Какие грунты пучинистые: Что такое пучинистые грунты — SGround.ru

Содержание

Пгс свойства пучинистые или нет. Какой фундамент более надежен при строительстве на пучинистых грунтах? Чем отличаются пучинистые и непучинистые основания

Особое свойство оснований, способных вспучиваться, заключается в значительном увеличении объема в результате зимнего промерзания.

Как определить пучинистые грунты? К основаниям, обладающим свойством вспучивания при промерзании, относятся только глинистые (в том числе суглинки) и песчаные грунты (пылеватые, мелкие и средней крупности). Гравелистые и крупные пески к пучинистым не относятся.

Песчаные, глинистые грунты и их разновидности обладают мелкопористой структурой, то есть состоят из мелких минеральных частиц, между которыми имеется множество мелких полостей. Эти полости или поры могут содержать влагу. При понижении температуры ниже нуля влага в грунте замерзает, превращаясь в лед, который, как известно, всегда увеличивается в объеме по сравнению с исходным объемом воды. В результате замерзания воды в порах и происходит увеличение всего объема основания, называемое морозным пучением.

Основания делятся по степени пучинистости, которая зависит от уровня или глубины, на которой залегают подземные воды. Для глинистых оснований еще имеет значение показатель текучести. Приводим следующую таблицу с градацией по степени пучинистости разных видов грунтов.

  • Основной показатель – это относительная деформация пучения Efh, которая определяется отношением величины подъема поверхности вспучивающегося основания к толщине промерзшего слоя.
  • Показатель Z – это разница между величиной УГВ и глубиной сезонного промерзания, значение которой равно 1,2 м для отапливаемых зданий, и 1,5 м – для неотапливаемых зданий.

Если степень пучинистости по показателям Z и Jl (текучести) отличаются, то принимается большее значение.

Так как пучинистые основания проявляют свои негативные свойства при условии насыщения водой, то существует еще один способ классификации, учитывающий условия увлажнения основания зданий по характеру рельефа местности.

То есть, если по показателям Z и Jl основание относится к слабопучинистым, но участок строительства расположен в низине или котловине, то следует считать, что грунты сильнопучинистые.

Таким образом, пучинистый грунт – это песчаный или глинистый грунт, подверженный увлажнению и сезонному промерзанию.

Распространение пучинистых грунтов на территории России

Так как песчаные и глинистые основания распространены повсеместно, то можно считать, что расположение грунтов с пучинистыми свойствами охватывает почти половину территории России. Сюда входят:

  • западные области РФ: Калининградская, Псковская и Ленинградская области и Республика Карелия;
  • средняя полоса РФ: Владимирская, Калужская, Ивановская, Костромская, Рязанская, Московская, Смоленская, Тверская, Тамбовская, Тульская, Ярославская, Белгородская, Брянская, Вологодская, Воронежская, Кировская, Курская, Липецкая, Орловская, Пензенская, Самарская, Саратовская, Ульяновская области, Чувашская Республика;
  • южные части Архангельской и Мурманской областей, Хабаровского края, Республики Якутия, Красноярского края, Иркутской и Тюменской области, Республики Коми;
  • Амурская, Читинская, Новосибирская, Омская, Кемеровская области, Республики Бурятия, Коми, Тыва, Алтай, Свердловская область, Республики Татарстан и Башкортостан, Волгоградская область, Ростовская область, Республика Калмыкия;
  • северные части Краснодарского и Ставропольского краев.

Исключается зона вечной мерзлоты, которая охватывает большую часть территорий Якутии, Красноярского края, Тюменской и Архангельской области, Республики Коми. Зона вечной мерзлоты отличается тем, что грунт там промерзает на сотни метров вглубь, поэтому проблема пучинистых грунтов для этой зоны неактуальна.

Точно так же неактуальна проблема морозного вспучивания для регионов, где в основании зданий залегают в основном грунты скальные и крупнообломочные – это все северокавказские республики и южная часть Ставропольского края.

Кроме того, проблема пучинистости не имеет значения для территорий, где основания практически не промерзают – это южная часть Краснодарского края и Республика Дагестан.

Глубина промерзания наряду с уровнем расположения грунтовых вод является определяющими факторами, влияющими на величину возможного вспучивания основания. Например, в регионах, близких к Байкалу, где глубина промерзания может достигать 2,5 м, подъем поверхности при вспучивании может достигать 30-40 см, в Подмосковье при глубине промерзания 1,5 м подъем поверхности составляет 15-18 см.

Влияние пучинистых грунтов на фундаменты

Морозное пучение вызывает значительное увеличение его объема – величина подъема поверхности может составить не один десяток сантиметров. При этом возникают усилия, величина которых достигает десятков тонн. Даже если опустить подошву фундамента ниже глубины сезонного промерзания, это не предотвратит негативное влияние пучинистых сил, так как они действуют и по боковым поверхностям.

Пучинистость почвы также проявляется в том, что после оттаивания основания при потеплении происходит его осадка, то есть на конструкцию фундаментов периодически воздействуют разнонаправленные силы.

Вес конструкций может компенсировать вспучивание только в случае сооружения здания высотой не менее трех этажей с массивными бетонными или каменными стенами. Для малоэтажной застройки в один-два этажа, тем более из легких конструкций – деревянных каркасных и срубов, из легкобетонных блоков и из кирпича – должен быть подобран и рассчитан специальный фундамент для пучинистого грунта.

Основная опасность отрицательного воздействия пучинистых сил заключается в их неравномерности. Разные части фундаментов здания всегда находятся в неодинаковых условиях. Промерзание происходит только по периметру отапливаемого здания, под фундаментом, на который опираются средние стены, основание не промерзает.

Кроме того, и по периметру ограждающих наружных стен основание промерзает неодинаково – с теневой, северной, стороны больше, с тех сторон, где прогревает солнце, – промерзание меньше. На величину промерзания влияет также толщина снегового покрова, архитектура здания, характер застройки участка.

Все эти факторы вызывают неравномерное воздействие пучинистых сил на разные участки фундаментов и неравномерные деформации в конструкциях, вызывающие самые неблагоприятные последствия – возникновение трещин и других повреждений в ограждающих и несущих конструкциях, которые могут привести к их разрушению.

Фундамент на пучинистых грунтах должен обладать особенностями, способными минимизировать или исключить негативное воздействие этого типа основания.

Мнение эксперта

Помимо выбора наиболее подходящего типа фундамента при строительстве на пучинистых основаниях, необходимо предусматривать дополнительные мероприятия, направленные на предотвращение замачивания и промерзания: устройство дренажа, утепление отмостки, заполнение пазух уплотненным сыпучим материалом.

Пучинистые грунты — проблема номер один для строителей. Зимой, когда приходят холода, они увеличиваются в размерах, сжимая фундаменты и приподнимая их. Вследствие чего, на конструкции последних появляются трещины. Борются с этим явления по — разному, но чтобы начать борьбу, нужно понять, что это такое.

Типы

Что такое пучинистый и не пучинистый грунт — вопрос, ответ на который можно дать, если понимать, за счет чего внутри почвы происходят такие процессы.

Все дело в том, что распирание (пучение) происходит за счет замерзших внутри почвы капель воды . А значит, она должна эти капли в себе задерживать.

Поэтому основные свойства грунта, которые приводят к пучению, это капиллярная активность и способность фильтровать воду. Если почва рыхлая, к примеру, с большим содержанием песка, то вода через нее легко проходит в нижние водные горизонты, не задерживаясь. Такие грунты не относятся к категории пучинистых.

А вот те типы почв, в которых вода задерживается, относятся к категории «пучащие». Это глина, суглинок и супеси. Но тут есть момент, связанный с капиллярной активность. У песчаных типов она ниже, потому что песок втягивает в себя атмосферные осадки на глубину 30 — 40 см. При этом глиняные типы постепенно всасывают влагу на глубину до 1,5 м. Поэтому в первом случае можно обойтись отмостками вокруг фундамента с шириною 1 м, во втором величину придется увеличить до 1,5 — 2,0 м. Это к вопросу, как бороться с пучинистостью.

При высоком уровне расположения грунтовых вод, даже непучинистые почвы могут дать расширение. Поэтому к вспучиванию грунта надо относиться с точки зрения наличия или отсутствие факторов, которые приводят к такому свойству земли. Сюда же можно добавить и расположение дома. Если он возводится на участке с уклоном, то велика вероятность, что такой рельеф приведет к пучению некоторых отрезков, особенно расположенных внизу.

Не забываем и о регионе, где строится дом. Если это юг, где уровень промерзания почвы невелик, то можно о пучении не говорить. Даже глиняные основы, покрытые стандартной отмосткой, легко противостоят низким температурам зимой. На севере это выражается ярче. В некоторых северных регионах земля промерзает до 2 — 2,5 м, а значит, пучение грунта имеет место быть в независимости от типа почвы.

Классификация

Классификация грунтов по типу вспучивания делит виды на несколько подгрупп. К пучинистым относятся:

  1. Чрезмерно или очень пучинистые.
  2. Сильно пучинистые.
  3. Средней степени.
  4. Слабой степени.

И отдельно стоят непучинистые грунты.

Последнее определение можно назвать чисто условным, потому что нет такой земли, которая бы не промерзала и не взбухала. Все зависит от влажности почвы и от температуры ее охлаждения. Конечно, можно сказать, что чисто каменный грунт вспучиваться не будет. Но такая разновидность встречается в местах проживания людей крайне редко. Обычно это горы.

То есть, получается так, что тип земли не сильно влияет на морозное пучение.

Главными причинами выступают влажность почвы и температура воздуха. Поэтому вопрос, как определить, какие грунты пучинистые, а какие нет, ставится неправильно. Все они в какой-то степени могут вспучиваться.

Правила борьбы

Самый простой способ борьбы с пучением грунта — залить фундаментную конструкцию ниже глубины промерзания земли. Так как грунт давит на фундамент со всех сторон, то самое опасное давление — это вертикальное. Чтобы его избежать, надо залить конструкцию так, чтобы снизу на нее ничто не давило. А так как заглубленный фундамент заливается ниже уровня промерзания, соответственно в нижней его части морозное пучение грунтов отсутствует. Соответственно конструкция не будет приподниматься.

Есть и другие способы борьбы.

  1. . Она не только защищает фундамент от негативного воздействия влаги, но и создает между грунтом и бетонной конструкцией промежуточный слой, который ухудшает сцепление. В этом случае грунт будет частично скользить по поверхности фундамента, а значит, снизится и давление на него.
  2. Теплоизоляция. Это все тот же промежуточный слой.
  3. Эффективный способ понизить уровень пролегания грунтовых вод, что снизит концентрацию влаги внутри грунта на глубине заливки фундаментной конструкции.
  4. . Здесь не только надо выдерживать их ширину, но и попробовать провести утепление. К примеру, засыпать под бетонный раствор слой керамзита толщиною не меньше 15 — 20 см. Отмостки выполняют функции отвода атмосферных осадков, утеплитель будет сдерживать проникновение низких температур.

На фундамент в процессе пучения действуют и горизонтальные нагрузки, которые создают давление на изгиб. Опасный фактор, который, если неправильно провести строительные операции, разорвет конструкцию. Избежать данной неприятности помогает из металлической арматуры. Здесь важно провести точный расчет, учитывая размеры металлического профиля и габариты самого каркаса.

Проще, если под дом заливается мелкозаглубленный фундамент , который сооружается выше уровня промерзания грунта. Для его защиты от пучения надо всего лишь заложить отмостки с утеплением и провести При высоком уровне грунтовых вод проводится и дренаж. Если здание сооружается в северных регионах, то фундамент надо утеплять весь: от подошвы до верхнего края цоколя.

Видео

Наглядное видео пучения грунта.

Заключение по теме

В любом случае пучение грунта — это именно давление. Поэтому к его ослаблению надо подходить комплексно. То есть, сооружать отмостки, укладывать армирующий каркас в опалубку фундамента перед заливкой бетонного раствора, проводить мероприятия по гидро — и теплоизоляции, собирать дренажную систему отвода атмосферных осадков в первую очередь, а во вторую понижать уровень грунтовых вод.

Относиться к этому свойству земли можно по — разному, но пренебрегать им нельзя ни в коем случае. Упустили что — то, получите трещины по всей конструкции фундамента, что ослабит основу здания.

Вконтакте

Особое свойство оснований, способных вспучиваться, заключается в значительном увеличении объема в результате зимнего промерзания.

Как определить пучинистые грунты? К основаниям, обладающим свойством вспучивания при промерзании, относятся только глинистые (в том числе суглинки) и песчаные грунты (пылеватые, мелкие и средней крупности). Гравелистые и крупные пески к пучинистым не относятся.

Песчаные, глинистые грунты и их разновидности обладают мелкопористой структурой, то есть состоят из мелких минеральных частиц, между которыми имеется множество мелких полостей. Эти полости или поры могут содержать влагу. При понижении температуры ниже нуля влага в грунте замерзает, превращаясь в лед, который, как известно, всегда увеличивается в объеме по сравнению с исходным объемом воды. В результате замерзания воды в порах и происходит увеличение всего объема основания, называемое морозным пучением.

Основания делятся по степени пучинистости, которая зависит от уровня или глубины, на которой залегают подземные воды. Для глинистых оснований еще имеет значение показатель текучести. Приводим следующую таблицу с градацией по степени пучинистости разных видов грунтов.

Степень пучинистости грунтов

Степень пучинистости грунтов Мелкий песок, Z Пылеватый песок, Z Супесь, Z Суглинок, Z Глина, Z Показатель текучести Jl Относительная деформация пучения Efh
Грунты непучинистые > 0,75 > 1 > 1,5 > 2,5 > 3
Грунты слабопучинистые 0,5 — 0,75 0,75 — 1 1 — 1,5 1,5 — 2,5 2 0 — 0,25 0,01 — 0,035
Грунты среднепучинистые 0,5 — 0,75 0,75 — 1 1 — 1,5 1,5 — 2 0,25 — 0,5 0,035 — 0,07
Грунты сильнопучинистые >0,5 > 0,07
  • Основной показатель – это относительная деформация пучения Efh, которая определяется отношением величины подъема поверхности вспучивающегося основания к толщине промерзшего слоя.
  • Показатель Z – это разница между величиной УГВ и глубиной сезонного промерзания, значение которой равно 1,2 м для отапливаемых зданий, и 1,5 м – для неотапливаемых зданий.

