пучение не опасно. Основание и покрытие такого мощения не имеют жесткой структуры, поэтому свободно поднимаются и опускаются вслед за пучением. Также не опасно пучение верхнего слоя песка под тротуарной плиткой, в этом случае плитка поднимается на 0,5-3 мм и после оттаивания песка возвращается на место.

Если у вас песчано-щебенчатое основание под тротуарную плитку, то пучение вызовет сдвиги в основании и приведет к образованию пустот. В результате основание и плитка, просядут, образуя яму. Еще более опасно пучение для бетонных подушек и керамической (клинкерной) плитки и керамогранита. Подъем вспученного грунта даже на 1 см приводит к разлому подушки и трещинам в плитке.

glubina-promerzaniya-grunta-e1430949479495-1949720

Глубина промерзания грунта

Как предотвратить пучение грунта

Чтобы предотвратить пучение, необходимо обеспечить качественное отведение поверхностной воды и предотвратить снижение температуры ниже нуля градусов. О том, как сделать качественное водоотведение, читайте в статье (Схемы дренажа дождевых и талых вод). Способы утепления грунта и основания вы найдете в статье (Как сделать основание для укладки тротуарной плитки на болотистых и влажных почвах).

Несмотря на то, что пучение не опасно для садовых дорожек из дикого камня, желательно даже для них утеплять грунт. Ведь каждое вспучивание будет увеличивать пустоты в грунте и песчаном (щебенчатом) слое и через 5-10 лет возможен перекос отдельных плит.

uteplenie-grunta-penoplastom-4436721

Утепление грунта пенопластом

Пучение грунта и основания снижает надежность и срок службы отмостки, поэтому необходимо предотвращать возможность пучения. Увеличение стоимости работ на 3-10 процентов – намного меньше, чем траты на полную переделку отмостки. Из статьи вы узнали, почему вспучивает грунт и основание и каким образом предотвращают пучение.