Выберите страну
Россия
Украина
Белоруссия
Казахстан
Строительные и отделочные материалы, товары для дома
Товары и услуги
Компании
Объявления
Категории

Пучинистость грунтов

Определение пучинистости

Пучинистоть — это свойство грунта изменяться в объеме из-за замерзания и размораживания содержащейся в нём воды. При замерзании воды объем почвы увеличивается, так как это может произойти только за счет «выпучивания» почвы вверх (больше ей расширяться некуда, снизу и сбоку действуют силы сопротивления), то под пучинистостью почти всегда понимают сезонные подъёмы и опускания грунта. Также можно встретить такое определение пучинистости как "морозная пучинистость", это синонимы.

В чём опасность пучинистых грунтов?

Поднимаясь, замёрзший грунт оказывает неравномерное давление на фундамент, буквально выталкивая его из-земли. Именно неравномерное выдавливание (где-то почву «пучит» сильнее, где-то слабее) приводит к перекосу и разрушению фундамента.

Разрушение стены здания из-за воздействия сил морозного пучения
Разрушение фундамента забора из-за воздействия сил морозного пучения.
Трещина в кирпичной стене в результате подъёма почвы от морозного пучения
Трещина в кирпичной стене в результате подъёма почвы от морозного пучения.
Трещина в ленточном фундаменте дома, образовавшаяся от вспучивания грунта зимой
Трещина в ленточном фундаменте дома, образовавшаяся от вспучивания грунта зимой.

Мнение эксперта

Антон Медведев Эксперт-строитель
Антон Медведев

Важно понимать, что вертикально-направленное пучение — это следствие расширения грунта во всех направлениях, ведь замерзшая вода расширяется во всех направлениях, а не только вверх. Таким образом видимое нами выпучивание вверх происходит только потому, что почве при морозах просто некуда расширяться вниз и в стороны.

Что это значит для строителя? То, что надо помнить: почва давит на фундамент не только снизу вверх, но и в горизонтальном направлении. Например, если обустроить яму для скважины и укрепить её стены досками (это пример, понятно, что вряд ли кто в трезвом уме будет так делать), то силы пучения не выдавят доски на поверхность, а переломают их внутри ямы. В случае фундамента — это те повреждения, которые чаще всего невозможно увидеть! Вы не сможете заглянуть под землю, чтобы проверить состояние фундамента, его потребуется шурфить, а это трудоёмкий процесс.

На видео показаны: горизонтальное и вертикальное действие сил пучения грунта
Далее рассмотрим виды пучинистости, разберёмся как её определить и как (а главное, какой ценой) эту проблему можно решить.

Степень пучинистости грунта по ГОСТ

Землю «пучит» из-за воды, меняющей своё агрегатное состояние с жидкого на твёрдое. Поэтому в первую очередь надо понимать, что пучинистый грунт - это тот грунт, который задерживает в себе воду, иными словами, обладает низкими фильтрационными свойствами. Камни, песок, насыпные (хрящеватые) почвы воду не задерживают, она спокойно протекает через них. Глина, пылеватые песчаные почвы, смесь глины и песка (суспесь, суглинок) - удерживают воду хорошо, поэтому подвержены сильному расширению при образовании льда.

Запомним, что пучинистость связана со способностью почвой задерживать влагу. Именно эта способность и определяет классификацию по степени пучинистости грунтов.

Документы

Подробнее об определении степени пучинистости, ссылка на ГОСТ

Здесь представлен упрощённый вариант классификации. Вот полный документ - ГОСТ 25100-2011 Грунты Классификация В нём аж 45 страниц с формулами и расчетами :)

Cтепени пучинистости

Непучинистый
степень пучинистости до 1%
Горные породы, крупный песок и прочие грунты, содержащие крупные, не впитывающие влагу камни.
Слабопучинистый
степень пучинистости от 1% до 3.5%
Мелкий песок, каменистые и песчаные породы с небольшим содержанием глины.
Среднепучинистый
степень пучинистости от 3.5% до 7%
Глинистые почвы, мелкие и пылеватые пески. Содержание глины — более 30% от всей массы.
Сильнопучинистый
степень пучинистости от 7% до 10%
Глина, мелкий песок, мелкий песок с высоким содержанием глины.
Чрезмернопучинистый
степень пучинистости более 10%
Плывуны, насыщенные водой почвы, например, в заболоченных районах, на берегах водоёмов.