Если степень пучинистости по показателям Z и Jl (текучести) отличаются, то принимается большее значение.

Так как пучинистые основания проявляют свои негативные свойства при условии насыщения водой, то существует еще один способ классификации, учитывающий условия увлажнения основания зданий по характеру рельефа местности.

То есть, если по показателям Z и Jl основание относится к слабопучинистым, но участок строительства расположен в низине или котловине, то следует считать, что грунты сильнопучинистые.

Таким образом, пучинистый грунт – это песчаный или глинистый грунт, подверженный увлажнению и сезонному промерзанию.

Распространение пучинистых грунтов на территории России

Так как песчаные и глинистые основания распространены повсеместно, то можно считать, что расположение грунтов с пучинистыми свойствами охватывает почти половину территории России. Сюда входят:

  • западные области РФ: Калининградская, Псковская и Ленинградская области и Республика Карелия;
  • средняя полоса РФ: Владимирская, Калужская, Ивановская, Костромская, Рязанская, Московская, Смоленская, Тверская, Тамбовская, Тульская, Ярославская, Белгородская, Брянская, Вологодская, Воронежская, Кировская, Курская, Липецкая, Орловская, Пензенская, Самарская, Саратовская, Ульяновская области, Чувашская Республика;
  • южные части Архангельской и Мурманской областей, Хабаровского края, Республики Якутия, Красноярского края, Иркутской и Тюменской области, Республики Коми;
  • Амурская, Читинская, Новосибирская, Омская, Кемеровская области, Республики Бурятия, Коми, Тыва, Алтай, Свердловская область, Республики Татарстан и Башкортостан, Волгоградская область, Ростовская область, Республика Калмыкия;
  • северные части Краснодарского и Ставропольского краев.

Исключается зона вечной мерзлоты, которая охватывает большую часть территорий Якутии, Красноярского края, Тюменской и Архангельской области, Республики Коми. Зона вечной мерзлоты отличается тем, что грунт там промерзает на сотни метров вглубь, поэтому проблема пучинистых грунтов для этой зоны неактуальна.

Точно так же неактуальна проблема морозного вспучивания для регионов, где в основании зданий залегают в основном грунты скальные и крупнообломочные – это все северокавказские республики и южная часть Ставропольского края.

Кроме того, проблема пучинистости не имеет значения для территорий, где основания практически не промерзают – это южная часть Краснодарского края и Республика Дагестан.

Глубина промерзания наряду с уровнем расположения грунтовых вод является определяющими факторами, влияющими на величину возможного вспучивания основания. Например, в регионах, близких к Байкалу, где глубина промерзания может достигать 2,5 м, подъем поверхности при вспучивании может достигать 30-40 см, в Подмосковье при глубине промерзания 1,5 м подъем поверхности составляет 15-18 см.

Влияние пучинистых грунтов на фундаменты

Морозное пучение вызывает значительное увеличение его объема – величина подъема поверхности может составить не один десяток сантиметров. При этом возникают усилия, величина которых достигает десятков тонн. Даже если опустить подошву фундамента ниже глубины сезонного промерзания, это не предотвратит негативное влияние пучинистых сил, так как они действуют и по боковым поверхностям.

Пучинистость почвы также проявляется в том, что после оттаивания основания при потеплении происходит его осадка, то есть на конструкцию фундаментов периодически воздействуют разнонаправленные силы.

Вес конструкций может компенсировать вспучивание только в случае сооружения здания высотой не менее трех этажей с массивными бетонными или каменными стенами. Для малоэтажной застройки в один-два этажа, тем более из легких конструкций – деревянных каркасных и срубов, из легкобетонных блоков и из кирпича – должен быть подобран и рассчитан специальный фундамент для пучинистого грунта.

Основная опасность отрицательного воздействия пучинистых сил заключается в их неравномерности. Разные части фундаментов здания всегда находятся в неодинаковых условиях. Промерзание происходит только по периметру отапливаемого здания, под фундаментом, на который опираются средние стены, основание не промерзает.

Неравномерность промерзания под зданием

Кроме того, и по периметру ограждающих наружных стен основание промерзает неодинаково – с теневой, северной, стороны больше, с тех сторон, где прогревает солнце, – промерзание меньше. На величину промерзания влияет также толщина снегового покрова, архитектура здания, характер застройки участка.

Все эти факторы вызывают неравномерное воздействие пучинистых сил на разные участки фундаментов и неравномерные деформации в конструкциях, вызывающие самые неблагоприятные последствия – возникновение трещин и других повреждений в ограждающих и несущих конструкциях, которые могут привести к их разрушению.

Фундамент на пучинистых грунтах должен обладать особенностями, способными минимизировать или исключить негативное воздействие этого типа основания.

Мнение эксперта

Если в основании здания залегают грунты с пучинистыми свойствами, следует особенно тщательно подойти к выбору типа фундамента. Очень эффективной после многолетней практики применения зарекомендовала себя конструкция МзЛФ – об устройстве, армировании и расчете которого мы подробно рассказываем в статье«Мелкозаглубленный ленточный фундамент: расчёт глубины, подготовка основания, армирование своими руками и калькулятор расчётов».

Помимо выбора наиболее подходящего типа фундамента при строительстве на пучинистых основаниях, необходимо предусматривать дополнительные мероприятия, направленные на предотвращение замачивания и промерзания: устройство дренажа, утепление отмостки, заполнение пазух уплотненным сыпучим материалом.

Пучинистые грунты — проблема номер один для строителей. Зимой, когда приходят холода, они увеличиваются в размерах, сжимая фундаменты и приподнимая их. Вследствие чего, на конструкции последних появляются трещины. Борются с этим явления по — разному, но чтобы начать борьбу, нужно понять, что это такое.

Тип пучинистых грунтов

Что такое пучинистый и не пучинистый грунт — вопрос, ответ на который можно дать, если понимать, за счет чего внутри почвы происходят такие процессы. Все дело в том, что распирание (пучение) происходит за счет замерзших внутри почвы капель воды. А значит, она должна эти капли в себе задерживать.

Поэтому основные свойства грунта, которые приводят к пучению, это капиллярная активность и способность фильтровать воду. Если почва рыхлая, к примеру, с большим содержанием песка, то вода через нее легко проходит в нижние водные горизонты, не задерживаясь. Такие грунты не относятся к категории пучинистых.

А вот те типы почв, в которых вода задерживается, относятся к категории «пучащие». Это глина, суглинок и супеси. Но тут есть момент, связанный с капиллярной активность. У песчаных типов она ниже, потому что песок втягивает в себя атмосферные осадки на глубину 30 — 40 см. При этом глиняные типы постепенно всасывают влагу на глубину до 1,5 м. Поэтому в первом случае можно обойтись отмостками вокруг фундамента с шириною 1 м, во втором величину придется увеличить до 1,5 — 2,0 м. Это к вопросу, как бороться с пучинистостью.

При высоком уровне расположения грунтовых вод, даже непучинистые почвы могут дать расширение. Поэтому к вспучиванию грунта надо относиться с точки зрения наличия или отсутствие факторов, которые приводят к такому свойству земли. Сюда же можно добавить и расположение дома. Если он возводится на участке с уклоном, то велика вероятность, что такой рельеф приведет к пучению некоторых отрезков, особенно расположенных внизу.

Не забываем и о регионе, где строится дом. Если это юг, где уровень промерзания почвы невелик, то можно о пучении не говорить. Даже глиняные основы, покрытые стандартной отмосткой, легко противостоят низким температурам зимой. На севере это выражается ярче. В некоторых северных регионах земля промерзает до 2 — 2,5 м, а значит, пучение грунта имеет место быть в независимости от типа почвы.

Классификация

Классификация грунтов по типу вспучивания делит виды на несколько подгрупп. К пучинистым относятся:

  1. чрезмерно или очень пучинистые;
  2. сильно пучинистые;
  3. средней степени;
  4. слабой степени.

И отдельно стоят непучинистые грунты.

Последнее определение можно назвать чисто условным, потому что нет такой земли, которая бы не промерзала и не взбухала. Все зависит от влажности почвы и от температуры ее охлаждения. Конечно, можно сказать, что чисто каменный грунт вспучиваться не будет. Но такая разновидность встречается в местах проживания людей крайне редко. Обычно это горы.

То есть, получается так, что тип земли не сильно влияет на морозное пучение. Главными причинами выступают влажность почвы и температура воздуха. Поэтому вопрос, как определить, какие грунты пучинистые, а какие нет, ставится неправильно. Все они в какой-то степени могут вспучиваться.

Правила борьбы

Самый простой способ борьбы с пучением грунта — залить фундаментную конструкцию ниже глубины промерзания земли. Так как грунт давит на фундамент со всех сторон, то самое опасное давление — это вертикальное. Чтобы его избежать, надо залить конструкцию так, чтобы снизу на нее ничто не давило. А так как заглубленный фундамент заливается ниже уровня промерзания, соответственно в нижней его части морозное пучение грунтов отсутствует. Соответственно конструкция не будет приподниматься.

Есть и другие способы борьбы.

Гидроизоляция. Она не только защищает фундамент от негативного воздействия влаги, но и создает между грунтом и бетонной конструкцией промежуточный слой, который ухудшает сцепление. В этом случае грунт будет частично скользить по поверхности фундамента, а значит, снизится и давление на него.

  1. Теплоизоляция. Это все тот же промежуточный слой.
  2. Дренаж. Эффективный способ понизить уровень пролегания грунтовых вод, что снизит концентрацию влаги внутри грунта на глубине заливки фундаментной конструкции.
  3. Отмостки. Здесь не только надо выдерживать их ширину, но и попробовать провести утепление. К примеру, засыпать под бетонный раствор слой керамзита толщиною не меньше 15 — 20 см. Отмостки выполняют функции отвода атмосферных осадков, утеплитель будет сдерживать проникновение низких температур.

На фундамент в процессе пучения действуют и горизонтальные нагрузки, которые создают давление на изгиб. Опасный фактор, который, если неправильно провести строительные операции, разорвет конструкцию. Избежать данной неприятности помогает армирующий каркас из металлической арматуры. Здесь важно провести точный расчет, учитывая размеры металлического профиля и габариты самого каркаса.

Проще, если под дом заливается мелкозаглубленный фундамент, который сооружается выше уровня промерзания грунта. Для его защиты от пучения надо всего лишь заложить отмостки с утеплением и провести теплоизоляцию цоколя. При высоком уровне грунтовых вод проводится и дренаж. Если здание сооружается в северных регионах, то фундамент надо утеплять весь: от подошвы до верхнего края цоколя.

Заключение по теме

В любом случае пучение грунта — это именно давление. Поэтому к его ослаблению надо подходить комплексно. То есть, сооружать отмостки, укладывать армирующий каркас в опалубку фундамента перед заливкой бетонного раствора, проводить мероприятия по гидро- и теплоизоляции, собирать дренажную систему отвода атмосферных осадков в первую очередь, а во вторую понижать уровень грунтовых вод. Относиться к этому свойству земли можно по — разному, но пренебрегать им нельзя ни в коем случае. Упустили что — то, получите трещины по всей конструкции фундамента, что ослабит основу здания.

S.Nastaev

Морозное пучение грунтов последствия

Пучинистые явления — процессы, возникающие во влажных глинистых, мелкопесчаных и пылеватых грунтах при их сезонном промерзании (пучинистые грунты).

Пучинистые явления — это не только большие деформации грунта, но и огромные усилия — в десятки тонн, способные привести к большим разрушениям.

Сложность в оценке воздействия пучинистых явлений грунта на постройки — в некоторой их непредсказуемости, обусловленной одновременным воздействием нескольких процессов. Чтобы лучше разобраться в этом, необходимо понять некоторые процессы, связанные с этим явлением.

Морозное пучение связано с тем, что в процессе замерзания влажный грунт увеличивается в объеме.

Происходит это из-за того, что вода увеличивается в объеме при замерзании на 12% (отчего лед и плавает по воде). Поэтому, чем больше воды в грунте, тем он более пучинистый. Так, подмосковный лес, стоящий на сильно пучинистых грунтах, зимой поднимается на 5…10 см относительно летнего своего уровня. Внешне это незаметно. Но если в грунт забита свая более чем на 3 м, то подъем грунта зимой можно отследить по отметкам, сделанным на этой свае. Подъем грунта в лесу мог бы быть в 1,5 раза больше, если бы в нем не было снегового покрова, прикрывающего грунт от промерзания.

Степень пучинистости грунта

Грунты по степени пучинистости делятся на:

  • сильнопучинистые — пучение 12%;
  • среднепучинистые — пучение 8%;
  • слабопучинистые — пучение 4%.

При глубине промерзания 1,5 м подъем сильнопучинистого грунта может составлять 18 см.

Пучинистость грунта определяется его составом, пористостью, а также уровнем грунтовых вод (УГВ). Так и глинистые грунты, мелкие и пылеватые пески относятся к пучинистым грунтам, а крупнозернистые песчаные и гравийные грунты — к непучинистым.

С чем это связано:

Во–первых.

В глинах или мелких песках влага, как по промокашке, достаточно высоко поднимается от УГВ за счет капиллярного эффекта и хорошо удерживается в таком грунте. Здесь проявляются силы смачивания между водой и поверхностью пылевых частиц. В крупнозернистых же песках влага не поднимается, и грунт становится влажным только по уровню грунтовых вод. То есть чем тоньше структура грунта, тем выше поднимается влага, тем логичнее отнести его к более пучинистым грунтам.

Поднятие воды может достигать:

  • 4…5 м в суглинках;
  • 1…1,5 м в супесях;
  • 0,5…1 м в пылеватых песках.

В связи с этим степень пучинистости грунта зависит как от своего зернового состава, так и от уровня грунтовых или паводковых вод.

