Будівництво на рухливих грунтах

Проблема будівництва будівель на пучинистих грунтах часто постає в сирих регіонах, розташованих в помірному кліматичному поясі. На сьогоднішній день розроблено і перевірено на практиці багато різних методів боротьби з морозним обдиманням.

Головне – вибрати найбільш підходящий з них саме під ваші умови проведення будівництва і тоді будівля прослужить вам без руйнування та деформацій протягом багатьох років. Розглянемо більш детально питання такого будівництва і практичних методів її вирішення.

Що таке рухливий грунт?

Як відомо, вода при замерзанні перетворюється в лід. При цьому відбувається зміна її обсягу за рахунок різної густини льоду і води: вода має значно більшу щільність, ніж лід. Відповідно при замерзанні вода, поступово перетворюючись на лід, розширюється, займаючи більший обсяг. Якщо така вода замерзає, перебуваючи в грунті, то разом з нею буде розширюватися і грунт. При цьому сили розширюють грунт будуть називатися силами морозного пученія, а сам такий водонасичений грунт – спучуючих.

У чому небезпека рухливого грунту для будівлі?

Подивимося, що відбувається з спучуючих грунтом, безпосередньо знаходяться поруч з будівлею. Взимку при настанні морозів вода замерзає і розширюється, перетворюючись на лід. Разом з нею починає розширюватися і грунт, її містить. Виникають сили морозного пученія.

Сили починають діяти на поруч будівля, точніше на його фундамент, піднімаючи його. Навесні ж під час підвищення температури відбувається зворотній процес: будівля опускається за рахунок того, що лід тане, перетворюючись на воду і, відповідно, стискаючись, збільшуючи свою щільність і зменшуючи власний займаний обсяг.

Якщо фундамент не захищений від дії пучинистих сил, то можливий зсув будівлі, що рано чи пізно призведе до утворення тріщин у стінах будівлі та фундаменті, а потім і до руйнування будівлі.

Особливості рухливих грунтів

Під здимистими ґрунтами можна розуміти будь-які грунти, здатні зберігати у своєму обсязі достатньо велику кількість води. Чим більше води знаходиться в одиниці об'єму ґрунту, тим більш схильний даний грунт до пучинистости.

Найбільш яскравими представниками пучинистих грунтів є глина і жовтий (кар'єрний) дрібний пісок, який містить велику кількість глинистих включень. Такі ґрунти мають високу здатність затримувати воду.

Найменш здимистими в цьому випадку будуть такі види грунтів: всі ґрунти, що містять або містять мінімальну кількість глинистих частинок, великий або середньозернистий пісок, уламкові гірські породи.

Всі ці грунти не затримують, легко пропускають через себе воду в нижні шари ґрунту, оскільки складаються з крупних частинок не мають здатності злипатися один з одним за типом глини.

Фактори, що впливають на рухливість грунту

1. Глибина залягання першого водоносного шару.

Чим ближче до поверхні знаходиться вода, тим, очевидно, більш спучуючих він буде. При цьому навіть заміна, наприклад, глини на гравелістий пісок малоефективна, оскільки воді буде просто нікуди йти через такий грунт – нижче буде знаходитися водоносний шар.

2. Глибина промерзання грунту в зимовий період, характерна для даного регіону.

На широті Москви грунт промерзає на 1,5 м. Очевидно, що пучіністие сили можуть діяти лише в тих регіонах, де взимку температура опускається нижче 0 гр. С. Чим на більшу глибину промерзатиме грунт, тим сильніше на будівлю будуть діяти пучіністие сили при інших рівних умовах.

3. Типи ґрунтів.

Найбільш схильні пучинистости грунти з дрібними частинками, здатні зберігати воду протягом тривалого періоду за рахунок поганого її проходження частинки крізь невеликого розміру.

Глинисті грунти також сильно затримують воду. Крізь великі частинки вода проходить легко, оскільки між великими частинками є достатній простір для проходу води.

Методи вирішення проблеми морозної рухливості при будівництві

В даний час існує багато методів зниження пучинистости, які добре себе зарекомендували на практиці. Розглянемо найбільш важливі.

1. Повна заміна грунту в місці будівництва будівлі

Даний метод радикально вирішує проблему пучинистости, проте призводить до підвищених витрат на будівництво за рахунок великого обсягу необхідних для виконання земляних робіт.

Ідея методу наступна: грунт, розташований в місці майбутнього будівництва будівлі повністю видаляється і на його місце кладуть не пучиністий грунт, як правило, грубозернистий пісок.