В этой таблице под степенью пучинистости надо понимать объёмную деформацию грунта. То есть за сезон среднепучинистый грунт может изменять свой объём на 3.5 - 7 процентов.

Естественно, на пучинистость влияет не только состав почвы, но и высота грунтовых вод. Прошу взглянуть на следующую таблицу.

Определение пучинистости для разной глубины грунтовых вод

мелкий песокпылеватый песоксуспесьсуглинокглина
Сильнопучинистый--глубина до 0.5 мглубина до 1 мглубина до 1.5 м
Среднепучинистый-глубина до 0.5 мглубина от 0.5 до 1 мглубина от 1 до 1.5 мглубина от 1.5 до 2 м
Слабопучинистыйглубина до 0.5 мглубина от 0.5 до 1 мглубина от 1 до 1.5 мглубина от 1.5 до 2.5 мглубина от 2 до 3 м
Непучинистыйглубина от 0.5 мглубина от 1 мглубина от 1.5 мглубина от 2.5 мглубина от 3 м

Понимать таблицу следует так. Если у Вас на участке суглинок, а грунтовые воды находятся менее чем в метре от глубины промерзания, то почву относят к сильнопучинистой, а если от глубины промерзания до грунтовых вод более чем 2.5 метра, то к непучинистой. Если же у Вас песчаный грунт, а как мы видим по таблице пучинистость песка очень мала, то даже при очень высоком расположении грунтовых вод (менее полуметра) можно будет говорить о том, что у Вас слабопучинистый грунт.

В наше время есть способы справиться с любой пучинистостью, но какой-то универсальной (и в тоже время доступной по деньгам) технологии нет. Поэтому тип почвы на Вашем участке узнать надо обязательно.

Как определить тип грунта на Вашем участке

Способ 1. Визуальный.

Формально такого способа конечно нет. Но если Вы просто осмотрите землю на своём участке, то легко определите крупный песок, каменистую почву, скальную породу... То есть непучинистые грунты можно определить «на глазок». В этом случае дальнейшие изыскания излишни.

Непучинистый грунт
Каменистая земля, визуально можно определить, что это точно непучинистый грунт.

Способ 2. Осмотр рядом стоящих построек.

Ситуация, когда строительство ведется в местах, где рядом ещё ничего не построено, встречается довольно редко. Собираетесь строить дом — первым делом посмотрите, какие технологии строительства и стройматериалы использовались в соседних постройках. Поговорите с соседями, узнайте, что тут за земля и не было ли с ней каких-то проблем. Соседи, конечно, не выдадут результаты геогидрологической экспертизы, но подскажут Вам уже готовые технологии строительства, проверенные годами в Вашей местности. В конце концов, это именно то, что Вам нужно.

Визуальное различие фундаментов разных типов
Фундаменты легко отличить визуально. На иллюстрации (слева на право): фундамент на винтовых сваях, ленточный фундамент, столбчатый фундамент. источники: izburg-md.ru, zen.yandex.ru, realdom.moscow

Способ 3. Шурф грунтового основания.

Шурф — это просто глубокая яма для исследования грунта. Технология исследования грунта следующая:

  1. Узнаём глубину промерзания грунта в Вашей местности.
  2. Выкапываем ямку (шурф) глубиной на 300-500 мм ниже глубины промерзания.
  3. Берём кусок грунта со стены шурфа в самом низу, мочим его водой и смотрим, как он себя ведёт... Вести он себя может следующим образом:
    • как песок: вся вода быстро вытекает, ком грунта рассыпается — это признак не пучинистого грунта;
    • как глина: удерживает воду, становится пластичным, ком грунта не рассыпается на части - в этом случае у Вас пучинистый грунт.
  4. Через пару дней навещаем шурф и смотрим, не появилась ли на дне грунтовая вода. Разумеется, что в эти пару погода должна быть без осадков. Появление воды на дне шурфа говорит о высоком уровне грунтовых вод, то есть ближайший горизонт воды расположен слишком близко..
  5. Если вода в шурфе не появилась - это очень хорошо. В этом случае проводим последнюю проверку: заливаем воду в шурф и смотрим, как она будет уходить. Если вода уходит быстро, до того как в ней успела осесть муть — это хорошо, значит грунт не задерживает воду. Если муть в воде успевает отстояться, и вода стоит часами - скорее всего на глубине ниже промерзания имеется водоупорный слой (чаще всего глина), а это явный признак пучинистой почвы.
Вода в фундаменте и шурфе грунта
Вода стоит и не уходит в почву в траншее фундамента и шурфе грунта - это явный признак проблемных, пучинистых грунтов. источник фото с шурфом: sground.ru

Способ 4. Обратитесь к профессионалам.

