Пучение грунта

Механизм увеличения объема грунта

Пучение грунта — это изменение его объема, происходящее в следствии замерзания содержащихся в слоях грунтовых вод. Другими словами, расширение обуславливается тем, что номинальная плотность воды в жидком состоянии составляет 1000 килограмм на кубометр, тогда как плотность льда — 917 килограмм на кубометр. То есть, согласно законам физики, при переходе из жидкого состояния в твердое объем воды увеличивается ориентировочно на 9%. В результате это расширения влага оказывает давление на почву и  грунт движется вверх, поскольку в обратном направлении движение невозможно из-за высокой плотности ниже расположенных слоев.

Таблица: Классификация пучинистости разных видов грунтов согласно ГОСТ № 25100.

Виды грунта	Класс пучинистости, %
Твердая глинистая почва. Гравелистые грунты не насыщенные водой. Пески крупных и средние. Грунты с большим содержанием горных пород.	Грунты, не подвергающиеся морозному пучению. Расширения объема менее 1%.
Глинистая почва средней плотности. Мелко-песчаные грунты. Пылеватая глинистая почва с вкраплением горных пород в пределах 10-30% от массы глины.	Грунты, слабо подвергающиеся морозному пучению. Расширение объема от 1 до 3.5%.
Пластичная глинистая почва. Глинистая почва, суглинок и супесь с вкраплением горных пород свыше 30% от массы.	Грунты со средней склонностью к пучению. Расширение объема от 3.5 до 7%.
Мягкопластичная глининистая почва. Мелкие и пылеватые песчаные грунты с высоким уровнем грунтовых вод.	Грунты с высокой склонностью к пучению. Расширение объема от 7%.

Изменение объемов грунта может происходить не только зимой. Например, этот процесс вполне можно наблюдать и в переходных периодах, когда нет сильных морозов. Подвижки происходят, когда одна сторона строения находится под постоянным воздействием лучей солнца, а другая — в тени. А если при этом еще и идут дожди, переувлажняющие почву, и ночью начинает холодать, то резкий перепад температуры приведет к промерзанию скопившейся в земле жидкости. Это может повторяться многократно и приводить к износу фундамента и строения, установленного на нем. Весной, в результате такого воздействия, дом может подвергаться усадке на несколько сантиметров. Зимой последствия могут быть более критичными, а износ здания будет происходить быстрее и с большими повреждениями, так как сила промерзания в этот период выше.

Факторы, способствующие пучению грунта

Основные факторы влияющие на процесс расширения грунта:

• Насыщенность водой. Чем выше уровень грунтовых вод на участке, тем более сильно проявляет себя пучение. Необходимо понижать уровень грунтовых вод если это возможно.
• Количество осадков.
• Глубина залегания подземных вод.
• Температура и длительность заморозков.
• Важно учитывать глубину промерзания грунта, которая во всех регионах разная.
• Влажность воздуха.
• Рельеф участка.
• Тип грунта на участке. Это немаловажный фактор, так как сила морозного давления зависит от состава почвы и ее способности удерживать влагу.

Таблица: Глубина заложения фундамента с учетом видов грунта.

Виды грунтов	Расстояние от поверхности планировки до уровня грунтовых вод в период промерзания	Глубина заложения фундамента от поверхности планировки
Скальные и крупнообломочные грунты, а также пески гравелистые, крупные и средней крупности	Любое	Не зависит от расчетной глубины промерзания
Пески мелкие и пылеватые, а также супеси мелкой консистенции	Превышает расчетную глубину промерзания на два метра и более
Пески мелкие и пылеватые, а также супеси независимо от их консистенции	Менее расчетной глубины промерзания или превышает ее менее чем на два метра	Не менее расчетной глубины промерзания
Супеси пластичной и текучей консистенции	Любое
Суглинки и глины с твердой консистенцией	Превышает расчетную глубину промерзания на два метра и более	Не зависит от расчетной глубиныпромерзания
Суглинки и глины мягкопластичной консистенции		Может назначаться менее расчетной глубины промерзания при условии защиты грунтов основания от увлажнения поверхностными водами, а также от промерзания в период строительства и эксплуатации
Суглинки и глины текучепластичной и текучей консистенции	Любое	Не менее расчетной глубины промерзания
Суглинки и глины независимо от их консистенции	Менее расчетной глубины промерзания или превышает ее менее чем на два метра

Показатель давления грунта и его влияние на фундамент

Данный показатель означает давление паутинистого грунта, в частности — на фундамент постройки. Лед в земле может достигать огромных масс, которые способны вымещать фундамент на поверхность.

Выделяют два вида типа выталкивающего воздействия на основание дома:

• Вертикальное выталкивающее воздействие. Оно происходит вследствие пучения слоев почвы, расположенных под основанием здания.
• Касательное выталкивающее воздействие, происходящее вследствие пучения грунта, контактирующего с боковыми стенками фундамента.

Вертикальная сила наносит меньше вреда фундаменту. Деформации незначительные, и их можно заранее предотвратить. Для этого необходимо использовать для устройства фундамента только качественные компоненты, и делать основание строения ниже глубины промерзания.

При воздействии касательной силы, грунт не просто поднимается вверх, но и расслаивается. Это может повлечь полноценное разрушение здания, стоящего на нем. Особенно опасно такое явление, если дом имеет небольшую массу.

Схематически воздействие выталкивающих сил на основание дома представлено в следующей таблице:

А — давление фундамента на грунт. Б — сопротивление грунта. В — выталкивающие силы. Г — касательные боковые силы. УГВ — уровень грунтовых вод. УПГ —  уровень промерзания грунта.
Неправильный способ закладки фундамента. Фундамент, заложенный выше уровня промерзания грунта, выталкивают силы вспучивания, поднимая его на высоту (а).	Правильный способ закладки фундамента. Фундамент, заложенный ниже уровня промерзания грунта, не испытывает давления промерзлого грунта.

Видео по теме:

Минимизация последствий пучения в частном строительстве

Если грунт на вашем участке подвержен сезонным подвижкам, то при строительстве на такой основе нужно позаботиться о дальнейшей безопасности целостности конструкций. Для этого нужно соблюдать несколько базовых правил:

• Необходимо знать тип грунта.
• Знать глубину промерзания для вашего региона.
• Заглублять основание ниже глубины промерзания для борьбы с выталкивающими силами.
• Минимизировать касательные боковые силы. Этого можно добиться обмазкой фундамента специальными составами или уменьшением площади бокового контакта (свайные фундаменты).
• Подбирать оптимальный тип фундамента исходя из проекта дома и свойств почвы на участке.
• Проводить дополнительные мероприятия по утеплению участков близлежащих к фундаменту. В данном случае утепляется грунт вокруг дома, что предотвращает промерзание.
• Бороться с искусственным переувлажнением почвы. Для этого сооружается отмостка для защиты основания дома от осадков. Можно также использовать дренажную систему (более дорогостоящее решение).