Слабопучинистый грунт — когда УГВ расположен ниже расчетной глубины промерзания:

  • на 0,5 м — в пылеватых песках;
  • на 1 м — в супесях;
  • на 1,5 м — в суглинках;
  • на 2 м — в глинах.

Среднепучинистый грунт — когда УГВ расположен ниже расчетной глубины промерзания:

  • на 0,5 м — в супесях;
  • на 1 м — в суглинках;
  • на 1,5 м — в глинах.

Сильнопучинистый грунт — когда УГВ расположен ниже расчетной глубины промерзания:

  • на 0,3 м — в супесях;
  • на 0,7 м — в суглинках;
  • на 1,0 м — в глинах.

Чрезмернопучинистый грунт — если УГВ будет выше, чем для сильнопучинистых грунтов.

Обращаем внимание на то, что смеси крупного песка или гравия с пылеватым песком или глиной будут относиться к пучинистым грунтам в полной мере. При наличии в крупнообломочном грунте более 30% пылевато–глинистой составляющей, грунт также будет относиться к пучинистому.

Автоматика и комфорт в доме — серия статей и видеороликов: ПЛС, применение PLC, сухой контакт, радиоканальные выключатели, программирование на CoDeSys и многое другое.

Во–вторых.

Процесс промерзания грунта происходит сверху вниз, при этом граница между влажным и мерзлым грунтом опускается с некоторой скоростью, определяемой, в основном, погодными условиями. Влага, превращаясь в лед, увеличивается в объеме, вытесняя сама себя в нижние слои грунта, сквозь его структуру. Пучинистость грунта определяется также тем, успеет ли выдавливаемая сверху влага просочиться через структуру грунта или нет, хватит ли степени фильтрации грунта, чтобы этот процесс прошел с пучением или без него. Если крупнозернистый песок не создает влаге никакого сопротивления и она беспрепятственно уходит, то такой грунт не расширяется при замерзании (рис. 1).

Что касается глины, то сквозь неё влага уйти не успевает, и такой грунт становится пучинистым. Кстати, грунт из крупнозернистого песка, помещенный в замкнутый объем, которым может оказаться скважина в глине, поведет себя как пучинистый (рис. 2).

Именно поэтому траншею под мелкозаглубленными фундаментами заполняют крупнозернистым песком, позволяющим выровнять степень влажности по всему его периметру, сгладить неравномерность пучинистых явлений. Траншею с песком, если возможно, следует соединить с дренажной системой, отводящей верховодку из-под фундамента.

В-третьих.
Наличие давления от веса строения также сказывается на проявлении пучинистых явлений. Если слой грунта под подошвой фундамента сильно уплотнить, то и степень пучинистости его уменьшится. Причем, чем больше будет само давление на единицу площади основания, тем больше будет объем уплотненного грунта под подошвой фундамента и меньше величина пучения.

Пример:
В Подмосковье (глубина промерзания 1,4 м) на среднепучинистом грунте на мелкозаглубленном ленточном фундаменте с глубиной заложения 0,7 м возведен относительно легкий брусовой дом. При полном промерзании грунта внешние стены дома могут подняться почти на 6 см (рис. 3, а). Если же фундамент под тем же домом с той же глубиной заложения выполнен столбчатым, то давление на грунт будет больше, его уплотнение будет сильнее, отчего подъем стен от промерзания грунта не превысит 2..3 см (рис. 3, б).

Сильное уплотнение пучинистого грунта под ленточным мелкозаглубленным фундаментом может возникнуть, если на нем будет возведен каменный дом высотой не меньше чем в три этажа. В этом случае можно говорить о том, что пучинистые явления будут просто задавлены весом дома. Но и в этом случае они всё же останутся и могут вызвать появление трещин в стенах. Поэтому каменные стены дома на подобном фундаменте следует возводить с обязательным горизонтальным армированием.

Чем же опасны пучинистые грунты? Какие процессы, пугающие застройщиков своей непредсказуемостью, проходят в них?

Какова природа этих явлений, как с ними бороться, как их избежать, можно понять, изучив саму природу проходящих процессов.

Главная причина коварства пучинистых грунтов — неравномерное пучение под строением.
Глубина промерзания грунта

Глубина промерзания грунта- это не расчетная глубина промерзания и не глубина заложения фундамента, это — реальная Глубина промерзания в конкретном месте, в конкретное время и при конкретных погодных условиях.

Как уже отмечалось, глубина промерзания определяется балансом мощности тепла, идущего из недр земли, с мощностью холода, проникающего в грунт сверху в холодное время года.

Если интенсивность тепла земли не зависит от времени года и суток, то на поступление холода влияют температура воздуха и влажность грунта, толщина снегового покрова, его плотность, влажность, загрязненность и степень прогрева солнцем, застройка участка, архитектура сооружения и характер его сезонного использования (рис. 4).

Неравномерность толщины снегового покрова наиболее ощутимо сказывается на разности в пучении грунта. Очевидно, что глубина промерзания будет тем выше, чем тоньше будет слой снежного одеяла, чем ниже будет температура воздуха и чем дольше продлится её воздействие.

Если ввести такое понятие, как морозопродолжительность (время в часах, умноженное на среднесуточную минусовую температуру воздуха), то глубину промерзания глинистого грунта средней влажности можно показать на графике (рис. 5).

Морозопродолжительность для каждого региона является среднестатистическим параметром, оценивать который индивидуальному застройщику очень сложно, т. к. это потребует ежечасного контроля над температурой воздуха в течение всего холодного сезона. Тем не менее, в крайне приближенном расчете это сделать можно.

Пример:
Если среднесуточная зимняя температура — около -15° С, а её продолжительность — 100 суток (морозопродолжительность = 100 * 24 * 15 = 36000), то при снеговом покрове, толщиной в 15 см глубина промерзания будет 1 м, а при толщине 50 см-0,35 м.

Если толстый слой снегового покрова, как одеяло, укрывает землю, то граница промерзания поднимается вверх; при этом и днем, и ночью её уровень сильно не меняется. При отсутствии снегового покрова ночью граница промерзания сильно опускается вниз, а днем, при солнечном прогреве, поднимается вверх. Разница ночного и дленного уровня границы промерзания грунта особенно ощутима там, где снеговой покров мал или вовсе отсутствует и где грунт сильно увлажнен. Наличие дома также влияет на глубину промерзания, ведь дом является своего рода теплоизоляцией, даже если в нем и не живут (продухи подпола закрыты на зиму).

Участок, на котором стоит дом, может иметь весьма сложную картину промерзания и подъема грунта.

Например, среднепучинистый грунт по внешнему периметру дома при промерзании на глубину 1,4 м может подняться почти на 10 см, тогда как более сухой и теплый грунт под средней частью дома останется практически на летней отметке.

Неравномерность промерзания существует еще и по периметру дома. Ближе к весне грунт с южной стороны строения часто бывает более влажным, слой снега над ним — более тонким, чем с северной стороны. Поэтому в отличие от северной стороны дома, грунт с южной стороны лучше прогревается днем и сильнее промерзает ночью.

Таким образом, неравномерность промерзания на участке проявляется не только в пространстве, но и во времени. Глубина промерзания подвержена сезонным и суточным изменениям в весьма больших пределах и может сильно меняться даже на небольших участках, особенно в местах застройки.

Расчищая большие площадки от снега в одном месте участка, и создавая сугробы в другом месте, можно создать заметную неравномерность промерзания грунта. Известно, что посадки кустарников вокруг дома задерживают снег, уменьшая в 2 — 3 раза глубину промерзания, что хорошо видно на графике (рис.5).

Расчистка узких дорожек от снега на степень промерзания грунта особого влияния не оказывает. Если же Вы решили у дома залить каток или очистить площадку для своего авто, то можете ожидать большую неравномерность в промерзании грунта под фундаментом дома в этой зоне.

Силы бокового сцепления

Силы бокового сцепления мерзлого грунта с боковыми стенками фундамента — другая сторона проявления пучинистых явлений. Эти силы весьма высоки и могут достигать 5…7 т на квадратный метр боковой поверхности фундамента. Подобные силы возникают, если поверхность столба неровная и не имеет гидроизолирующего покрытия. При таком крепком сцеплении мерзлого грунта с бетоном на столб диаметром 25 см, заложенный на глубину 1,5 м, будет действовать вертикальная выталкивающая сила до 8 т.

Как же возникают и действуют эти силы, как проявляются они в реальной жизни фундамента?

Возьмем для примера опору столбчатого фундамента под легким домом. На пучинистом грунте глубина заложения опор выполняется на расчетную глубину промерзания (рис. 6, а). При небольшом весе самого строения силы морозного пучения могут его поднять, и самым непредсказуемым образом.

Ранней зимой граница промерзания начинает опускаться вниз. Мерзлый прочный грунт схватывает верхнюю часть столба мощными силами сцепления. Но кроме увеличения сил сцепления мерзлый грунт еще и увеличивается в объеме, отчего верхние слои грунта поднимаются, пытаясь выдернуть опоры из земли. Но вес дома и силы заделки столба в грунте не позволяют этого сделать, пока слой мерзлого грунта тонкий и площадь сцепления столба с ним невелика. По мере продвижения границы промерзания вниз, площадь сцепления мерзлого грунта со столбом увеличивается. Наступает такой момент, когда силы сцепления мерзлого грунта с боковыми стенками фундамента превышают вес дома. Мерзлый грунт вытаскивает столб, оставляя внизу полость, которая сразу же начинает заполняться водой и частицами глины. За сезон на сильно пучинистых грунтах такой столб может подняться на 5 — 10 см. Подъем опор фундамента под одним домом, как правило, происходит неравномерно. После оттаивания мерзлого грунта фундаментный столб самостоятельно на прежнее место, как правило, не возвращается. С каждым сезоном неравномерность выхода опор из грунта увеличивается, дом наклоняется, приходя в аварийное состояние. «Лечение» такого фундамента — сложная и дорогая работа.

Эту силу можно уменьшить в 4…6 раз, сгладив поверхность скважины толевой рубашкой, вложенной в скважину до заполнения её бетонной смесью.

Заглубленный ленточный фундамент может подняться таким же образом, если он не имеет гладкую боковую поверхность и не загружен сверху тяжелым домом или бетонными перекрытиями.

Основное правило для заглубленных ленточных и столбчатых фундаментов (без расширения внизу): возведение фундамента и загрузку его весом дома следует выполнить в один сезон.

Фундаментный столб, выполненный по технологии ТИСЭ (рис. 6, б), не поднимается силами сцепления пучинистого мерзлого грунта благодаря нижнему расширению столба. Однако если не предполагается в этот же сезон загрузить, его домом, то такой столб должен иметь надежное армирование (4 прутка диаметром 10…12 мм), исключающее отрыв расширенной части столба от цилиндрической. Несомненные преимущества опоры ТИСЭ — высокая несущая способность и то, что его можно оставить на зиму без загрузки сверху. Никакие силы морозного пучения его не поднимут.

Боковые силы сцепления могут сыграть невеселую шутку с застройщиками, делающими столбчатый фундамент с большим запасом по несущей способности. Лишние фундаментные столбы действительно могут оказаться лишними.

Деревянный дом с большой застекленной верандой установили на фундаментные столбы. Глина и высокий уровень грунтовых вод требовали заложения фундамента ниже глубины промерзания. Пол широкой веранды потребовал промежуточной опоры. Почти всё было выполнено правильно. Однако за зиму пол подняло почти на 10 см (рис. 7).

Причина такого разрушения понятна. Если стены дома и веранды смогли своим весом компенсировать силы сцепления фундаментных столбов с мерзлым грунтом, то легким балкам перекрытия это было не под силу.

Что же надо было сделать?

Существенно уменьшить либо количество центральных фундаментных столбов, либо их диаметр. Силы сцепления можно было бы уменьшить, обернув фундаментные столбы несколькими слоями гидроизоляции (толь, рубероид) или создав прослойку из крупнозернистого песка вокруг столба. Избежать разрушения можно было бы и через создание массивной ленты-ростверка, соединяющей эти опоры. Другой способ уменьшить подъем таких опор — заменить их на мелкозаглубленный столбчатый фундамент.

Выдавливание грунта

Выдавливание- наиболее ощутимая причина деформации и разрушения фундамента, заложенного выше глубины промерзания.

Чем его можно объяснить?

Выдавливание обязано суточному прохождению границы промерзания мимо нижней опорной плоскости фундамента, которое совершается значительно чаще, чем подъем опор от боковых сил сцепления, имеющих сезонный характер.

Чтобы лучше понять природу этих сил, мерзлый грунт представим в виде плиты. Дом или любое другое строение зимой оказывается надежно вмороженным в эту камнеподобную плиту.

Основные проявления этого процесса видны весной. У стороны дома, обращенной на юг, днем достаточно тепло (в безветрие можно даже загорать). Снеговой покров стаял, а грунт увлажнился весенней капелью. Темный грунт хорошо поглощает солнечные лучи и прогревается.

В звездную ночь ранней весной особенно холодно (рис. 8). Грунт под свесом крыши сильно промерзает. У плиты мерзлого грунта снизу вырастает выступ, который мощью самой плиты сильно уплотняет грунт под собой за счет того, что влажный грунт при замерзании расширяется. Силы подобного уплотнения грунта огромны.

Плита мерзлого грунта толщиной 1,5 м размерами 10×10 м будет весить более 200 т. Примерно с таким усилием и будет уплотняться грунт под выступом. После подобного воздействия глина под выступом «плиты» становится очень плотной и практически водонепроницаемой.
Наступил день. Темный грунт у дома особенно сильно прогревается солнцем (рис. 9). С повышением влажности увеличивается и его теплопроводность. Граница промерзания поднимается (под выступом это происходит особенно быстро). С оттаиванием грунта уменьшается и его объем, грунт под опорой разрыхляется и по мере оттаивания падает под собственным весом пластами. Образуется множество щелей в грунте, которые заполняются сверху водой и взвесью глинистых частиц. Дом при этом удерживается силами сцепления фундамента с плитой мерзлого грунта и опорой по остальному периметру.