Здесь есть важный нюанс. Если Вы строите не своими руками, а заказываете работы у подрядчика — желательно всё организовать так, чтобы и исследование грунта, и собственно постройку производила одна команда. В этом случае, при возникновении проблем, строители не смогут переложить ответственность на других или на Вас. Убедитесь, что Ваша строительная бригада - профессионалы, имеющие необходимый опыт, инжереное образование и нужные знания о грунтах и нюансах работы с ними — будьте бдительны.

Профессиональные строители уже идут к Вам!
Профессиональные строители уже идут к Вам ;)

Что делать, если у Вас пучинистый грунт?

Если предполагается вести строительство на пучинистом грунте, можно применить одну из следующих технологий:

Ниже рассмотрим эти технологии подробнее, но сначала важно отметить, что универсальными советами для нивелирования эффектов пучинистости будут:

  1. Строительство более габаритного здания — чем больше площадь здания, тем меньше давление на единицу площади грунта при той же массе конструкции. То есть чем больше строение, тем лучше распределяется неравномерное давление пучинистого грунта, и тем меньше разрушений фундамента это может вызвать.
  2. Строительство более тяжёлой конструкции. Чем выше масса постройки, тем сложнее силам пучения её деформировать.
Габаритный (широкий) и тяжёлый фундаменты нивелируют действие сил пучинистости. На видео показано - чем фундамент больше и тяжелее фундамент тем лучше, тем сильнее фундамент будет сопротивляться пучению почвы.
  1. Так как пучинистость по сути есть расширение воды при замерзании — заглубление фундамента ниже глубины промерзания (то есть глубины, ниже которой вода никогда не переходит в лёд) поможет нивелировать вертикальное давление пучения (выдавливание фундамента из земли). Но при этом горизонтально-направленное давление всё равно остаётся, имейте это в виду. Также рекомендуют, например, при установки сборного фундамента из фундаментных блоков (ФБС) использовать фундаментные подушки, а при заливке буронабивных свай, делать их расширяющимися книзу (как сваи ТИСЭ). Это позволит избежать выталкивания фундаментной конструкции силами пучения.
  2. Влага в грунт попадает как из подземных вод, так и с дождём и снегом. И если над грунтовыми водами мы не властны, то от дождя и снега поможет отмостка и системы водоотведения. Отмостка защищает фундамент от атмосферной влаги. Я рекомендую делать отмостку не менее метра шириной.
Заливка отмостки бетоном, на фото видно армирование отмостки и приёмные трубы ливневой канализации
Заливка отмостки бетоном, на фото видно армирование отмостки и приёмные трубы ливневой канализации.

Переходим (наконец-то) к технологиям устранения пучинистости.

