Что относится к пучинистым грунтам
Пучинистый грунт
Где E – степень пучинистости, H – высота мерзлого (вспучившегося) грунта, h – высота грунта до замерзания.
Степень пучинистости показывает, на какую величину изменяется объем грунта при промерзании. Пучинистыми называют грунты, у которых степень пучинистости больше 0,01, т.е. это такой грунт, который при промерзании на глубину 1 м увеличивается в объеме более чем на 1 см.
Какие грунты пучинистые?
Пучение происходит из-за того, что содержащаяся в грунте влага замерзает, а, как известно, лед имеет меньшую плотность, нежели вода, и поэтому занимает больший объем. Увеличение объема воды при замерзании и приводит к пучению, поэтому какие грунты пучинистые, а какие нет, зависит от содержания в них воды: чем ее больше в грунте, тем сильнее он вспучивается. К пучинистым относятся все глинистые грунты: глины, суглинки и супеси. В отличие от песка, глина имеет много пор и хорошо удерживает в себе влагу, вода не просачивается между мельчайшими частицами глины и не уходит в более глубокие слои земли. Поэтому, чем больше содержание глины, тем более пучинистым является грунт.
Строительство фундамента на пучинистом грунте
Силы пучения достаточно велики и способны поднимать целые здания, поэтому строительство фундамента на пучинистом грунте нужно вести только с принятием мер против пучения. Самый радикальный путь – это заменить грунт на непучинистый гравелистый или крупный песок. В этом случае роют большой котлован на глубину больше глубины промерзания, убирают пучинистый грунт и вместо него засыпают и хорошо утрамбовывают песок, который является отличным основанием для фундамента, не удерживает в себе влагу и имеет высокую несущую способность. Этот способ, пожалуй, самый надежный, но и самый затратный – он предполагает очень большой объем земельных работ.
Другой способ строительства устойчивого фундамента на пучинистом грунте – это заложение его на глубину ниже глубины промерзания. В этом случае на основание фундамента не будут действовать силы пучения, но на боковую поверхность пучение действовать будет. И хотя это воздействие на порядок меньше, оно способно создать проблемы: пучинистый грунт будет примерзать к боковой поверхности фундамента и при движении вверх/вниз будет тащить его за собой. Касательная сила пучения может достигать 5 тонн на квадратный метр поверхности. Заложенный на глубину 1,5 м ленточный фундамент дома 6 м на 6 м будет иметь суммарную площадь боковой поверхности 36 м2, а общая касательная сила пучения может поднимать до 180 т. Этого будет достаточно, чтобы поднять деревянный дом, потому что его вес не сможет уравновесить действие пучения. Поэтому заложение фундамента на пучинистом грунте ниже глубины промерзания используется при строительстве тяжелых кирпичных и монолитных железобетонных домов.
Третий способ снизить влияние пучинистого грунта на фундамент – это утепление. Этот вариант больше всего подходит для строительства мелкозаглубленных фундаментов под легкие дома и заключается в том, чтобы избежать замерзания влаги в пучинистом грунте. Укладывая на грунт слой утеплителя, можно добиться того, чтобы грунт вокруг фундамента никогда не промерзал. Ширина полосы утеплителя должна соответствовать глубине промерзания: если земля промерзает на 1,5 м, то утеплять надо вокруг фундамента полосу шириной 1,5 м. Толщина утеплителя зависит от его теплоизоляционных свойств и от климатических условий.
Читайте так же:
Глубина промерзания грунта
Промерзание грунта приводит к его пучению и негативному воздействию на фундамент здания. Глубина промерзания зависит от типа грунта и климатических условий.
Уровень грунтовых вод
Грунтовые воды – это первый от поверхности земли подземный водоносный слой, который залегает выше первого водоупорного слоя. Они оказывают негативное воздействие на свойства грунта и фундаменты домов, уровень грунтовых вод необходимо знать и учитывать при заложении фундамента.
Силы морозного пучения грунтов
Морозное пучение – это увеличение объема грунта при отрицательных температурах, то есть зимой. Происходит это из-за того, что влага, содержащаяся в грунте, при замерзании увеличивается в объеме. Силы морозного пучения действуют не только на основание фундамента, но и на его боковые стенки и способны выдавить фундамент дома из грунта.
Расчет фундамента для дома: нагрузка на фундамент и грунт
На этапе проектирования будущего дома в числе прочих расчетов необходимо выполнить расчет фундамента. Цель этого расчета – определить, какая нагрузка будет действовать на фундамент и грунт, и какой должна быть опорная площадь фундамента. Для того, чтобы определить суммарную нагрузку на фундамент, необходимо посчитать вес будущего дома со всеми эксплуатационным нагрузками (проживающими там людьми, мебелью, инженерным оборудованием и т.п.)
