Сложности возведения фундамента на плывунах: свайный фундамент на плывунах своими руками. Опасные геологические процессы – плывуны Что такое плывун
Плывуном, как известно, принято называть насыщенный водой грунт, способный свободно растекаться («оплывать») в толще земли. По своему составу это образование напоминает густую смесь с высокой степенью вязкости, состоящую из грунтовых вод, глины и песка. Подготовка фундамента на таком грунте потребует от исполнителя наличия определённых знаний и навыков в проведении земляных работ.
Перед принятием решения по будущему основанию строения необходимо тщательно обследовать состав почвы на участке предполагаемого строительства. Для проведения подобных изысканий лучше всего пригласить специалистов, что позволит вам избежать ошибок в расчетах. Помимо этого, всю необходимую информацию по фактическому составу почвы вы сможете получить у соседей по участку (желательно у тех, кто совсем недавно закончил строительство дома).
Что касается самостоятельной разведки участка, то вы можете исследовать грунт путём бурения скважины (при помощи имеющихся в вашем распоряжении подручных средств) или после его глубинного ручного вскрытия. При этом о наличии плывуна в шурфе будет свидетельствовать появление в отработке жидкой смеси глины и песка, а также сильное оползание его стенок и проседание отдельных участков земли. Кроме того, в ходе комплексного обследования вы должны получить все необходимые данные, касающиеся таких характеристик обустраиваемого участка, как:
- глубина промерзания насыщенного водой грунта;
- данные по залеганию грунтовых вод;
- толщина самого вышеупомянутого грунта (глубина его расположения).
Опираясь на эти данные, вы сможете выбрать тип основания, который соответствовал бы основным проектным требованиям. Из всех возможных вариантов самостоятельного обустройства реально осуществимыми представляются следующие виды опорных конструкций:
- ленточные основания (при глубине грунта не более 1,5 метра);
- опорные на основе железобетонных плит;
- ростверковые свайные основания.
Использование ленточного фундамента
При толщине плывуна менее 1,4 метра можно воспользоваться вариантом подготовки малозаглубленного ленточного основания. Для реализации этого проекта в первую очередь вам следует подготовить траншею глубиной порядка 0,6-0,7 метра, дно которой засыпается слоем щебня и песка (т.е. подготавливается так называемая «подушка»). Кроме того, вам необходимо будет вырыть дренажную канаву, располагающуюся рядом с будущим строением (на глубине чуть ниже подошвы последнего).
Для этого вам нужно будет подготовить еще одну траншею, прокладываемую параллельно основной. Дно дренажной канавы также закрывается подушкой из гравия и песка, на которую затем укладывается слой геотекстиля. Поверх материала размещаются сточные трубы, имеющие прямой выход к специальному инспекционному колодцу, обеспечивающему возможность проведения профилактических мероприятий. В завершении работ траншея с уложенными в ней элементами дренажа засыпается слоем песка и гравия.
Обустройство фундаментной траншеи начинается с подготовки внутренней опалубки, для изготовления которой используются обычные доски или готовые щиты.
Открытые стенки опалубки необходимо проложить рубероидом, играющим роль гидроизоляции.
Подготовка и заливка бетона осуществляется в соответствии с общепринятыми правилами и нормами, оговоренными в соответствующих документах.
Подготовка плитного и ростверкового оснований
К преимуществам основаниям плитного типа можно отнести следующие его отличительные характеристики:
- способность выдерживать повышенные нагрузки;
- отсутствие деформаций при значительных перепадах температур;
- возможность применения на влажных почвах с глубоким залеганием плывуна.
Монолитную плиту рекомендуется использовать при возведении значительных по объёму строений, примером которых может служить многоэтажный кирпичный дом. При этом размеры и другие технологические параметры монолита должны выбираться с учётом индивидуальных особенностей реализуемого проекта.