Способ 1. Дренаж

Устройство дренажа для устранения воздействия сил пучения
Схема устройства дренажной системы. На схеме:
  1. Подушка под зданием и отсыпка по периметру вдоль фундамента. Выполняется из крупного песка или щебня
  2. Обсыпка дренажной трубы и подушка под отмостку
  3. Геотекстиль
  4. Гидроизоляция фундамента
  5. ЭППС (экструдированный пенополистирол) для утепления фундамента
  6. Дренажная труба в геофильтре (геотекстиле)
  7. Ливнёвка (ливневая канализация)
  8. Отмостка
  1. Формируется канава вдоль всего фундамента ниже глубины промерзания. Важно понимать, что если Вы строите дом «с нуля», то конечно рыть канаву не надо. Для ленточного фундамента, например, просто надо сделать котлован шире и установить опалубку под заливку фундамента на расстоянии от внешней стены ямы.
  2. Заливается фундамент, после снятия опалубки проводится его гидроизоляция.
Нанесение битумной мастики на фундамент, облицованный термокерамическими блоками
Гидроизоляция битумной мастикой подземной части фундамента дома.
Фото стены ленточного фундамента глубокого залегания с выполненной гидроизоляцией
Фото стены ленточного фундамента глубокого залегания с выполненной гидроизоляцией.
Гидроизолирование стены фундамента битумной мастикой. Важно работать в перчатках потому, что битум трудно отмывается с рук.
Гидроизолирование стены фундамента битумной мастикой. Важно работать в перчатках потому, что битум трудно отмывается с рук.
  1. На дно ямы засыпается щебень.
  2. На щебень укладывается дренажная труба с геофильтром или просто канализационная труба для внешних работ (такие трубы обычно оранжевого цвета), в которой каждые 10 см по бокам делаются отверстия диаметром 5 - 10 мм, чтобы внутрь неё попадала вода. Если не использовать трубу с геофильтром, то чтобы избежать попадания земли и корней растений в дренажные отверстия. Труба обсыпается гравием и обматывается в два слоя геотекстилем.
    Труба укладывается с уклоном не менее 1 сантиметра на 1 метр по всей длине и выводится в специальный колодец для сбора дренажной воды (дренажный колодец), располагающийся в удалении от дома.
Схема дренажной трубы в рукаве из геотекстиля
Дренажная труба с геофильтром

Примечание

На заметку: полив дренажной водой

Воду из дренажного колодца хорошо использовать для полива — она проходит фильтрацию почвой, а также всегда теплее воды из скважины.

Дренажная труба, обсыпанная щебнем и завёрнутая в геотекстиль
Дренажная труба без геофильтра, обсыпанная щебнем и завёрнутая в геотекстиль. Стена дома гидроизолирована. источник: vsekolca.ru
  1. Сверху труба засыпается щебнем на 20-30 сантиметров, потом на щебень засыпается земля, вынутая в процессе копки траншеи под фундамент (то есть производится обратная засыпка грунта).
  2. Устанавливается отмостка для защиты фундамента от атмосферной влаги (дождь, снег). Чтобы растения не разрушали отмостку, она устанавливается на геотекстиль.

Дренажная система отлично справляется с атмосферной влагой, но при подъёме грунтовых вод она может быстро заполниться водой, включая дренажный колодец, после чего вся система перестанет работать. То есть главным недостатком дренажа является то, что он не может справиться с грунтовыми водами. Здесь может помочь использование в колодце дренажных насосов.

Способ 2. Замена грунта

Коротко суть способа можно представить так: пучинистый грунт убираем, непучинистый засыпаем. Условно можно сказать, что данная технология — это обустройство дренажа под всей плоскостью дома. Технология замены грунта для устранения морозной пучинистости следующая:

  1. На месте предполагаемой постройки вырывают котлован на глубину ниже промерзания и шириной больше самой постройки минимум на полметра в каждую сторону.
Экскаватор начинает копать котлован для изъятия пучинистого грунта и засыпки щебня на его места
Копка котлована с применением экскаватора для проведения замены грунта.
Бульдозер ровняет дно котлована перед засыпкой щебня при замене грунта
Бульдозер ровняет дно котлована перед засыпкой щебня при замене грунта.
  1. Дно котлована очищают от кусков грунта, тромбуют виброплитой, насыпают подушку из щебня, повторно тромбуют для того, чтобы грунт укрепился для последующих работ и не проседал.
Бульдозер засыпает непучинистый щебень на место пучинистого грунта
Замена грунта. Вместо пучинистой почвы на глубину ниже промерзания засыпается щебень.
Засыпка непучинистого грунта (гравия) в котлован. Производится полная замена грунта.
Засыпка непучинистого грунта (гравия) в котлован. Производится полная замена грунта.
  1. В котловане по краю укладывают дренажную трубу так же, как описано ранее в разделе про дренаж. Труба укладывается в ту часть котлована, которая выступает за линию постройки, чтобы предотвратить попадание воды непосредственно под здание.
  2. Заполняют котлован новым материалом, для этого подойдут:
    • небольшие камни, каменный лом
    • некрупный строительный мусор (кирпичный лом, куски бетона...)
    • галька
    • щебень
    • крупный песок
  3. Материал засыпают слоями не более полуметра, тромбуют, проливая большим количеством воды
Котлован под здание с заменённым грунтом и выходом дренажной трубы
Котлован под здание с грунтом, заменённым на щебень, уложенным геотекстилем и выходом дренажной трубы источник: static.tildacdn.com

Какой фундамент подойдёт при замене грунта?