С наступлением ночи полости, заполненные водой, замерзают, увеличиваясь в объеме и превращаясь в так называемые «ледяные линзы». При амплитуде поднятия и опускания границы промерзания за одни сутки в 30 — 40 см толщина полости увеличится на 3 — 4 см. Вместе с увеличением объема линзы будет подниматься и наша опора. За несколько таких дней и ночей опора, если она не сильно загружена, поднимается порой на 10 — 15 см, как домкратом, опираясь на весьма сильно уплотненный грунт под плитой.

Возвращаясь к нашей плите, заметим, что ленточный фундамент нарушает целостность самой плиты. По боковой поверхности фундамента она разрезана, т. к. битумная обмазка, которой она покрывается, не создает хорошего сцепления фундамента с мерзлым грунтом. Плита мерзлого грунта, создавая своим выступом давление на грунт, сама начинает подниматься, а зона разлома плиты — раскрываться, заполняться влагой и частицами глины. Если лента заглублена ниже глубины промерзания, то плита поднимается, не беспокоя сам дом. Если же глубина заложения фундамента выше глубины промерзания, то давление мерзлого грунта поднимает фундамент, и тогда его разрушение неизбежно (рис. 10).

Интересно представить плиту мерзлого грунта, перевернутую вверх дном. Это относительно ровная поверхность, на которой ночью в некоторых местах (где нет снега) вырастают холмы, которые днем превращаются в озера. Если же теперь вернуть плиту в исходное положение, то как раз там, где были холмы, и создаются в грунте ледяные линзы. В этих местах грунт ниже глубины промерзания сильно уплотнен, а выше, наоборот, разрыхлен. Это явление происходит не только на площадях застройки, но и в любом другом месте, где присутствует неравномерность в прогреве грунта и в толщине снегового покрова. Именно по такой схеме в глинистых грунтах возникают ледяные линзы, хорошо известные специалистам. Природа возникновения глинистых линз в песчаных грунтах такая же, но протекают эти процессы существенно дольше.

Подъем мелкозаглубленного фундаментного столба

Подъем фундаментного столба мерзлым грунтом осуществляется при ежесуточном прохождении границы промерзания мимо его подошвы. Вот как этот процесс происходит.

До того момента, пока граница промерзания грунта не опустилась ниже опорной поверхности столба, сама опора неподвижна (рис. 11, а). Как только граница промерзания опускается ниже подошвы фундамента, «домкрат» пучинистых процессов сразу включается в работу. Пласт мерзлого грунта, находящегося под опорой, увеличившись в объеме, поднимает её (рис. 11, б). Силы морозного пучения в водонасыщенных грунтах весьма высоки и достигают 10…15 т/м2. С очередным прогревом пласт мерзлого грунта под опорой оттаивает и уменьшается в объеме на 10%. Сама опора удерживается в поднятом положении силами своего сцепления с плитой мерзлого грунта. В образовавшийся зазор под подошвой опоры просачивается вода с частицами грунта (рис. 11, в). Со следующим понижением границы промерзания вода в полости замерзает, а пласт мерзлого грунта под опорой, увеличиваясь в объеме, продолжает подъем фундаментного столба (рис. 11, г).

Следует обратить внимание на то, что этот процесс подъема опор фундамента имеет ежесуточный (многократный) характер, а выдавливание опор силами сцепления с мерзлым грунтом — сезонный (один раз за сезон).

При большой вертикальной нагрузке, приходящейся на столб, грунт под опорой, сильно уплотненный давлением сверху, становится слабопучинистым, да и вода из-под самой опоры в процессе оттаивания мерзлого грунта выжимается сквозь тонкую его структуру. Поднятия опоры в этом случае практически не происходит.

Пучинистый грунт – это почвенный массив, который в зимний период года расширяется и оказывает сильное давление на стенки фундамента. Оно приводит к разрушению конструкции, ее «выталкиванию» из котлована.

Воздействие давления при пучении на фундамент

Существуют виды конструкций для возведения в таких условиях и перечень правил для работы: от правильной глубины заложения фундамента до армирования.

Расчет интенсивности пучения на участке

Чтобы произвести расчет степени пучения грунта на стройплощадке своими руками, необходимо воспользоваться формулой: E = (H- h) / h , в которой:

  • Е – отвечает степени пучинистости грунта;
  • h – высоте грунтового массива до замерзания;
  • H – высоте грунтового массива после промерзания.

Чтобы сделать расчет степени, необходимо сделать соответствующие замеры в летнее и зимнее время. Пучинистой можно считать почву, высота которой изменилась на 1 см при промерзании на 1 м. С этом случае «Е» будет равняться коэффициенту 0.01.

Процессам пучения больше подвержены грунты, в которых есть большое содержание влаги. Она при замерзании расширяется до состояния льда и тем самым поднимает уровень грунта. Пучинистыми считаются: глинистые почвы, суглинки и супеси. Глина, из-за наличия большого количества пор, хорошо удерживает воду.

Что такое пучинистый грунт и чем он опасен? (видео)

Как снять воздействие пучения на грунт?

Существуют простые способы снять пучение вокруг фундамента своими руками:

  1. Замена слоя грунта под и вокруг основания на непучинистый слой.
  2. Закладка фундамента на грунтовый массив ниже слоя промерзания.
  3. Утепление конструкции для предотвращения замерзания грунта.
  4. Водоотвод.

Первый способ – самый трудоемкий. Для этого необходимо вырыть котлован под фундамент, глубиною ниже уровня замерзания земли, пучинистый грунт вывезти, а на его место засыпать сильно утрамбованный песок.

Пучинистый грунт – это такой грунт, который подвержен морозному пучению. Величина, которая показывает, насколько грунт склонен к пучению, — это степень морозной пучинистости, которая определяется как относительное изменение объема грунта при промерзании:

E = (H – h) / h,

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 : 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


Глинистый грунт – это грунт, который более чем на половину состоит из очень мелких частиц размером менее 0,01 мм, которые имеют форму чешуек или пластин. К глинистым грунтам относятся супесь, суглинок и глина.
  • В этой статье рассмотрены основные типы грунтов — скальный, крупнообломочный, песчаный и глинистый, каждый из которых имеет свои свойства и отличительные признаки.
  • 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.

  • «Рекомендации по проектированию оснований и фундаментов на пучинистых грунтах» составлены по результатам научных исследований и обобщения передового опыта фундаментостроения на пучинистых грунтах.

    В Рекомендациях изложены инженерно-мелиоративные, строительно-конструктивные и термохимические мероприятия по борьбе с вредным влиянием морозного пучения грунтов на фундаменты зданий и сооружений, а также даны основные требования к производству строительных работ по нулевому циклу.

    Рекомендации предназначены для инженерно-технических работников проектных и строительных организаций, которые осуществляют проектирование и строительство фундаментов зданий и сооружений на пучинистых грунтах.

    ПРЕДИСЛОВИЕ

    ПРЕДИСЛОВИЕ

    Действие сил морозного пучения грунтов ежегодно наносит народному хозяйству большой материальный ущерб, заключающийся в снижении сроков службы зданий и сооружений, в ухудшении условий эксплуатации и в больших денежных затратах на ежегодный ремонт поврежденных зданий и сооружений, на исправление деформированных конструкций.

    В целях снижения деформаций фундаментов и сил морозного выпучивания Научно-исследовательским институтом оснований и подземных сооружений Госстроя СССР на основании проведенных теоретических и экспериментальных исследований с учетом передового опыта строительства разработаны новые и усовершенствованы уже существующие в настоящее время мероприятия против деформации грунтов при их промерзании и оттаивании.

    Обеспечение проектных условий прочности, устойчивости и эксплуатационной пригодности зданий и сооружений на пучинистых грунтах достигается применением в практике строительства инженерно-мелиоративных, строительно-конструктивных и термохимических мероприятий.

    Инженерно-мелиоративные мероприятия являются коренными, поскольку они направлены на осушение грунтов в зоне нормативной глубины промерзания и на снижение степени увлажнения слоя грунта на глубине 2-3 м ниже глубины сезонного промерзания.

    Строительно-конструктивные мероприятия против сил морозного выпучивания фундаментов направлены на приспособление конструкций фундаментов и частично надфундаментного строения к действующим силам морозного пучения грунтов и к их деформациям при промерзании и оттаивании (например, выбор типа фундаментов, глубины их заложения в грунт, жесткости конструкций, нагрузок на фундаменты, анкеровки их в грунтах ниже глубины промерзания и многие другие конструктивные приспособления).

    Часть предлагаемых конструктивных мероприятий приведена в самых общих формулировках без надлежащей конкретизации, как, например, толщина слоя песчано-гравийной или щебеночной подушки под фундаментами при замене пучинистого грунта непучинистым, толщина слоя теплоизолирующих покрытий во время строительства и на период эксплуатации и др.; более детально даются рекомендации по размерам засыпки пазух непучинистым грунтом и по размерам теплоизоляционных подушек в зависимости от глубины промерзания грунтов по опыту строительства.

    В помощь проектировщикам и строителям приводятся примеры расчетов конструктивных мероприятий и, кроме того, даны предложения по заанкериванию сборных фундаментов (монолитное соединение стойки с анкерной плитой, соединение на сварке и на болтах, а также замоноличивание сборных железобетонных ленточных фундаментов).

    Рекомендуемые для строительства примеры расчетов по конструктивным мероприятиям составлены впервые, а поэтому они не могут претендовать на исчерпывающее и эффективное решение всех затронутых вопросов по борьбе с вредным влиянием морозного пучения грунтов.

    Термохимические мероприятия предусматривают, главным образом, снижение сил морозного выпучивания и величин деформации фундаментов при промерзании грунтов. Это достигается применением рекомендуемых теплоизоляционных покрытий поверхности грунта вокруг фундаментов, теплоносителей для обогрева грунтов и химических реагентов, понижающих температуру смерзания грунта и сил сцепления мерзлого грунта с плоскостями фундаментов.

    При назначении противопучинных мероприятий рекомендуется руководствоваться в первую очередь значимостью зданий и сооружений, особенностями технологических процессов, гидрогеологическими условиями стройплощадки и климатическими характеристиками данного района. При проектировании предпочтение должно отдаваться таким мероприятиям, которые исключают возможность деформации зданий и сооружений силами морозного выпучивания как в период строительства, так и за весь срок эксплуатации. Рекомендации составлены доктором технических наук М.Ф.Киселевым.

    1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

    1. 2. Рекомендации разработаны в соответствии с основными положениями глав СНиП II-Б.1-62 «Основания зданий и сооружений. Нормы проектирования», СНиП II-Б.6-66 «Основания и фундаменты зданий и сооружений на вечномерзлых грунтах. Нормы проектирования», СНиП II-А.10-62 «Строительные конструкции и основания. Основные положения проектирования» и СН 353-66 «Указания по проектированию населенных мест, предприятий, зданий и сооружений в северной строительно-климатической зоне» и могут быть использованы для инженерно-геологических и гидрогеологических изысканий, выполняемых в соответствии с общими требованиями по исследованию грунтов для строительных целей. Материалы инженерно-геологических изысканий должны удовлетворять требованиям п.1.6 настоящих Рекомендаций.

    Примечание. Рекомендации не распространяются на площадки, где сезонное промерзание грунта сливается с вечномерзлым грунтом.

    1.3. Пучинистыми (морозоопасными) грунтами называются такие грунты, которые при промерзании обладают свойством увеличиваться в объеме. Изменение объема грунта обнаруживается в поднятии при промерзании и опускании при оттаивании дневной поверхности грунта, в результате чего наносятся повреждения основаниям и фундаментам зданий и сооружений.

    К пучинистым грунтам относятся пески мелкие и пылеватые, супеси, суглинки и глины, а также крупнообломочные грунты с содержанием в виде заполнителя частиц размером менее 0,1 мм в количестве более 30% по весу, промерзающие в условиях увлажнения. К непучинистым (неморозоопасным) грунтам относятся скальные, крупнообломочные с содержанием частиц грунта диаметром менее 0,1 мм, менее 30% по весу, пески гравелистые, крупные и средней крупности.

    1.4. В зависимости от гранулометрического состава, природной влажности, глубины промерзания грунтов и уровня стояния грунтовых вод грунты, склонные к деформациям при промерзании, по степени морозного пучения по табл.1 подразделяются на: сильнопучинистые, среднепучинистые, слабопучинистые и условнонепучинистые.

    Таблица 1

    Подразделение грунтов по степени морозной пучинистости

    Степень пучинистости грунтов при консистенции

    Положение уровня грунтовых вод в м для грунтов

    песков мелких

    песков пылеватых

    суглинков

    I. Сильнопучинистые при 0,5

    II. Среднепучинистые при 0,250,5

    III. Слабопучинистые при 00,25

    IV. Условнонепучинистые при 0

    Примечания: 1. Наименование грунта по степени пучинистости принимается при удовлетворении одного из двух показателей или .

    2. Консистенция глинистых грунтов определяется по влажности грунта в слое сезонного промерзания как средневзвешенное значение. Влажность грунта первого слоя на глубину от 0 до 0,5 м в расчет не принимается.

    3. Величина , превышающая расчетную глубину промерзания грунта в м, т.е. разность между глубиной залегания уровня грунтовых вод и расчетной глубиной промерзания грунта, определяется по формуле:

    Где — расстояние от планировочной отметки до залегания уровня грунтовых вод в м;

    — расчетная глубина промерзания грунта в м по главе СНиП II-Б.1-62.

    1.5. Приведенные в табл.1 подразделения грунтов по степени пучинистости на основании показателя консистенции следует учитывать также возможные изменения влажности грунта в слое сезонного промерзания как в период строительства, так и за весь период эксплуатации зданий и сооружений.

    1.6. Основанием для определения степени пучинистости грунтов должны служить материалы гидрогеологических и грунтовых исследований (состав грунта, его влажность и уровень грунтовых вод, которые могут охарактеризовать участок застройки на глубину не менее удвоенной нормативной глубины промерзания грунта, считая от планировочной отметки).