Необходимо, чтобы заливка бетонного основания производилась в непрерывном режиме, а для его укрепления использовались арматурные прутья диаметром 13-15 мм.
Фундамент может быть подготовлен также с использованием так называемых ростверковых свай. К данной категории опорных изделий относятся такие известные конструкции, как современные винтовые и забивные железобетонные сваи. Главное, на что необходимо обратить внимание при их обустройстве – это правильный выбор места фиксации подошвы конструкции, которое должно располагаться ниже уровня самого грунта, насыщенного водой.
Видео
Свой выбор можно остановить на винтовых сваях. Подробнее об этом способе устройства смотрите ниже:
Фундамент на плывуне вопрос крайне серьезный. Плывун в составе грунтовых слоев в ряде случаев делает участок непригодным для постройки дома. Все зависит от вида плывуна, глубины его залегания и мощности. Практика строительства фундамента на плывунах свидетельствует, что в результате просчета, не только фундамент на плывуне, но и весь дом может в прямом смысле утонуть в земле вместе со стенами, причем за небольшое время.
Что такое плывун
Плывуны – это породы, способные проявлять при определенных условиях свойства жидкостей, то есть плыть или течь. Состав пород плывунов – это тонкие пылеватые пески, малосвязные глины и суглинки. Различают плывуны истинные и ложные. Истинные плывуны содержат органические вещества, служащие коллоидной смазкой для рыхлых пород, и способны очень быстро перейти в текучее состояние при небольшом механическом сотрясении или вибрациях. Если влажность истинного плывуна незначительная, а плотность достаточно высока, то плывун прочен. При его замерзании происходит сильное пучение. Ложные плывуны отличаются от истинных отсутствием органики в составе и тем, что плывунные свойства проявляют в основном при действии гидравлического давления, возникающего при вскрытии водоносных пластов.
Из всей этой теории следует один практический вывод – если плывун не трогать, он не опасен. Но если нарушить его герметичность, напор жидкой породы начнет прорываться на поверхность. Вероятными последствиями будут:
- Гидрогеологический режим участка необратимо изменится
- Несущая способность грунтов, находящихся выше плывуна, будет снижена – в лучшем случае, в худшем дом просто уйдет под землю
- Поверхность почвы даст неравномерную просадку
- Возможные разрушения – прорывы трубопроводов, деформации близлежащих строений. Деформации могут быть любой степени – от перекоса оконных и дверных проемов до полного разрушения фундамента
При устройстве фундаментов на плывунах основная трудность – это обеспечить невозможность разгерметизации водонасыщенных пластов.
Бороться с плывуном, расположенным под участком строительства – дело нелегкое и крайне затратное. На практике осушение плывуна иногда возможно, если заложить дренажную систему ниже залегания пластов, способных создать плывунные проблемы. Эффективная система дренажа может предотвратить проявление плывуна и в дальнейшем, но ревизии, чистка и систематическое обслуживание этой системы обязательны. Но даже самую совершенную дренажную систему не всегда возможно устроить, причем по техническим, а не только по экономическим соображениям – если пласт плывуна мощный и заложен глубоко.
Если невозможно осушить плывун, то необходимо применить вариант устройства фундамента здания, исключающий или сводящий к минимуму контакт с плывуном.
Виды применяемых фундаментов в зависимости от глубины залегания плывунов
Самый надежный фундамент – плита. Даже при залегании плывуна близко к поверхности, до одного – полутора метров, и одновременно при расположении плотных слоев грунта глубоко – 5-6 метров и более
В случае плывуна с небольшой толщиной пласта, расположенного на малой глубине от поверхности (0,5 м – 1 м) , а главное, если под плывуном расположены слои плотных грунтов с достаточной несущей способностью, то есть возможность опирания на них будущего строения посредством свай. Сваи должны пройти плывун и опираться на твердые слои грунта.
Наиболее простой случай – когда плывун залегает ниже глубины промерзания грунта. В таком случае не будет как пучения, так и контакта с плывуном. Фундамент в этом случае можно принять – мелкозаглубленную ленту.