Виды фундаментов наиболее подходящие при замене грунта - свайный с ростверком, плитный, монолитный ленточный
Виды фундаментов подходящие при замене грунта - свайный с ростверком (на иллюстрации показаны забивные сваи, но буронабивные или винтовые также подходят), плавающий монолитный плитный (также подходит утеплённая плита по шведской технологии - УШП), монолитный ленточный фундамент.

Лучше всего при замене грунта подойдут следующие виды фундамента:

Монолитная железобетонная плита - плавающий фундамент, подходящий для сложных грунтов
Монолитная железобетонная плита хорошо распределяет нагрузку от морозного пучения

Способ 3. Термическое усиление грунта

На практике этот способ применяется редко ввиду его высокой стоимости. Термоусиление используется чаще всего от безысходности. Различают два вида термоусиления:

Способ 4. Химическое усиление грунта

Различают следующие способы химического укрепления грунта.

Химическое усиление грунта, силикатизация
Грунт под зданием усилинный с помощью силикатизации, геоколонны связанные составом на базе кремниевой кислоты. источник: helicaldrilling.com
  • Смолизация. Способ похож на силикатизацию, но основан на других химических процессах. В почве происходит реакция полимерных смол и отвердителя, что связывает грунт и увеличивает его влагоупорные качества.
  • Геополимерное укрепление. Суть способа близка к силикатизации и смолизации, только укрепление грунта достигается за счёт использования геополимеров. Есть два способа применения геополимерного укрепления:
    • Инъекционный — заполнение геополимером образовавшихся со временем полостей в грунте по отдельности через специально пробуренные отверстия.
    • Колонный — под зданием формируются колонны из геополимера глубиной до 6 метров.
  • Какие виды фундаментов надо использовать при строительстве на пучинистых грунтах?

    1. Свайный фундамент - сваи при заглублении ниже уровня промерзания почвы не подвержены воздействию сил пучения, так как ниже промерзания отсутствуют вертикально направленные силы пучения, а горизонтально направленные силы пучения не способны повредить сваю.
    2. Примечание

      На заметку: не используйте деревянные сваи

      Здесь, конечно, речь не идёт о деревянных сваях, которые могут разрушить не столько силы пучения, сколько расширяющаяся при замерзании в дереве вода. Как на пучинистых почвах, так и в любом другом случае лучше отказаться от использования деревянных свай в пользу более современных технологий.

    3. Плавающий плитный фундамент - такой фундамент как бы плавает на пучинистых грунтах и при сезонном пучении поднимается-опускается целиком.
    4. Монолитный ленточный фундамент - допустим только при заглублении ниже промерзания и технологически правильном исполнении, а именно: при организации гидроизоляции, отмостки, дренажа.
    На видео показано поведение разных типов свай при пучении почвы и необходимость заглубления ниже уровня промерзания для строительства на сложных грунтах.

    Какие фундаменты не подходят при морозной пучинистости?

    1. Столбчатый фундамент — так как столбы в таком фундаменте не связаны между собой, неравномерные силы пучинистости легко деформируют постройку, оказывая разное давление на каждый столб.
    2. Сборный ленточный фундамент — поскольку фундамент не цельный, а состоит из отдельных блоков (блоки ФБС, фундаментные подушки), он хуже распределяет нагрузку и не подходит для проблемных почв.
    3. Бутовый фундамент — представляет собой скреплённый цементным раствором бут (крупные камни), но в отличие от железобетонного не имеет армирования, что снижает его прочность при неравномерном воздействии сил пучения.

    Видео о пучинистости грунта и борьбе с ней

    Видео от блога wayhome.tv, где подробно рассмотрен вопрос пучинистости.
    Вторая часть видео - глубина заложения фундамента на пучинистых грунтах.
    Третья часть видео - утеплённая отмостка.
    Четвёртая часть - нужен ли дренаж для мелкозаглублённого фундамента.

    Коротко о главном