    1.7. Основания и фундаменты зданий и сооружений на пучинистых грунтах, подверженных деформациям при промерзании и оттаивании, должны проектироваться с учетом:

    а) степени пучинистости грунтов;

    б) рельефа местности, времени и количества выпадающих атмосферных осадков, гидрогеологического режима, условий увлажнения грунтов и глубины сезонного промерзания;

    в) экспозиции строительной площадки по отношению освещаемости солнцем;

    г) назначения, срока службы, значимости сооружений и условий их эксплуатации;

    д) технической и экономической целесообразности конструкций фундаментов, трудоемкости и сроков возведения и экономии строительных материалов;

    е) возможности изменения гидрогеологического режима грунтов, условий их увлажнения в период строительства и за весь срок эксплуатации здания или сооружения.

    1.8. Объем и виды гидрогеологических и грунтовых исследований предусматриваются в зависимости от инженерно-геологических условий и стадии проектирования общей программой изысканий, составляемой проектно-изыскательской организацией и согласовываемой с заказчиком.

    2. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ

    2.1. При выборе грунтов в качестве оснований на строительной площадке следует отдавать предпочтение непучинистым грунтам (скальным, щебенистым, галечниковым, дресвяным, гравийным, пескам гравелистым, пескам крупным и средней крупности, а также глинистым грунтам, залегающим на возвышенных участках местности с обеспечением поверхностного стока и с уровнем стояния грунтовых вод ниже планировочной отметки на 4-5 м).

    2.2. При проектировании фундаментов под каменные здания и сооружения на сильно- и среднепучинистых грунтах надлежит принимать столбчатые или свайные фундаменты, заанкеренные по расчету на силу выпучивания и на разрыв в наиболее опасном сечении, или же предусматривать замену пучинистых грунтов непучинистыми на глубину сезонного промерзания. Возможно также устройство подсыпки (подушки) из гравия, песка, горелых пород и других дренирующих материалов под всем зданием или сооружением слоем на расчетную глубину промерзания без удаления пучинистых грунтов или только под фундаментами при надлежащем технико-экономическом обосновании расчетом.

    2.3. Основные мероприятия, направленные против деформаций конструктивных элементов зданий и сооружений при промерзании и пучении грунтов, должны быть предусмотрены при проектировании оснований и фундаментов.

    В тех случаях, когда проектом мероприятия против пучения не предусмотрены, а гидрогеологические условия грунтов строительной площадки в период выполнения работ по нулевому циклу изменились с ухудшением свойств грунтов оснований, то авторский надзор должен возбудить вопрос перед проектной организацией о назначении мероприятий против пучения (осушение грунтов, уплотнение с втрамбовыванием щебня и др.).

    2.4. Прочность, устойчивость и эксплуатационная пригодность зданий и сооружений на пучинистых грунтах должны обеспечиваться инженерно-мелиоративными, строительно-конструктивными и термохимическими мероприятиями.

    3. ИНЖЕНЕРНО-МЕЛИОРАТИВНЫЕ МЕРОПРИЯТИЯ

    3.1. Инженерно-мелиоративные мероприятия направлены на осушение грунтов в слое сезонного промерзания и снижение влажности грунтов в основании фундаментов в осенне-зимний период до их промерзания.

    Примечание. При проектировании и осуществлении мелиоративных работ необходимо учитывать характер растительного покрова и требования к его сохранению.

    3.2. При проектировании фундаментов на пучинистых грунтах надлежит предусмотреть надежный отвод подземных, атмосферных и производственных вод с площадки путем своевременной вертикальной планировки застраиваемой территории, устройства ливневой канализационной сети, водоотводных каналов и лотков, дренажа и других гидромелиоративных сооружений сразу же после окончания работ по нулевому циклу, не дожидаясь полного окончания строительных работ.

    При составлении проектов и выполнении в натуре работ по вертикальной планировке площадок, сложенных пучинистыми грунтами, следует по возможности не изменять естественных водостоков.

    3.3. При планировочных работах следует стремиться к минимальному нарушению природного дерново-почвенного покрова, а на срезках, где позволяют условия, поверхность грунта покрывать почвенным слоем толщиной 10-12 см с последующим посевом многолетних дернообразующих трав.

    3.4. Насыпной глинистый грунт при планировке местности в пределах застройки должен быть послойно уплотнен механизмами до объемного веса скелета не менее 1,6 т/м и пористости не более 40% (для глинистого грунта без дренирующих прослоек). Поверхность насыпного грунта так же, как и поверхность на срезке, должна покрываться почвенным слоем и задерняться.

    3.5. Уклон при твердых покрытиях (отмостки, площадки, подъезды) должен быть не менее 3%, а для задерненной поверхности — не менее 5%.

    3.6. Для снижения неравномерного увлажнения пучинистых грунтов вокруг фундаментов при проектировании и строительстве рекомендуется: земляные работы производить с минимальным объемом нарушения грунтов природного сложения при рытье котлованов под фундаменты и траншей подземных инженерных коммуникаций; тщательно послойно уплотнять грунты при обратной засыпке пазух фундаментов и траншей ручными и пневмо- или электротрамбовками; обязательно устраивать водонепроницаемые отмостки шириной не менее 1 м вокруг здания с глиняными гидроизолирующими слоями в основании или покрывать почвенным слоем толщиной 10-12 см и задернять многолетними травами.

    3.7. На строительных площадках, сложенных глинистыми грунтами и имеющих уклон местности более 2‰, при проектировании следует избегать устройства резервуаров для воды, прудов и других источников увлажнения, а также расположения вводов в здание трубопроводов канализации и водоснабжения с нагорной стороны здания или сооружения.

    3.8. Строительные площадки, расположенные на склонах, должны быть ограждены от стекающих со склонов поверхностных вод постоянной нагорной канавкой с уклоном не менее 5‰ до начала земляных работ по рытью котлованов.

    3.9. Нельзя допускать при строительстве скопления воды от повреждения временного водопровода. При обнаружении на поверхности грунта стоячей воды или при увлажнении грунта от повреждения трубопровода необходимо принять срочные меры по ликвидации причин скопления воды или увлажнения грунта вблизи расположения фундаментов.

    3.10. При засыпке коммуникационных траншей с нагорной стороны от здания или сооружения необходимо устраивать перемычки из мятой глины или суглинка с тщательным уплотнением для предотвращения попадания (по траншеям) воды к зданиям и сооружениям и увлажнения грунтов вблизи фундаментов.

    3.11. Устройство прудов и водоемов, которые могут изменить гидрогеологические условия стройплощадки и повысить водонасыщение пучинистых грунтов застраиваемой территории, не допускается. Необходимо учитывать проектируемое изменение уровня воды в реках, озерах и прудах в соответствии с перспективным генеральным планом.

    3.12. Следует избегать расположения зданий и сооружений ближе 20 м к действующим колонкам для заправки тепловозов, обмывки автомашин, снабжения населения и для других целей, а также не проектировать колонок на пучинистых грунтах ближе 20 м к существующим зданиям и сооружениям. Площадки вокруг колонок должны быть спланированы с обеспечением отвода воды.

    4. СТРОИТЕЛЬНО-КОНСТРУКТИВНЫЕ МЕРОПРИЯТИЯ ПРОТИВ ДЕФОРМАЦИИ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ ПРИ ПРОМЕРЗАНИИ И ПУЧЕНИИ ГРУНТОВ

    4.1. Фундаменты зданий и сооружений, возводимые на пучинистых грунтах, могут быть запроектированы из любых строительных материалов, которые обеспечивают эксплуатационную пригодность зданий и сооружений и удовлетворяют требованиям прочности и долголетней сохранности. При этом необходимо считаться с возможными вертикальными знакопеременными напряжениями от морозного пучения грунтов (поднятие грунтов при промерзании и осадка их при оттаивании).

    4.2. При размещении зданий и сооружений на строительной площадке необходимо по возможности учитывать степень пучинистости грунтов с тем расчетом, чтобы не могли оказаться под фундаментами одного здания грунты с различной степенью пучинистости. При неизбежности строительства здания на грунтах с различной степенью пучинистости следует предусматривать конструктивные мероприятия против действия сил морозного пучения, например, при ленточных сборных железобетонных фундаментах устраивать по фундаментным подушкам монолитный железобетонный пояс и др.

    4.3. При проектировании зданий и сооружений с ленточными фундаментами на сильнопучинистых грунтах в уровне верха фундаментов надлежит предусматривать для 1-2-этажных каменных зданий по периметру наружных и внутренних капитальных стен конструктивные железобетонные пояса шириной не менее 0,8 толщины стены, высотой 0,15 м и над проемами последнего этажа — армированные пояса.

    Примечание. Железобетонные пояса должны иметь марку бетона не менее 150, арматуру с минимальным сечением, 3* диаметром 10 мм; с усиленным стыкованием стержней по длине.
    _______________
    * Текст соответствует оригиналу. — Примечание изготовителя базы данных.

    4.4. При проектировании свайных фундаментов с ростверком на сильно- и среднепучинистых грунтах необходимо учитывать действие нормальных сил морозного пучения грунтов на подошву ростверка. Сборные железобетонные подстеновые рандбалки должны быть монолитно связаны между собой и уложены с зазором не менее 15 см между рандбалкой и грунтом.

    4.5. Глубина заложения фундаментов каменных гражданских зданий и промышленных сооружений на пучинистых грунтах принимается не менее расчетной глубины промерзания грунтов согласно табл.6 главы СНиП II-Б.1-62. В тех случаях, когда влажность грунтов не повышается в период строительства и эксплуатации зданий на слабопучинистых грунтах (полутвердой и тугопластичной консистенции), глубина заложения фундаментов должна приниматься при нормативной глубине промерзания:

    до 1 м — не менее 0,5 м от планировочной отметки

    ГЕО ПРОЕКТ | Фундамент на пучинистом грунте

    Фундамент на пучинистом грунте

    Пучинистый грунт – это такой грунт, который подвержен морозному пучению. Величина, которая показывает, насколько грунт склонен к пучению, — это степень морозной пучинистости, которая определяется как относительное изменение объема грунта при промерзании:

    E = (H – h) / h,

    Где E – степень пучинистости, H – высота мерзлого (вспучившегося) грунта, h – высота грунта до замерзания.

    Степень пучинистости можно узнать только проведя геологию участка (подробнее можно ознакомиться здесь) со всеми необходимыми лабораторными исследованиями. Она покажет, 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 дом 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.

    Еще одна мера, которую можно принимать при строительстве фундамента на пучинистом грунте — это отвод воды, ведь если не будет воды, то не будет и пучения. Для отвода воды, содержащейся в грунте, по периметру фундамента устраивают дренажную систему: в полуметре от фундамента роют канаву на глубину его заложения, в нее укладывают завернутую в фильтрующую ткань перфорированную трубу под небольшим уклоном и засыпают ее крупным песком или гравием. Вода, содержащаяся в грунте, будет стекать к дренажной трубе, попадать в нее через отверстия и по ней отводиться в дренажный колодец. Для естественного отвода воды необходимо, чтобы где-то был более низкий участок местности, куда будет отводиться вода. Для отвода воды атмосферных осадков вокруг фундамента нужно делать отмостку и ливневую канализацию.

    Пучинистый грунт / фундамент / Каркасный дом своими руками

    Смотреть все проекты и предложения

    В каждую цену включено утепление 150 или 200, 250мм мин. ваты и чистовая отделка.
    Фундамент Ленточный (МЗЛФ) в50см х ш40см + 50-70т.р. (по проекту)

    Пучинистый грунт

    Пучинистый грунт – это такой грунт, который подвержен морозному пучению. Величина, которая показывает, насколько грунт склонен к пучению, — это степень морозной пучинистости, которая определяется как относительное изменение объема грунта при промерзании:

    E = (H – h) / h,

    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 дом 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.

    Еще одна мера, которую можно принимать при строительстве фундамента на пучинистом грунте — это отвод воды, ведь если не будет воды, то не будет и пучения. Для отвода воды, содержащейся в грунте, по периметру фундамента устраивают дренажную систему: в полуметре от фундамента роют канаву на глубину его заложения, в нее укладывают завернутую в фильтрующую ткань перфорированную трубу под небольшим уклоном и засыпают ее крупным песком или гравием. Вода, содержащаяся в грунте, будет стекать к дренажной трубе, попадать в нее через отверстия и по ней отводиться в дренажный колодец. Для естественного отвода воды необходимо, чтобы где-то был более низкий участок местности, куда будет отводиться вода. Для отвода воды атмосферных осадков вокруг фундамента нужно делать отмостку и ливневую канализацию.

      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.


    Подробнее о защите металлических свай в пучинистых грунтах


    Чтобы посмотреть
    представительство
    в Вашем регионе,
    перейдите в раздел контакты.

    ВМП в социальных сетях:

    ЗАЩИТА МЕТАЛЛИЧЕСКИХ СВАЙ В ПУЧИНИСТЫХ ГРУНТАХ

    Разработка большей части месторождений нефти и газа осуществляется в сложных природно-климатических условиях Севера. Возведение объектов инфраструктуры усложняется тем, что строительство ведется в районах распространения пучинистых грунтов. Для повышения надежности функционирования и долговечности объектов применяют металлические сваи. Однако из-за воздействия касательных сил морозного пучения даже эта мера не гарантирует полной безопасности.

    При замерзании влаги пучинистые грунты увеличиваются в объеме и «выдавливают» сваи вверх. Образующиеся под ними пустоты заполняются грунтом таким образом, что после оттаивания фундамент не занимает своего первоначального положения. Данное явление называется морозным пучением. Под воздействием сил пучения несущие конструкции сооружений деформируются, создается угроза разрушения зданий и сооружений. Для минимизации этих процессов необходимо, чтобы силы, удерживающие сваи в более глубоких слоях, превосходили силы морозного выпучивания.

    Чтобы минимизировать негативное воздействие пучинистых грунтов на фундаменты зданий и сооружений, предпринимают различные меры. Наиболее технологичный и эффективный способ — окраска металлических свай лакокрасочными материалами на основе эпоксидных смол. Получаемая гладкая поверхность значительно снижает силы смерзания металлических свай с пучинистыми грунтами в слое сезонного   промерзания-оттаивания. Касательные силы пучения, согласно исследований, проведенных ОАО «Фундаментпроект» для эпоксидной грунт-эмали ИЗОЛЭП-mastic, снижаются на 20 — 60 %.