2. Розташування підошви фундаменту будівлі нижче за відмітку, на яку зазвичай промерзає грунт

Даний метод є широкораспространенным. В цьому випадку вибирають відповідний фундамент. Найбільш частовстречающиеся типи фундаментів – пальовий для великих, важких будівель і пальово-гвинтовий для котеджів, дач, інших відносно легких, невеликих будівель.

Паля заглиблюється до залягання твердого шару ґрунту і нижче позначки його промерзання. У цьому випадку на будівлю, точніше на стіни фундаменту, будуть діяти лише дотичні сили морозного пученія.

Дія ж основних, вертикальних сил буде нейтралізовано, оскільки опора будівлі буде перебувати в непучинистом грунті.

3. Цілорічне опалення будівлі

Добре відомо, що температура в районі фундаменту під опалювальним будівлею завжди приблизно на 20% вище температури під неопалюваним приміщенням.

Відповідно, грунт під будинком з цілорічним опаленням промерзати буде значно менше і дія пучинистих сил буде слабким.

При плануванні та проектуванні будівлі важливо враховувати цей фактор: вигідніше буде будівля використовувати для цілорічного проживання.

4. Загальне погіршення споруди

Сили морозного пученія здатні підняти будівля, що має відносно невелику масу. Якщо будівля важке, то такі сили не зможуть істотно вплинути на стан будівлі.

Звідси висновок: чим важче будівлю, чим більше маса, тим успішніше таке будівля за інших рівних умов зможе протистояти дії сил морозного пученія в зимовий період.

Тому на пучинистих грунтах вигідніше будувати важкі будівлі з великою масою, хоча це веде, звичайно, до великих фінансових і тимчасових витрат на будівництво такого будинку, так і на подальше його обслуговування під час експлуатації.

5. Будівництво плитного фундаменту під будинок

Плитний фундамент - єдина монолітна залізобетонна плита, на яку всі інші елементи будівлі спираються.

Сама будівля в цьому випадку разом з фундаментом являє собою єдину конструкцію. Сам фундамент будується або безпосередньо на поверхні землі або на невеликій глибині.

У будь-якому разі виходить, що фундамент з-за невеликого заглиблення буде підданий як дотичним, так і вертикальним сил морозного пученія: він буде просто підніматися взимку під час морозів і опускатися навесні під час відлиг.

Особливість даного фундаменту – саме єдина монолітна конструкція, завдяки якій незважаючи на часту зміну висоти підйому будинку він не руйнується і не дає тріщин.

6. Дренаж грунту

Ідея методу – зниження вмісту води в ґрунті шляхом її відведення безпосередньо від фундаменту, після чого відповідно знижуються і пучіністие здатності даного ґрунту. Вода з-під будинку і області його розташування відводиться і грунт у цьому місці стає менш вологий. Для реалізації даного методу на деякій відстані від будинку риється дренажний колодязь, призначений для збору відведеної від будівлі води. Навколо будинку будується дренажна система: риється траншея і в неї закладаються труби, що містять по всій бічній поверхні отвори невеликого діаметра; труби потім з'єднуються з колодязем, утворюючи тим самим єдину систему зливу.

Для того, щоб запобігти попаданню в дренажну систему грунту, труби перед зворотною засипкою обсипають з усіх боків гравієм або щебенем, а потім обгортають геотекстилем. Для того, щоб вода від будинку прямувала в колодязь самопливом слід розташовувати труби з невеликим ухилом у напрямку, де розташований дренажний колодязь. Крім того, труби розташовують у траншеї на різній висоті: чим ближче труба до криниці, тим глибше вона повинна бути розташована відносно поверхні землі і навпаки – прилеглі до будинку труби заглиблюються мінімально. Даний метод добре застосовувати в комплексі з іншими.

7. Використання ковзних матеріалів

Цей метод зазвичай застосовують на стадії будівництва фундаменту і розрахований він на захист від дотичних сил морозного здимання. З зовнішньої сторони стіни фундаменту обкладають гідроізоляційними матеріалами, що мають слизьку поверхню типу руберойду. Сусідить зі стінами грунт не буде мати можливості зачепитися за таку стіну і буде прослизати, знижуючи тим самим бічний тиск на фундамент і будівля в цілому.

8. Утеплення фундаменту

Часто цей метод поєднують з іншими. Суть методу в тому, що якщо фундамент добре утеплений теплоізоляційними матеріалами, то температура в місці розташування фундаменту буде вище звичайної і в цьому випадку глибина промерзання грунту зменшується або грунт під будівлею не промерзає зовсім. Відповідно, пучиністі сили, що діють на будівлю, будуть мінімальними або будуть відсутні. На етапі будівництва фундаменту утеплювати його слід як з зовнішньої, так і внутрішньої сторін. Під час експлуатації будівлі утеплювати можна лише з внутрішньої сторони.