В случаях, когда уровень грунтовых вод высокий, а плывун залегает близко под поверхностью земли, в некоторых случаях принимают вариант укрепления поверхности созданием искусственной насыпи из непучинистого грунта – щебня, песчано-гравийной смеси. Подушка выполняется с послойным уплотнением, но исключительно ручным способом – трамбовкой или виброплитой. Тяжелая техника исключена, так как нагрузки и вибрации могут оказать на плывун негативное действие.
Из всего сказанного понятно, что без данных геологического исследования принимать решения о строительстве на участке и о выборе варианта основания вряд ли рационально. Нужно знать о плывуне – на какой глубине он расположен, и какова его мощность, или толщина. Еще обязательно надо знать отметку грунтовых вод, по сезонам. Возможно, рядом уже строились, бурили скважины или копали колодцы соседи, это может дать часть информации.
Наиболее вероятно наличие плывуна в низине, на участке, где раньше было болото или водоем, даже совсем небольшой. Один из способов обнаружить плывун самостоятельно – выкопать шурф или пробурить скважину глубиной, большей глубины промерзания грунта (по районному нормативу). Если начнется оплывание стенок, а выемки будут заполняться текучим жидким песком, можно сделать выводы о наличии под участком плывуна. А вот какой он толщины, сказать могут только специалисты после проведения геологического обследования. Понятно, что плывун не просто создает проблемы, он может быть и опасен, и шутить с ним не стоит.
Меры предосторожности при работе с плывунами
Позаботьтесь о своей безопасности, примите меры предосторожности
Особенности устройства фундамента на плывуне
Сила давления фундаментного основания на грунт зависит от площади этого основания. Если в качестве фундамента выбрана монолитная плита, то оптимальное распределение нагрузок будет выполнено при условии, когда габарит здания в плане будет совпадать с контурами плиты. Это не всегда оправдано с экономической точки зрения. В случае принятия ленточных типов фундаментов, то ширина их подошвы должна быть максимально большей. Плывун имеет малую жесткость, и нужно максимально снизить давление на него.
Все земляные работы нужно вести очень осторожно. Если герметичность плывуна будет нарушена, то текучие пески выйдут наверх, и в результате произойдет смещение слоев грунтов с просадкой. Кроме того, возможны аварии на рабочих инженерных коммуникациях, прорывы и обрывы, и деформации разной степени тяжести несущих конструкций расположенных рядом зданий. Правило – все земляные работы проводятся исключительно выше глубины залегания плывуна.
Применение для работ по устройству фундаментов на плывунах тяжелой спецтехники невозможно, это может привести к вскрытию плывунов из-за их нестабильности в условиях вибраций и механических воздействий. Все земляные работы придется выполнять вручную. Поэтому, когда есть выбор, строители предпочитают свайные фундаменты.
В плывунах присутствуют как песок, так и глины, и вода. Плывун будет проявлять силы пучения на глубине промерзания. В любом случае, пучение грунта возможно в разной степени, поэтому в фундаментах (ростверках) на плывунах предусматривают усиление арматурных каркасов.
Песчано-гравийная или щебеночная подушка под фундамент принимается толщиной 300-400 мм, с обязательным устройством гидроизоляции. По слою рулонного материала выполняют заливку бетоном фундаментной ленты, плиты, или их комбинации. Обратная засыпка фундамента делается песком.
Выполнение широкой отмостки по периметру готового фундамента обязательно, для защиты подземных конструкций от атмосферной воды.
Строительство колодца на любом земельном участке, где строится дом, либо планируется разбить сад-огород, является первоочередной задачей владельца. Многие занимаются этим самостоятельно, даже не подозревая, с какими проблемами при этом можно столкнуться.