    Действующая в России нормативно-техническая документация предусматривает применение современных эпоксидных составов для защиты металлических свай. ГОСТ 9.602-2016 «Защита строительных конструкций от коррозии и старения. Подземные сооружения» регламентирует толщину такого покрытия — 0,35 мм. Грунт-эмаль ИЗОЛЭП-mastic, в отличие от кремнийорганических и других устаревших материалов, позволяет получить требуемую толщину за один слой. Это делает покрытия ВМП очень выгодными при подсчете трудоемкости работ на квадратный метр защищаемой поверхности. Применение современных эпоксидных покрытий позволяет уменьшить длину свай и сократить капитальные затраты на строительство объектов.

    Эпоксидные материалы устойчивы к механическим воздействиям (показатель абразивостойкости 98,3 мг по Тамберу, что существенно выше, чем у кремнийорганических материалов).

    Наносить материал можно непосредственно на строительной площадке при отрицательных температурах, в том числе по поверхностям, подготовленным к окраске вручную.

    Как построить дом на пучинистом грунте.

    Пучинистые грунты давно стали головной болью для многих собственников. Они содержат в себе большой объем влаги, которая увеличивается в размере во время сильных морозов. Из-за этого происходит расширение почвы, зачастую приводящее к деформации строительных конструкций. На территории России пучинистые грунты чрезвычайно распространены, только в Подмосковье их около 30%.

    Из-за этого многие собственники интересуются, как построить дом на пучинистом грунте, чтобы гарантировать его долговечность и снизить вероятность деформации? Существует множество технологий возведения оснований в сложных условиях, самая распространенная из них предполагает использование свайного фундамента.

    Особенности фундаментов

    Выбирая тип основания для строительства на пучинистых грунтах, рекомендуется отказаться от ленточных и монолитных фундаментов. Для обеспечения объекту достойных характеристик устойчивости и надежности в подобных условиях придется использовать специальную рельефную арматуру, а также качественный бетон. В итоге строительство будет, во-первых, очень дорогим, во-вторых, отнимет много времени и сил.
    Проще построить фундамент на винтовых опорах, обладающих целым рядом важных преимуществ:

    1. Универсальность. Они полностью универсальны, подходят для возведения объектов разного размера, веса и назначения на любых почвах, включая пучинистые.
    2. Дешевизна. Основание из свай обходится дешевле ленточного в среднем на 50%.
    3. Скорость установки. Монтажные работы можно выполнить в течение нескольких дней.
    4. Всесезонность. Монтаж допускается не только летом, но и зимой, даже при выпадении осадков.
    5. Долговечность. Качественные металлические трубы на протяжении длительного времени сохраняют свои технические характеристики – от 100 лет.
    6. Утепление. Фундамент из свай можно утеплить, потому он подходит для строительства в разных регионах страны.

    Правила выполнения монтажа

    Создание на пучинистой почве совершенно не отличается от обустройства на любой другой местности. Строительство будет включать в себя одинаковые этапы и начинается с выполнения на местности инженерных изысканий. Исследование участка необходимо заказывать у профессионалов, они смогут оценить состав грунта, определят глубину залегания подземных вод, уровень промерзания земли и другие важные характеристики.

    На основе собранной информации специалисты разработают проект для строительства, выполнят расчеты, сделают вывод о требуемом количестве винтовых опор, их диаметре, длине и других характеристиках. Когда такая подготовка будет выполнена, начинаются монтажные работы.

    На участке по проекту выполняется разметка и в местах монтажа столбов делают небольшие скважины глубиной в 20 см. В скважину опускается свая и медленно ввинчивается на расчетную глубину при постоянном контроле вертикальности ее расположения. Отклонение даже на 1,5-2 градуса допустить нельзя, так как оно негативно отразится на надежности объекта.

    Опоры после монтажа обрезают до одного уровня и бетонируют. Заливка бетона не только повышает несущую способность столбов, но также защищает их внутренние части от негативного воздействия коррозийных процессов. На последнем этапе к трубам приваривают оголовки и обвязывают швеллером или брусом для объединения всех столбов в единую систему, способную выдерживать даже самые высокие нагрузки.

    Пучинистый грунт/каркасный дом | К-ДОМ

    При закладке фундамента нужно учитывать не только постоянные характеристики грунта – его несущую способность – но и их сезонные изменения. Наибольший вклад в изменения свойств грунта с течением времени вносит его промерзание в холодный период года и последующее оттаивание при наступлении тепла. Грунт зимой вспучивается, и пучинистость грунта определяет особенности закладки фундаментов.

    1. Пучинистость грунта – физические основы

    Грунты по своему составу делятся на:

    • Скальные
    • Крупнообломочные
    • Песчаные
    • Глинистые

    Эта квалификация основана на состоянии твердых включений в любой грунт. Вообще почва имеет губчатую структуру, полости которой наполнены водой и воздухом. Чем плотнее данная структура, тем плотнее считается грунт.

    Строительство частных домов с приусадебными участками строится на грунтах достаточно рыхлых – остальные непригодны для земледелия. Плодородные почвы особенно характерны повышенным наличием в них воды и воздуха, по сравнению с каменными грунтами. В последних вода практически не задерживается в верхних слоях, опускаясь вниз.

    Расчет фундамента ведется с учетом удельной плотности грунта. Как правило, параметры грунтов берут как некую постоянную величину. Однако климатические условия способствуют сезонному изменению свойств грунта.

    Рассмотрим, что происходит при замерзании почвы зимой. Вода находится в грунте в тончайших капиллярах, что позволяет ей удерживаться в приповерхностных слоях. Это в результате становится основой жизнедеятельности растений.

    Корни растений подстраиваются под капиллярную сеть почвы

    Однако с наступлением зимы поверхность почвы промерзает – тем глубже, чем крепче морозы и длиннее холодный период года. Вода в капиллярах превращается в лед и, соответственно, увеличивается в объеме. В результате увеличивается весь объем грунта. При увеличении объема ему некуда деться, кроме как подниматься вверх – вниз не пускают более плотные слои земли.

    Вспучивание грунта может быть очень заметным

    Это явление называется вспучиванием грунта, а грунты различают по степени  пучинистости. Она, очевидно, зависит от увеличения объема грунта от начального при замораживании грунта.

    Строителями используется такое понятие, как относительное изменение объема грунта при замерзании, обозначаемое буквой Е:

     Е= (H – h)/h,

    где Е – степень пучинистости

    H – высота мерзлого грунта

    h – высота грунта до замерзания

    Грунты, у которых степень пучинистости превышет 0,01, называют пучинистыми. В них почва, глубиной в 1 метр поднимается зимой более, чем на 1 см в высоту.

    2. Пагубные воздействия пучинистости грунта на фундамент

    Как пучинистость влияет на фундамент дома? Очевидно, что подъем грунта даже на 1% вызывает изменения в перераспределении нагрузок на фундамент. Дело усложняется еще и тем, что сам фундамент нагружается по-разному в различных своих частях.

    Дом всей своей массой оказывает вертикальные нагрузки, передающиеся на нижний слой грунта под основанием фундамента. В то же время, боковые стенки фундамента испытывают горизонтальные нагрузки со стороны самого грунта.

    Вспучивание грунта оказывает дополнительное воздействие на основу фундамента снизу и сбоку – ведь грунт расширяется во все стороны.

    Если вертикальные нагрузки снизу уравновешиваются весом дома, до боковые нагрузки существенно возрастают. Особенно это существенно для относительно легких домов, к которым относится большинство зданий для индивидуального проживания. Считается, что только дом в два-три этажа, выложенный из монолитных материалов практически не испытывает воздействия пучинистости грунта. Другая картина наблюдается для более легких построек, к которым относится большинство загородных индивидуальных домов.

    Конечно, речь не идет о мгновенном разрушении фундамента, о выталкивании его вверх и падении стен дома. Но в течение нескольких сезонов (когда земля то замерзает, то оттаивает) пагубное влияние пучинистости может ощущаться довольно сильно.

    Боковые нагрузки постепенно приводят к нарушению целостной структуры монолитного фундамента. Положение усугубляется тем, что сами нагрузки на фундамент неоднородны.

    Так, распределение нагрузок на монолитную бетонную плиту сильно зависит от температуры чернового основания дома – в средней части дом она выше, чем по бокам.

    Разрушение фундамента вследствие вспученности грунта

    3. Степень пучинистости различных грунтов

    Расчет фундамента необходимо, таким образом, проводить с учетом пучинистости грунта. Надо отметить, что эта величина не постоянная и сильно зависит от совокупности внешних факторов – средней температуры, обильности дождей в данной местности, величины снежного покрова зимой.

    Однако строители ориентируются на некую среднюю картину и классифицируют грунты и по этому признаку.

    Очевидно, что грунт тем пучинистее, чем больше в нем содержится воды.

    Наибольшее содержание ее наблюдается во всех глинистых грунтах. Здесь вода обволакивает мелкодисперсные пылевидные частицы, за счет чего они имеют достаточное сильное сцепление. Поверхностное натяжение воды, связанной с частицами, не дает свободно просачиваться ей в нижние пласты грунта.

    Песчаные грунты относятся к слабопучинистым.

    4. Учет пучинистости в закладке фундаментов

    Вспучивание грунта является серьезной проблемой при выборе и закладке фундамента. Способов решения этой проблемы несколько:

    1. Изменение состава грунта
    2. Внесение изменений в фундамент

    Первый способ самый радикальный. Если на вашем участке грунт подвержен сильному вспучиванию, то наиболее целесообразно вообще заменить его под будущим основанием дома. В результате вместо грунта со средними несущими характеристиками, мы можем использовать элементы крупнообломочного грунта.

    Отрывается котлован под фундамент, в который засыпается бутовый камень и крупный щебень. Мало того, что это более прочное основание для фундамента – вода в нем беспрепятственно опускается вниз и при замерзании грунт не способен существенно поднять огромную массу самого фундамента и дома, стоящего на нем.

    Этот способ, однако, очень затратный, и не всегда применять его целесообразно, если можно обойтись более оптимальными методами.

    Второй способ – закладывать фундамент на большую, чем обычно глубину. Она должна превышать глубину промерзания почвы. Эта величина зависит от климатических особенностей региона.

    В этом случае вертикальные нагрузки на фундамент со стороны вспучивания практически отсутствуют, но большое влияние оказывают боковые. Они достаточно велики, и могут существенно поднять дом при промерзании почвы. Для легких домов такой способ непригоден.

    Третий способ – дополнительное утепление грунта под фундамент. Он широко используется при строительстве легких домов, фундамент которых заглублен достаточно мелко. В этом случае после отрытия канав для укладки фундамента их прокладывают теплоизолирующим материалом. Это существенно увеличивает глубину промерзания грунта – в зависимости от толщины утеплительного слоя.

    Четвертый способ – отведение избыточной влаги от грунта под фундаментом. В этом случае по периметру фундамента отрывают дренажные каналы. Вода из грунта отводится через них в общий дренажный слив участка. Такой способ достаточно эффективен и менее затратен, чем перечисленные выше. Для отвода воды от атмосферных осадков вокруг фундамента обязательно нужно делать отмостку.

    Наконец, следует упомянуть еще один способ избавиться от влияние пучинистости – использовать фундамент на винтовых сваях. В этом случае нижняя поверхность дома вообще не касается земли, а вес его распределен по опорным несущим точкам. Даже подъем грунта не задевает основы дома. В то же время он не влияет практически и на поведение самих свай. Во-первых вертикальные нагрузки мизерны, так как сваи имеют очень малое основание по сравнению с монолитными слоями бетонных фундаментов. Во-вторых, прочный материал трубных свай успешно препятствует боковому давлению грунта и не разрушается, как может разрушиться бетон.

    5.  Заключение

    Степень пучинистости грунта нужно учитывать еще на стадии проектирования фундамента. Специалисты фирмы «К-ДОМ» окажут вам услуги в проведении изысканий свойств грунта на вашем участке и выполнят все работы по возведению фундамента, в том числе свайно-винтового. Все работы могут быть выполнены в отдельности и в рамках возведения домов под ключ.

    Защита растений от пучения зимой

    Если вы занимаетесь садоводством в холодном районе или даже там, где каждую зиму бывает несколько сильных морозов, вам, возможно, придется подумать о защите растений от морозного пучения. Морозное пучение часто происходит ранней весной или поздней осенью, когда обычно более низкие температуры и влажность почвы. Вздутие может произойти на любом типе почвы; однако такие почвы, как ил, суглинок и глина, более склонны к пучению из-за их способности удерживать больше влаги.

    Что такое Морозный Взрыв?

    Что такое морозное пучение? Морозное пучение возникает после того, как почва подверглась воздействию отрицательных температур и большого количества влаги. Давление, создаваемое чередующимися условиями замерзания и оттаивания, поднимает почву и растения вверх и из земли. Когда холодный воздух погружается в землю, он замораживает воду в почве, превращая ее в мелкие частицы льда. Эти частицы в конечном итоге объединяются, образуя слой льда.

    Когда дополнительная влага из более глубоких слоев почвы также подтягивается вверх и замерзает, лед расширяется, создавая избыточное давление как вниз, так и вверх. Давление вниз вызывает повреждение почвы, уплотняя ее.Уплотненная почва не обеспечивает достаточного притока воздуха или дренажа. Восходящее давление не только повреждает структуру почвы, но и создает морозное пучение, которое часто характеризуется глубокими трещинами по всей почве.

    Эти щели открывают доступ холодного воздуха к корням растений. В тяжелых случаях растения могут быть подняты или вырваны из окружающей почвы, где они высыхают и погибают от воздействия.

    Защита растений от заморозков

    Как вы защищаете свои растения от морозного пучения? Одним из наиболее эффективных способов предотвращения морозного пучения в саду является изоляция почвы мульчей, такой как сосновая кора или древесная щепа, или размещение вечнозеленых ветвей над садом. Это помогает смягчить колебания температуры и уменьшить промерзание.

