Пучение грунта – увеличение объема при превращении внутренней влаги в лед. При показаниях температур ниже нуля, грунт начинает расширяться. Этот показатель зависит от объема воды, которой пропитан грунт.
Чем он выше, тем больше степень расширения. Этот процесс объясняется разной удельной плотностью льда и воды. При этом, пучение всегда имеет направление вверх, что вызывает «выталкивание» фундамента.
В то время как гравелистые, крупнообломочные или песчаные грунты впитывают воду очень незначительно, суглинки, глины, супеси и некоторые другие втягивают большое количество влаги.
Соответственно, первый тип практически не подвержен пучению, а второй расширяется значительно, вызывая деформации фундаментов и строений.
Степень пучения определяют следующие факторы:
- уровень и глубина вод в почве;
- уровень промерзания при минусовых температурах.
Суммируя эти два факта, следует знать, что, если показатели уровня вод и глубины высокие, то верхние слои почвы будут пропитаны водой, что увеличит пучение.
Разные виды грунтового пучения
Рассмотрим основные виды грутового пучения.
Вертикальное
Движение идет снизу вверх, вызывая «выталкивание» основания. Если подошва основания устроена в слое замерзшей почвы, то фундамент будет подвергаться вертикальному пучению. Если же она расположена ниже отметки промерзания – угроза пучения отсутствует.
Касательное
Ввиду возникновения трения расширяемого грунта о стенки основания происходит выталкивание фундамента. Однако величина касательного морозного пучения существенно меньше, чем по вертикали.
Проблема возникает, когда речь идет о легких деревянных или каркасных домах. Вес облегченных сооружений не может компенсировать силы выталкивания.
Зимнее пучение почвы и уменьшение объема в весеннее время вызывают проседания почвы, фундамента над ним и всего сооружения. Следовательно, возможны разрушения и трещины.
Виды оснований на грунтах, подверженных морозному пучению
Надежность основания на этих почвах в большей степени зависит от способности сохранять устойчивость под воздействием второго типа пучения (по касательной).
Это особенно важно для облегченных небольших домов.
Если тяжелые конструкции возводятся ниже уровня сезонного промерзания почвы и сопротивляются своей массой касательным силам пучения, то для устройства фундаментов маленьких зданий необходимо тщательно подбирать нужный тип фундамента.
Это могут быть:
- «плавающий»–монолитная плита/мелкозаглубленный ленточный;
- ленточный – закладывается ниже точки промерзания;
- столбчатый;
- свайный.
Устройство монолитной плиты
Это основание рассматривают как незаглубленный тип фундамента. Его устраивают на пучинистых грунтах в следующих случаях.
- При строительстве тяжелых кирпичных домов, когда вес постройки уравновешивает нагрузки, направленные на выталкивание, и придает дополнительную устойчивость.
- Когда нужно использовать «плавающую» особенность плиты: при возведении домов с низким весом.
Монолитную плиту называют плавающей конструкцией из-за способности опускаться и приподниматься вместе с изменениями грунта. Из-за того, что земля под домом промерзает неодинаково, образуется перепад плоскости при проседании, который может достигать 10 см. и более.
Поэтому данный вид основания подразумевает особые требования к устойчивости на изгиб. Для этого применяется усиленное армирование и создание более толстой плиты.
При закладке плиты на низкоплотных и просадочных почвах ее утепляют десяти сантиметровым слоем ЭППС. Применение утеплителя и слоя песчаной подсыпки до 0, 5 м обеспечат равномерность промерзания земли под всей площадью здания. Следовательно, не будет образовываться яма в середине плиты.
Большая площадь опоры существенно снизит удельные нагрузки на грунт.
- Устройство плитного фундамента под частное домовладение разумно при слабой несущей способности грунтов на участке строительства.
Однако усиленное армирование и большие расходы на заливку бетона делают плитный тип фундамента самым дорогостоящим. Особенно это касается возведения частных жилых коттеджей.
Применение ленточного типа на пучинистых грунтах
В пучинистых почвах закладываются глубокие монолитные ленты. Из-за неравномерной нагрузки возникает возможность разрыв верхнего и нижнего поясов фундамента. По этой причине на таких почвах не используются сборные конструкции.
При наличии пучения обязательно выполняется армирование основания.
Это обеспечит необходимую жесткость и защитит от вредных и неравномерных изменений.
При возведении небольших домов из относительно легких панелей и дерева, когда вес постройки незначительный, его вес не сможет уравновесить касательные пучения (даже если опора находится ниже уровня промерзания).
В этом случае можно строить ленту с расширенной подошвой. Такая конструкция будет успешно препятствовать выталкиванию касательными нагрузками.
Что может препятствовать касательному воздействию пучения
Устройство монолитного железобетонного основания (не сборной конструкции).
- Подсыпка песком дна траншеи. Более широкий слой сможет максимально уменьшить влияние касательных сил пучения грунтов.
- Максимальное глубокое заложение подошвы фундамента. Цель этого мероприятия – увеличить вес дома до степени, когда общая масса превзойдет воздействие пучения.
- Выполнение нижней части фундамента в виде анкера, то есть расширение его внизу: тогда силы пучения будут направляться вниз.
- Повышение уровня строительной площадки, что приведет к снижению глубины промерзания грунта под домом. Для этого выполняется подсыпка песка крупной фракции.
- Подготовка дренажных траншей, особенно при высоком уровне воды в почве.
- Утепление фундамента.
Свайный тип фундамента
Представляется, что свайный тип оснований – самый удачный вариант фундамента на пучинистых грунтах. Все подготовительные работы и прочие мероприятия не всегда решают вопрос пучения. Кроме того, они достаточно затратны. Касательные силы практически не воздействуют на поверхность свай.
Сваи погружаются от 5 до 12 метров, а в случае строительства высотных объектов, применяются наращиваемые конструкции до 24 метров. Это значительно глубже, чем уровень промерзания почв.
Опоры такого основания переносят нагрузку на слой глубоко залегающего несжимаемого грунта. Таким образом, здания на сваях могут возводиться при любой насыщенности грунтовой влагой, при которой невозможно устройство ленточного фундамента.
При возведении свайных конструкций с ростверком на пучинистых грунтах, обвязка свай выполняется висячей – на высоте около 40 сантиметров над уровнем земли. Ростверк нельзя укладывать на грунт: при возникновении расширения, его может оторвать от опорных элементов.