Мы хотим рассказать вам, что такое плывун в колодце, о его видах, а так же способах борьбы с этим природным явлением. Наша инструкция и видео в этой статье подскажут, что можно предпринять, если вы столкнулись с ним в проходке.
Плывуны в водоносных горизонтах
Итак, в колодце плывун – что это?
Данное понятие в геологии получил грунт, состоящий из рыхлых пылеобразных песков и несвязных глинистых частиц. Они насыщены водой настолько, что способны оплывать или даже растекаться — отсюда, собственно, и название.
Существует два вида таких грунтов: истинный и ложный:
- В истинных плывунах преобладают коллоидные и глинистые супеси, которые обволакивают, и как бы склеивают более крупные частицы. Образуется своеобразная масса, которая дрейфует в водоносном горизонте, и может переместиться в выработку. Проблема в том, что эта вязкая масса практически не фильтрует и не отдаёт воду, при низких температурах подвергается пучению. Есть мнение, что образуются истинные плывуны не без участия микроорганизмов, обитающих в грунтовых водах.
- Ложный плывун состоит из мелкопористого песка, и практически не содержит глинистых частиц. Это явление по своим характеристикам кардинально отличается от того, что описано выше. Проявляется оно из-за мощного гидродинамического давления, значительно превышающего атмосферное, под воздействием которого находится песчаный пласт. Ложный плывун возникает только в момент вскрытия водоносного горизонта: вода, находящаяся в нём, под напором попадает в проходку, вынося с собой и песок.
Ложный плывун прекрасно отдаёт воду, и особых проблем при не доставляет. А вот истинный плывун, при копке колодца не только усложняет задачу проходчика, но и может представлять опасность для него самого.
Конструкция водозабора: что предпочесть
Из всего вышесказанного, становится понятно, что при строительстве колодцев бороться приходится с истинным плывуном. Чем он объёмнее и мощнее, тем масштабнее мероприятия, проводимые для того, чтобы водозабор был не только построен, но и мог впоследствии нормально функционировать.
Итак:
- Столкнуться с необходимостью борьбы с этим неприятным явлением, приходится не только в процессе прохождения через плывун при рытье шахты. Он может закупорить водоприёмную часть действующего колодца, который ранее эксплуатировался без проблем, и тогда его ствол придётся углублять.
- Прежде, чем приступить к строительству колодца, нужно постараться собрать информацию о характере грунта на вашем участке. Проще всего, когда колодец есть у ваших соседей. Если там проблем с плывунами никогда не было, то есть большая доля вероятности, что и вам не придётся с ним столкнуться.
- Кстати, по соседнему водозабору вы можете сориентироваться, на какой глубине залегают грунтовые воды. Если такого колодца рядом нет, есть ещё один выход – разведочное бурение. Организации, занимающиеся строительством колодцев, оказывают населению и такие услуги. Цена разведочной скважины не превышает 12000 рублей.
- Если разведка показала наличие на трассе проходки истинного плывуна, от строительства шахтного колодца лучше отказаться. Правильным выбором в такой ситуации будет , который вполне можно соорудить своими руками. В более дорогом варианте, это может быть и скважина на песке, обустроенная с соблюдением всех технологий, силами специализированной бригады.
Трубчатый колодец имеет настолько малый диаметр (2,5-5 мм), что грунт, по сути, не бурят, а прокалывают штангой с острым наконечником. Поэтому, абиссинский колодец имеет и другое название: .
Для её обустройства применяют буровые мини-установки. Чтобы пройти сквозь плывун, бурение производится внутри металлической трубы, ударно-канатным способом — это касается всех видов скважин.
Строительство колодца в сложном грунте
Если, не имея точной информации, вы всё же приступили к рытью: копали колодец – попали на плывун, будьте настороже. Принимайте все возможные меры, которые обеспечат безопасность человека, находящегося в шахте. Нередко, чтобы пройти плывун, бывает достаточно лишь на пару метров углубить шахту.