    Еще один способ предотвратить морозное пучение — вычистить все возможные углубления. Лучшее время для этого — весна и осень, когда вы одновременно готовитесь к уборке в саду. Вы также должны внести в почву компост, чтобы еще больше улучшить дренаж почвы, что уменьшит вероятность вздутия. Хорошо дренированные почвы также быстрее прогреваются весной.

    Растения также следует выбирать с точки зрения их пригодности к холодным температурам, такие как лиственные деревья и кустарники, луковицы или многолетние растения, устойчивые к холоду.Незащищенная влажная мерзлая земля является одной из наиболее распространенных причин гибели садовых растений зимой из-за разрушения, вызванного морозным пучением.

    Не допустите, чтобы ваши растения стали жертвами морозного пучения. Потратьте дополнительное время, чтобы заранее изолировать свой сад; достаточно одного хорошего мороза, чтобы разрушить сад и всю тяжелую работу, которую вы вложили в него.

    ЗАМЕРЗАНИЕ И ПУЧЕНИЕ НАСЫЩЕННЫХ И НЕНАСЫЩЕННЫХ ПОЧВ

    АНАЛИЗ ПОВЕДЕНИЯ ГРАНИЦ РАЗДЕЛА ВОЗДУХ-ВОДА, ЛЕД-ВОДА И ВОЗДУХ-ЛЕД ПОКАЗЫВАЕТ, ЧТО КАЖУЩИЙСЯ УГОЛ КОНТАКТНОГО УГЛА МЕЖДУ ГРАНИЦЕЙ ВОЗДУХ-ЛЕД И СТЕНОЙ ГРУНТОВОЙ ПОРЫ ДОЛЖЕН БЫСТРО МЕНЯТЬСЯ ПРИ ИЗМЕНЕНИЯХ В ПОРЕ ДАВЛЕНИЕ ВОДЫ И ДАВЛЕНИЕ ЛЬДА.В ЭТОМ ДОКУМЕНТЕ ДАЕТСЯ ОЖИДАЕМАЯ ВЗАИМОСВЯЗЬ И ПОКАЗЫВАЕТСЯ, ЧТО ОХЛАЖДЕНИЕ ДОСТАТОЧНО СУХОЙ ПОЧВЫ С ЗАМЕРЗАНИЕМ, ВОЗНИКАЮЩИМ В ОДНОМ МЕСТЕ, ДОЛЖНО ВЫЗВАТЬ НЕКОТОРЫЕ ПОРЫ ВНЕЗАПНО ЗАПОЛНЯТЬСЯ ЛЕДОМ, ТАКИМ ОБРАЗОМ ИСЧАСЛЯЯ СОДЕРЖАНИЕ ВОДЫ В ОКРУЖАЮЩЕЙ ПОЧВЕ. ЭТОТ ВЫВОД СОГЛАСЕН С ДОСТУПНЫМИ ДАННЫМИ. ПРЕДПОЛАГАЕТСЯ, ЧТО ДАВЛЕНИЕ ЛЬДА НЕМНОГО БОЛЬШЕ АТМОСФЕРНОГО ДАВЛЕНИЯ КОГДА ПОРЫ ЗАПОЛНЯЮТСЯ. ОГРАНИЧЕННЫЕ ДАННЫЕ, ДОСТУПНЫЕ В ЛИТЕРАТУРЕ, УКАЗЫВАЮТ, ЧТО ДАННАЯ ВЛАЖНАЯ ПОЧВА МОЖЕТ ИЛИ НЕ МОЖЕТ ПУТИться; КОГДА ЭТО ПРОИСХОДИТ, ЛЕДЯНЫЕ ЛИНЗЫ ОБРАЗУЮТСЯ НА НЕКОТОРОМ РАССТОЯНИИ ЗА ФРОНТОМ ЗАМЕРЗАНИЯ.ДЛЯ ПОЯСНЕНИЯ ЭТОГО ПРЕДЛОЖЕНЫ ПОНЯТИЯ ПЕРВИЧНОГО И ВТОРИЧНОГО ПУЧЕНИЯ ДЛЯ НАСЫЩЕННЫХ ГРУНТОВ. ПЕРВИЧНОЕ ПУТИ ПРОИСХОДИТ, КОГДА ОСНОВАНИЕ РАСТУЩЕЙ ЛЕДЯНОЙ ЛИНЗЫ СОВПАДАЕТ С ПРЕДЕЛОМ ПРОМЕРЗАНИЯ, А СКОРОСТЬ ПУТИ ОГРАНИЧИВАЕТСЯ СКОРОСТЬЮ ТЕПЛООТДАЧИ. СОВЕРШЕНО, ЧТО ВТОРИЧНОЕ ПУТИ ПРОИСХОДИТ, КОГДА ЗАМЕРЗАНИЕ ПРОДОЛЖАЕТСЯ НИЖЕ НОМИНАЛЬНОГО ОСНОВАНИЯ (ВИДИМОЙ) ЛЕДЯНОЙ ЛИНЗЫ. ЛЕД В ЗАМЕРЗШИХ ПОРАХ МОЖЕТ ДВИЖАТЬСЯ ОТНОСИТЕЛЬНО ЧАСТИЦ, КАК НЕОТЪЕМЛЕМАЯ ЧАСТЬ РАСТУЩЕЙ ЛИНЗЫ. РЕШЕННАЯ МОДЕЛЬ ВТОРИЧНОГО ПУТИ ИСПОЛЬЗУЕТСЯ ДЛЯ ИЛЛЮСТРАЦИИ УВЕЛИЧЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ ЛЬДА ОТ ФРОНТА ЗАМЕРЗАНИЯ К ОСНОВАНИЮ ЛИНЗЫ, КОТОРОЕ ПРОИЗОЙДЕТ В ТОЧКЕ, ГДЕ ДАВЛЕНИЕ ЛЬДА РАВНО ДАВЛЕНИЮ НА ПОКРЫШКУ.УТВЕРЖДАЕТСЯ, ЧТО ВТОРИЧНОЕ ПУЧЕНИЕ ПРОИЗВОДИТ БОЛЬШЕЕ ДАВЛЕНИЕ ПУТИ, ЧЕМ ПЕРВИЧНОЕ, И ОБЪЯСНЯЕТ, ПОЧЕМУ ПРЕДЫДУЩИЕ ТЕОРИИ НЕДООЦЕНИВАЛИ МАКСИМАЛЬНОЕ ДАВЛЕНИЕ ПУПУСТИ НАСЫЩЕННОГО ГРУНТА. ПРИНИМАЕТСЯ, ЧТО ВСЕГДА, КОГДА ПРОИСХОДИТ ПУЧЕНИЕ ПРИ ОПУЩЕНИИ ФРОНТА ЗАМЕРЗАНИЯ ПО ПОЧВЕ, ПРОЦЕСС ДОЛЖЕН БЫТЬ ВТОРИЧНЫМ ПУЧЕНИЕМ. ПРЕДПОЛАГАЕТСЯ, ЧТО РАЗВИТИЕ ЗНАЧИТЕЛЬНЫХ ДАВЛЕНИЙ ПУЧАНИЯ НЕНАСЫЩЕННЫМИ ГРУНТАМИ ОБЫЧНО ВКЛЮЧАЕТ ВТОРИЧНОЕ ПУЧЕНИЕ И ЧТО РАЗВИВАЕМОЕ ДАВЛЕНИЕ БЫЛО МЕНЬШЕ, ЧЕМ РАЗВИВАЕТСЯ ТАКИМ ЖЕ НАСЫЩЕННЫМ ПОЧВОМ. /АВТОР/

    • URL-адрес записи:
    • Дополнительные примечания:
      • Распространение, размещение или копирование этого PDF-файла строго запрещено без письменного разрешения Совета по исследованиям в области транспорта Национальной академии наук. Если не указано иное, все материалы в этом PDF-файле защищены авторским правом Национальной академии наук. Авторское право © Национальная академия наук.Все права защищены.
    • Корпоративных авторов:

      Совет по исследованиям автомобильных дорог

      2101 Конституция-авеню, NW
      Вашингтон, округ Колумбия 20418
    • Авторов:
    • Конференция:
    • Дата публикации: 1972

    Информация о носителе

    Тема/Указатель Термины

    Информация о подаче

    • Регистрационный номер: 00238076
    • Тип записи: Публикация
    • Файлы: ТРИС, TRB
    • Дата создания: 23 февраля 1973 г. , 00:00

    Frost Action и Frost Heave

    Само пучение вызвано образованием ледяных линз в грунте под дорожным покрытием.При замерзании вода расширяется на 9% по объему. Размер ледяной линзы зависит от количества свободной воды, доступной в почве и на уровне грунтовых вод, а также от времени. Когда почва замерзает, свободная вода замерзает и расширяется. Однажды начавшись, ледяные линзы продолжают расти до тех пор, пока доступен источник свободной воды. Свободная вода мигрирует через почву к формирующейся ледяной линзе за счет капиллярного действия (сродни затеканию). Эта миграция воды может достигать 20 футов для некоторых восприимчивых к морозу почв.

    Образование ледяных линз и ледяных пучин

    Исключить подачу воды в грунт под тротуар практически невозможно. Однако хороший дренаж может частично уменьшить количество воды, доступной для питания ледяной линзы, и вызвать морозное пучение. Большая часть этой подачи воды снизу может быть отрезана комбинацией песчаных покрытий и водостоков из плитки.

    Некоторые почвы более подвержены образованию ледяных линз, чем другие.Илы или илисто-глинистые почвы считаются одними из наиболее восприимчивых к морозу. Ил, из-за чрезвычайно малого размера его частиц или градации, позволяет и способствует потоку воды за счет капиллярного действия через свои поры. Следовательно, илы поставляют воду, необходимую для формирования ледяных линз в зоне промерзания. Другие почвы, считающиеся восприимчивыми к морозам, включают мелкий песок, глинистый гравий и каменную муку. Умеренно морозоустойчивые почвы включают грязные пески и гравий, а также ледниковые пахоты.

    Единственными почвами, которые можно считать незамерзающими, являются очень чистые смеси песка и гравия. Эти почвы свободно дренируются самотеком и не создают капиллярного движения влаги.

    Морозное пучение чаще всего встречается в следующих местах:

    • Переходы от выемки к насыпи
    • Там, где канавы недостаточны или отсутствуют
    • Водопропускные трубы
    • Рядом с дорогами, перекрывающими придорожные канавы и/или собирающими воду
    • Везде, где происходит резкое изменение материала грунтового основания

    Не всякое морозное пучение вредно для дорожного покрытия. Равномерное вздымание, скорее всего, не будет заметно ни для глаз, ни для пассажиров транспортного средства. Кочек и неровностей нет, вся дорога вздымается равномерно, поэтому проблем с обслуживанием не возникает. Пучение разрушительно и неприятно только в фазе промерзания или промерзания, когда оно резко меняется, вызывая неравномерную поддержку дорожной одежды.

    Для предотвращения морозного пучения сильно восприимчивые грунты следует заменить или стабилизировать. Морозные пучины должны быть осушены плиточными стоками и/или канавы должны содержаться в чистоте и не иметь загромождений, препятствующих оттоку воды от дорожного покрытия.

    День — Защити свой дом от морозного пучения

    Низкие температуры могут вызвать ряд душевных страданий у домовладельцев, начиная от расходов на отопление в зимнее время и заканчивая лопнувшими трубами. Они также могут привести к проблеме, которую вы не заметите до весны: повреждения, вызванные морозным пучением.

    Морозные пучения возникают, когда вода в почве замерзает, что приводит к ее расширению и давлению на части вашего дома. Дебра Джадж Силбер, пишущая для Fine Homebuilding, говорит, что не только кристаллы льда расширятся, но и капиллярное действие и диффузия пара будут притягивать больше воды в холодную зону.Эта влага замерзает в ледяные линзы, которые оказывают восходящее давление на почву и все, что в нее встроено.

    Это движение почвы может повлиять на ваш дом несколькими способами. Polli Construction, компания из Южного Берлингтона, штат Вирджиния, говорит, что морозные пучения могут оказать достаточное давление на ваш дом, чтобы в стенах образовались трещины. Вы можете заметить, что ваши двери и окна заедают. Морозные пучения также могут повредить фундамент, привести к образованию выпуклостей или трещин на подъездной дорожке или поднять сваи настолько, что деформируется настил.

    Весенняя распутица может усугубить проблему. Зильбер говорит, что как только линзы льда растают, структурные компоненты снова уйдут в мягкую почву и могут быть смещены.

    Некоторые типы почв более склонны к морозному пучиниванию, чем другие. Polli Construction говорит, что глинистые почвы наиболее уязвимы для промерзания из-за более высокого содержания влаги. Erie Insurance, компания из Эри, штат Пенсильвания, говорит, что суглинистые и илистые почвы также имеют тенденцию промерзать зимой. Песчаные почвы менее склонны к образованию морозных пучин, но все же могут промерзнуть, если уровень грунтовых вод поднимется достаточно высоко.

    Строения, построенные в районах с холодными зимами, обычно уходят достаточно глубоко в почву, чтобы избежать повреждений от мороза. Марк Уоллес, пишущий для ресурса бетонной промышленности Concrete Construction, говорит, что отапливаемые здания также менее подвержены воздействию морозного пучения, поскольку часть тепла теряется в почве вокруг них.

    Если вы испытываете проблемы, вызванные морозным пучением, вам может понадобиться укрепить фундамент. Erie Insurance говорит, что для укрепления фундамента и выдерживания веса дома могут понадобиться спиральные опоры и стеновые анкеры.

    Polli Construction говорит, что хороший фундамент должен иметь прочное основание, по крайней мере, в два раза шире, чем стены, которые он поддерживает, а также арматуру, чтобы сохранить стену неповрежденной в случае растрескивания. Он также должен простираться дальше от поверхности, чем вероятно проникновение низких температур.

    Одним из эффективных способов предотвращения образования морозных пучин является обеспечение того, чтобы почва вокруг вашего дома не удерживала слишком много воды. От фундамента должен быть достаточный уклон, чтобы вода могла стекать, а водосточные трубы также должны отводить воду от дома.В некоторых жилых домах можно использовать дренажную систему по периметру фундамента.