Несущая способность грунтов Несущая способность грунтов – это его основанная характеристика, которую необходимо знать при строительстве дома, она показывает какую нагрузку может выдержать единица площади грунта. Несущая способность определяет, какой должна быть опорная площадь фундамента дома: чем хуже способность грунта выдерживать нагрузку, тем больше должна быть площадь фундамента.
Пучинистые грунты в строительстве
Пучинистыми называют грунты, которые подвержены так называемому морозному пучению. Пучение происходит тогда, когда почва, насыщенная влагой, промерзает, увеличиваясь в объеме, а при оттаивании объем ее уменьшается, и сила этого процесса такова, что пучение может влиять на постройки, расположенные на таком грунте. В этих условиях может подниматься фундамент, часто он трескается и разрушается, очень сильно повреждая сам дом. Однако не все грунты пучинистые, и это в основном связано с их строением. Например, песок в себе не накапливает влагу, а пропускает через себя, и она уходит в нижерасположенные слои грунта, вплоть до уровня грунтовых вод. А вот глина наоборот, может накапливать в себе дождевую и талую воду даже в условиях очень глубокого залегания водоносных слоев. Однако в тех местностях, где грунтовые воды подходят очень близко к поверхности, все грунты могут пучиниться, независимо от состава и свойств.
К пучинистым грунтам относится довольно много разновидностей почвы по составу. Например, пучению в той или иной мере подвержены все глинистые и суглинистые почвы, а также супеси, это связано с их высокой плотностью. Меньше пучатся грунты, состоящие из мелких и пылеватых песков, сюда же можно отнести и некоторые грунты из песков средней крупности, в которых наблюдается вкрапление глинистых конгломераций. Не подвержены пучению пески крупные и гравелистые.
Также на степень пучинистости может влиять и рельеф местности независимо от типа грунта по составу. Дело в том, что очень часто именно рельеф влияет на глубину залегания местных грунтовых вод, и в тех местах, где эти воды подходят очень близко к поверхности, они насыщают любой грунт, даже тот, который в обычных условиях не накапливает в себе влагу. Так, на возвышенных участках всхолмленной местности, где грунтовых вод не наблюдается (то есть уровень их достаточно глубок), пучинистость очень низкая, а то и отсутствует вовсе. На равнинах и пологих склонах пучинистость средняя, а в низинах, заболоченных местах и котловинах – высокая. К примеру, участок со слабопучинистым по свойствам грунтом, например, крупнозернистым песком, расположенный на болоте, следует считать сильнопучинистым.
Грунты с пучинистыми свойствами охватывают больше половины территории России. Исключением являются зоны вечной мерзлоты, зоны со скальными и крупнообломочными грунтами и южные территории, где грунт практически не промерзает.
Тут следует повториться: опасность пучинистых грунтов для зданий заключается в том, что при замерзании объем грунта значительно увеличивается из-за расширения содержащегося в нем льда, возникающие при этом силы достаточно велики, чтобы поднять целое здание. И, что более опасно, эти силы действуют неравномерно, то есть один угол дома, к примеру, может подняться на 300 мм, а другой всего на 100. При оттаивании почвы весной грунт проседает, опять же, неравномерно. Заглубление основания здания ниже глубины зимнего промерзания далеко не всегда помогает, ведь силы пучения действуют и на стены фундамента, которые заглублены в грунт.
Существует несколько способов строительства фундамента на пучинистых грунтах. Выбор вида фундамента очень сильно зависит также и от типа здания, которое планируется возводить.
Если в доме предусмотрено устройство подвала или подземного гаража, то применяется один из трех способов избежать пучения грунта.
1. Замена пучинистого грунта на крупный или гравелистый песок, однако этот способ предполагает большие затраты на проведение достаточно масштабных земляных работ.
2. Утепление грунта по периметру здания, при этом нужно учитывать глубину промерзания. Так, к примеру, при промерзании почвы на 2 метра утеплять необходимо территорию на 2 метра от дома.
3. Отвод грунтовых вод. Для этого устраивается дренажная система: роется канава, отстоящая на метр-полтора от фундамента (в отдельных случаях допускается расстояние в 50 см), глубиной чуть ниже основания, укладывается специальная перфорированная дренажная труба, один конец которой отводится в относительно хорошо герметизированный дренажный колодец, который должен быть глубже фундамента. После этого канава засыпается крупным песком или гравием. Лучше всего применять эти меры в комплексе и не забывать об обязательной гидроизоляции фундамента.