    Подъездные пути, террасы и сваи настила с большей вероятностью, чем фундаменты, пострадают от морозного пучения, поскольку маловероятно, что рядом с ними есть источники тепла, которые могут удерживать влагу от замерзания рядом с ними. Рубен Зальцман, жилищный инспектор из Миннесоты, пишущий для сообщества недвижимости ActiveRain, говорит, что для предотвращения этой проблемы в сваях, как правило, используются бетонные основания. Тем не менее, эти основания все еще могут быть смещены, если замерзающая вода и почва могут прилипнуть к ним.

    Фундаменты в форме колокола лучше противостоят давлению морозного пучения, но также могут сломаться, если подвергнуть их слишком большой нагрузке. Рукава или изоляция могут помочь предотвратить захват свай морозным пучением. Зильбер говорит, что вы также можете использовать гравий для обратной засыпки фундамента, чтобы улучшить дренаж.

    Чтобы свести к минимуму вероятность повреждения подъездных дорог и внутренних двориков морозным пучением, вы можете предусмотреть капиллярный разрыв. Этот механизм предотвратит поглощение большего количества воды в области промерзания почвы, тем самым уменьшив силу морозного пучения.

    Еще один вариант борьбы с морозным пучением – изменение или даже замена почвы. Erie Insurance говорит, что полимеры можно вводить в почву, чтобы стабилизировать ее и предотвратить ее перенасыщение. Вы также можете заменить почву на тип, который менее склонен к развитию морозных пучин.

    Почему в моем саду случаются морозы?

    Мелани Мэтисон
    Гуру садоводства

    Морозное пучение происходит, когда почва, например, садовая, подвергается постоянному замораживанию и оттаиванию.Давление, создаваемое чередующимся замораживанием и оттаиванием, поднимает почву и создает в ней карманы. Если это происходит неоднократно, вскоре почва будет подниматься вверх из земли, иногда увлекая за собой растения. В результате остаются горбы почвы и, возможно, растения, лежащие на поверхности почвы, с открытыми корнями. Очевидно, что это может нанести дополнительный ущерб как растениям, так и почве.
    Для возникновения морозного пучения холодный воздух должен мигрировать через слои почвы там, где глубоко под поверхностью находится участок более теплой почвы и много влаги в почве.Чаще всего это происходит в нашем регионе при неполном насыщении почв водой перед промерзанием в зимнее время. Это также может произойти, когда мы получаем толстый слой изолирующего снега по земле в начале зимы, прежде чем у нас будут постоянные отрицательные температуры, которые полностью заморозят землю. Если в начале зимы мороз проникает в землю глубоко и равномерно, то морозного пучения обычно не бывает.
    Когда почва не полностью промерзла и под ее поверхностью находятся карманы с воздухом, холодный воздух может проникнуть в землю.Когда это происходит, любые частицы влаги замерзают, образуя частицы льда в почве. Эти частицы собираются вместе, образуя слой льда, называемый ледяной линзой, вдоль передней кромки зоны промерзания. Дополнительная влага также вытягивается вверх из более глубоких слоев почвы, высушивая (высушивая) почву под ней. Эта восходящая влага замерзает, еще больше расширяя ледяную линзу и создавая большое давление как вверх, так и вниз.
    Нисходящее давление повреждает почву, уплотняя ее, в то время как восходящее давление создает морозное пучение, которое мы видим в саду, тем самым повреждая структуру почвы, разрушая почвенные связи, уменьшая аэрацию почвы и создавая плохой дренаж.Почва вокруг холма часто имеет глубокие трещины, из-за которых корни растений подвергаются смертельному холоду. Наихудший ущерб возникает, когда корни растений вырываются из почвы, потому что без защиты почвы открытые корни быстро высыхают и умирают в холодном воздухе.
    Морозное пучение чаще всего происходит ранней весной, а иногда и поздней осенью, когда температура колеблется между сезонно низкой и не по сезону теплой в течение очень коротких периодов. Эффективным методом предотвращения морозного пучения является теплоизоляция почвы.Изоляция почвы помогает смягчить колебания температуры и уменьшить быстрое оттаивание земли весной. Обычно сильный снежный покров обеспечивает достаточную изоляцию для зимующих растений. Садоводы, которые круглый год мульчируют почву мульчей, например, сосновой корой или щепой, часто не имеют проблем с морозным пучением, особенно зимой со средними снегопадами и средними температурами. Для растений, особо восприимчивых к морозному пучининию, таких как игольчатый цветок (скабиоза), коралловые колокольчики (гейхера), шаста маргаритка (левкантема), покрывающий цветок (гайлардия), слоновьи уши (баргения), кореопсис (кореопсис), армерия ), садовые мамочки (хризантемы) и расписные маргаритки (танацетумы), вы должны добавить дополнительную защиту слоем толстой мульчи, которую вы наносите только на зимний сезон. Вы всегда удаляете этот слой мульчи весной, когда опасность заморозков миновала. Солома является отличной мульчей для этой цели, так как обладает отличными изоляционными свойствами и относительно легко убирается весной. Вы хотите использовать солому, которая была обработана как можно меньшим количеством сорняков, чтобы в следующем году у вас не было нежелательных растений. Лучшая солома для сада — это льняная солома, надеюсь, у вас есть ее источник где-нибудь в округе. Следующим лучшим видом мульчи на зиму являются осенние листья.Также можно использовать сосновые ветки, мульчу из коры или древесную стружку.
    Еще один способ предотвратить пучение от мороза — вычистить любые углубления в саду, которые могут присутствовать. Морозные пучения, как правило, начинаются в углублениях в почве, потому что они удерживают больше влаги на поверхности почвы и задерживают карманы более холодного воздуха. .Хорошее время для выравнивания этих пятен – весной и осенью, когда вы готовитесь и убираете сад. Вы также должны внести в почву компост, чтобы еще больше улучшить дренаж почвы, что также уменьшит вероятность вздутия.Хорошо дренированные почвы также быстрее прогреваются весной. Растения также следует выбирать с точки зрения их пригодности к холодным температурам, например, лиственные деревья и кустарники, луковицы или многолетники, устойчивые к холоду.
    И последний совет: рекомендуется избегать посадки многолетников (особенно из этого списка) в самом конце вегетационного периода (с середины до конца октября в нашем регионе), так как у некоторых многолетников, посаженных осенью, не будет достаточно времени, чтобы создать корневую систему, которая противостоять расширению и сжатию наших почв.Вот почему посаженные осенью садовые мамы часто не переживают зиму, а медленно укореняющиеся весенние луковицы вылезают из своих нор.

    Посев в морозные волны


    A крупный план морозных пучин

    Обычным зимним зрелищем в большинстве регионов с холодным умеренным климатом являются морозные пучения; участки водонасыщенного грунта, поднятые из-за промерзания.

    Морозное пучение обычно считается нежелательной динамикой, поскольку свидетельствует о недостатке органического материала или мульчи, способных защитить почву (и ее микрообитателей) от промерзания.

    Однако на деградированных и уплотненных участках морозные пучения действительно представляют собой прекрасную возможность для создания растительности, которая в конечном итоге может защищать и питать почвенную жизнь.

    Кроме того, в самые холодные зимы морозное пучение может происходить повсюду в лесу, независимо от того, сколько присутствует гумуса.

    Поскольку такие случаи глубокой заморозки случаются нечасто, они, вероятно, в конечном итоге приносят пользу лесу. Особенно в районах с тяжелыми глинистыми почвами, которые могут легко стать анаэробными и уплотняться в результате естественного процесса оседания почвы.

    Морозные пучения аэрируют верхний слой почвы и могут смешивать слои почвы A и B, оживляя почвенные организмы, давая им сырой подпочвенный материал для работы.

    Посев в морозные пучины — простое дело, однако время может быть критическим компонентом успеха, поскольку морозные пучины, как правило, являются изолированными событиями, вызванными длительными похолоданиями.

    Вздутия не всегда постоянно присутствуют, они могут образовываться ночью и исчезать в теплое солнечное время.

    Морозные пучения бывают разной глубины. Хотя было бы чрезвычайно утомительно измерять каждое поднятие, вы можете примерно сказать, насколько они глубоки, по степени, до которой они поднялись вверх.

    Чем больше они поднялись вверх, тем больше вероятность того, что они опустятся глубоко в почву.


    Молодые травы, посеянные в неглубокие морозные пучения



    Гледичия, посеянная в глубокий мороз
    всходы в конце зимы, после
    стратификации горячей водой

    В зависимости от глубины заделки ваших семян, может быть целесообразно зарезервировать более крупные и глубоко засаженные семена для более глубоких циклов морозного пучения.

    И наоборот, ожидание более неглубоких циклов морозного пучения для более мелких семян, посаженных неглубоко, может существенно повлиять на укоренение.

    Для тех, кто засевает в эфир, засев в морозные пучины ничем не отличается. Найдите места, где почва открыта, и бросьте семена.

    Когда почва оттает и ее температура повысится до приемлемого уровня, морозные пучения рухнут, покрывая семена и обеспечивая необходимый контакт с влажной почвой для начала прорастания.

    Практический пример:

    Я успешно проращивал растения из семян, посеянных в морозные пучения, во многих случаях и во многих условиях. Территория на территории Уиндвордского образовательного и исследовательского центра (называемая садом Северной Умбрии) исторически использовалась в качестве лесозаготовительной площадки. Весь верхний слой почвы и растительность были соскоблены с участка, а системное уплотнение превратило его в бесплодный лунный ландшафт.

    В течение последних трех лет на этом участке площадью 2 акра проводились интенсивные работы по восстановлению, и посев в условиях заморозков был одним из первых и основных механизмов для закладки первоначальных бобовых культур.

    Я также расширил практику посева в морозные пучения и начал посев инокулированной люцерны и белого клевера, а также глубоко укоренившихся разнотравных культур, таких как коровяк обыкновенный ( Verbascum thapsus ), щавель курчавый ( Rumex crispus ), репа кормовая ( Brassica rapa ), одуванчик ( Taraxacum officinale ) и цикорий ( Cichorium intybus ) семена в морозные пучины на полосе каменистой, почти голой дубовой саванны площадью около 20 акров в рамках подготовки к использованию этой системы в качестве система выпаса/кормового загона.


    Второй весенний сезон преимущественно люцерны

    Я обнаружил, что большинство растений терпимо относятся к этому способу посева. Тем не менее, каждому растению нужны немного разные условия для прорастания, и многие из них менее успешны, чем другие.

    Тяжелые семена, такие как люцерна, клевер и репа, похоже, хорошо реагируют на этот метод, так как их семена хорошо подпрыгивают и падают в отверстия.

    Легкие, пушистые семена, такие как одуванчик, курчавый щавель и цикорий, как правило, трудно попасть внутрь камыша — вместо этого они прилипают к земле или уплывают.Таким образом, успех с этими видами был не таким хорошим.

    Коровяк

    , с его крошечными семенами, должен быть высеян неглубоко, и большинство морозных пучин, как правило, слишком глубокие для того, чтобы он хорошо пророс.

    Я еще не пробовал травы, но полагаю, что большинство из них будут действовать так же, как растения с тяжелыми семенами.

    Эффективность этого метода поразительна и является прекрасным примером того, как выполнение относительно небольшого объема работы в нужное время может привести к быстрому улучшению.

    Я надеюсь, что другие поделятся своим опытом использования этого метода, и им будет предложено опробовать его в различных холодных климатических условиях и определить его эффективность в более широком наборе условий.

    Помогите вашему дому восстановиться после мороза

    Морозное пучение возникает, когда под землей образуется лед. По мере того как мерзлый грунт переключается между режимами замерзания и оттаивания, это может привести к смещению самого фундамента вашего дома, поскольку объем мерзлого грунта примерно на 10 процентов больше, чем у сухого грунта.Это может привести к серьезному структурному повреждению вашего фундамента.

    Такого нет нигде, и он твой, так что не забудь его защитить. Давай поговорим.

    Морозное пучение может произойти в любом месте с низкими температурами. Тем не менее, чаще всего это происходит, когда источник воды впадает в плохо дренированную или восприимчивую к морозу почву, такую ​​​​как суглинки и илы. (Вообще, определить, есть ли у вас такие почвы, можно на ощупь.Суглинки рыхлые и образуют шар в вашей руке, который рассыпается, когда вы его ткнете. Ил состоит из мелких частиц, которые во влажном состоянии кажутся скользкими и липкими; они также не пропускают воду, поэтому во время дождя на них часто образуются лужи. )

    Трещины в стенах — явный признак морозного пучения. Трещины чаще всего встречаются на внутренних стенах, но они также могут возникать и на наружных стенах. Другими признаками морозного пучения могут быть трещины, наклон или смещение бетонных плит перекрытий.

    Если вы заметили какой-либо из этих признаков, вам следует обратиться к специалисту по ремонту фундамента.Некоторые из долгосрочных шагов, которые они могут предпринять, чтобы помочь вашему дому восстановиться после морозного пучения после устранения любых источников воды, включают:

    • Водосточные системы Hydraway:  Они отводят воду от вашего фундамента. Во многом они похожи на французские водостоки, но производители часто заявляют, что они менее подвержены засорению, чем французские водостоки.
    • Винтовые опоры:  Они действуют как валы, несущие вес вашего дома.
    • Спиральные стеновые анкеры:  Они будут постоянно укреплять фундамент.
    • Стабилизация почвы:  Этот процесс включает в себя введение полимеров в почву, чтобы она противостояла проникновению воды.
    • Замена грунта:  Обычно это включает замену бедной почвы насыпным песком (смесь песка, грязи и глины, которая хорошо уплотняется) до глубины промерзания (это зависит от того, где вы живете).

    Вздымание также может быть вызвано корнями деревьев или давлением близлежащих зданий. Чтобы узнать, что наносит ущерб вашему дому, обязательно свяжитесь с сертифицированным подрядчиком фундамента.

    Обратитесь к представителю ERIE, чтобы убедиться, что ваш дом защищен, а также все, что находится внутри (и снаружи).

    Этот рассказ был впервые опубликован в 2014 году.

    .