Если же подвал не нужен, можно устроить ленточный, свайный или плитный фундамент. Однако не будем забывать о силах пучения, выталкивающих фундамент с усилием до 5 тонн на кв.м. Из-за этого на заглубленном ленточном фундаменте не стоит строить легкие дома. Избежать выталкивания фундамента из грунта помогут сваи, погруженные ниже той глубины, на которую промерзает грунт. 
Сваи применяются винтовые, забивные и буронабивные.
Забивные сваи в частном строительстве практически не используются, так как при их монтаже необходима тяжелая строительная техника. Однако если есть возможность такую технику привлечь, то это будет очень хорошим вариантом.
Винтовые сваи применяются в основном при строительстве легких деревянных, каркасных и щитовых зданий, однако, применив обвязку швеллером, можно возводить и кирпичный дом. 
Буронабивные сваи являются оптимальным решением при строительстве малоэтажных зданий на сложных грунтах. Изготавливаются они так: бурятся скважины диаметром 250-300 мм ниже уровня промерзания почвы, устанавливается несъемная опалубка из асбоцементной, пластиковой трубы или свернутого трубой рубероида. Внутрь трубы помещается арматурный каркас, опалубка заполняется бетоном, затем трубу следует приподнять немного, это нужно для того, чтобы часть раствора вытекла и образовала расширение на нижнем конце сваи. Лучше всего применить специальный бур, который позволяет создать расширение в грунте в нижней части скважины. По верхушкам свай устраивают обвязку из бруса для каркасных или деревянных домов, металлопроката для любых типов стен. Также можно вместо обвязки выполнить мелкозаглубленный ленточный фундамент, либо ростверк – та же самая лента, только приподнятая над землей. Один из плюсов такого фундамента состоит в том, что трубы водоснабжения и канализации можно подводить уже после строительства без особых финансовых затрат. В особо сложных случаях устраивается монолитная либо сборная железобетонная плита. Для подведения коммуникаций желательно еще до заливки плиты установить в опалубку гильзы для прокладки труб.
В любом случае выбор варианта фундамента должен производиться только после проведения геологических изысканий на месте строительства. Ошибки и экономия при устройстве фундамента в большинстве случаев приведут к очень печальным последствиям, вплоть до полного разрушения здания. Делать основание для дома по принципу «как у соседа» не стоит, ведь тип грунта и уровень сезонного подъема грунтовых вод могут быть разными даже в пределах одного участка.
Пучинистость грунта: определение степени 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 могут буквально вытолкнуть его на поверхность, что повлечет за собой неравномерную деформацию фундамента, а вместе с ним и всего сооружения.
Определение степени пучинистости различных грунтов
Итак, по степени пучинистости грунты делятся на:
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 можно производить:
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 крупнообломочных и песчаных грунтов и степень их влажности, а также число пластичности J p и показатель текучести J L 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
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%
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%
Супесь легкая влажная и насыщенная водой;
Супесь тяжелая пылеватая маловлажная;
Суглинок легкий пылеватый маловлажный.
Песок пылеватый и мелкий при 0,8
Крупнообломочные с заполнителем (глинистым, песком мелким и пылеватым) более 30% по массе
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)
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:
Как определить состав грунта самостоятельно при отсутствии геологии смотрите в материале «Типы грунтов: как определить состав грунта самостоятельно«.
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:
Степень пучинистости глинистых и песчаных грунтов зависит от следующих характеристик:
— у глинистых грунтов (супесь, суглинок, глина) — от показателя текучести J L , 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
Показатель текучести
Как определить уровень грунтовых вод (УГВ) на участке самостоятельно
Определить уровень грунтовых вод на своем участке можно самостоятельно. Для этого потребуются следующие инструменты:
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:
Слабопучинистые грунты
Слабопучинистыми грунтами являются грунты, если глубина промерзания грунтов находится выше уровня грунтовых вод (УГВ) на следующую величину:
Среднепучинистые грунты
Среднепучинистыми грунтами являются грунты, если глубина промерзания грунтов находится выше уровня грунтовых вод (УГВ) на следующую величину:
Сильнопучинистые грунты
Сильнопучинистыми грунтами являются грунты, если глубина промерзания грунтов находится выше уровня грунтовых вод (УГВ) на следующую величину:
Пример:
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
Z — разность между уровнем грунтовых вод (УГВ) и глубиной промерзания грунта.
В том случае, если степень пучинистости глинистого грунта, установленной по показателю J L (лабораторно или визуально) отличается от установленной по показателю Z, принимается тот вариант, где степень пучинистости грунта больше (берется худший вариант).