Итак:
- Питьевые колодцы, особенно глубокие, всегда строятся опускным способом. Суть его такова: выемка грунта из шахты производится постепенно, по мере добавления новых сегментов ствола. Сначала углубление производится не более чем на три метра. В него устанавливается стальной режущий башмак, и первое стеновое кольцо. Затем грунт вынимается: сначала по периметру, затем по всей площади. При этом корпус ствола под воздействием собственного веса оседает ниже.
- Далее, монтируется следующий элемент ствола, и тут самое главное — их качественная фиксация и герметизация. Это важно в любом случае, но если сооружается колодец в плывуне — меры, принимаемые для обеспечения прочности ствола нужно удвоить. Просто качественной герметизации здесь недостаточно. Элементы ствола нужно зафиксировать между собой с помощью металлических скоб, как на фото, либо пластин с болтами.
Совет! При строительстве колодцев в разжиженных грунтах, герметизацию стыков между бетонными стеновыми кольцами лучше выполнять с применением кристаллизующихся грунтовых составов глубокого проникновения, и пластифицированного цементного раствора.
Для кирпичной кладки и деревянного сруба, которые нередко используют при возведении ствола колодца столь надёжную фиксацию обеспечить сложнее.
С замковым соединением – это, наиболее приемлемый вариант. Когда строится колодец на плывуне, лучше отдать предпочтение изделиям с более толстыми стенками.
Как пройти плывун
Как только при выемке грунта показалась мутная жёлто-коричневая вода, значит, проходка вошла в толщу плывуна. Его глубина может быть относительно небольшой: два-три метра, а может достигать и десяти метров.
Так что, добраться до чистой грунтовой воды не всегда удаётся быстро. Рыть такой грунт легко, а вот производить его выемку из-за текучести сложно.
Итак:
- Проблема в том, что разжиженная масса просачивается с наружной стороны ствола, занимая место только что вынутого грунта. Поэтому, чтобы продвинуться вглубь на 15-20 см, приходится поднять на поверхность в пять-шесть раз больше вёдер, чем обычно. И как быстро бы это не делалось – грязевые массы опять заполняют дно.
- Многие задаются вопросом: «А если использовать насос?». К сожалению, делать этого нельзя. Насос откачает значительную массу наружного грунта, стенки колодца окажутся в неустойчивом положении, и могут накрениться. Так что же делать? Ответ на данный вопрос не может быть однозначным, ведь у каждого плывуна свои особенности.
- Это может быть однородная масса, состоящая их мелких частиц. Бывает и так, что в ней содержатся крупные включения в виде сцементированных масс песка, или обломков более твёрдых пород. При этом они могут находиться как в состоянии покоя, так и двигаться под напором. Так что, не каждый плывун позволяет пройти сквозь него.
- Если происходит обильный приток воды, работы по проходке шахты останавливают совсем. В таком случае, уже произведённые затраты на строительство колодца могут оказаться напрасными. При более благоприятных условиях, для прохождения плывуна сооружают переборку из досок с заострёнными нижними концами (шпунт). Его ровно, по отвесу забивают в вязкую массу. Стенки шпунта временно изолируют стенки нижней части шахты. Внутри них грунт, выбирают, не обнажая концов переборки.
- В наиболее разжиженных массах, используется специальный ящик с режущим башмаком в основании, и крышкой. В его противоположных концах устанавливают клинья, после чего опускают в шахту и вдавливают в толщу плывуна. Как только ящик наполнится, крышку открывают, производят выборку породы и поднимают её на поверхность. Донный ящик не панацея, с его помощью можно пройти небольшой плывун, не толще одного метра.
- Более массивные плывуны в колодцах проходят другими способами. Здесь тоже может использоваться шпунт, но совсем другой конструкции. Это переборка высотой около 80 см, со скошенными краями. После выборки грунта к ней монтируют такой же сегмент, укрепляют внутренними распорками, и только потом забивают дальше. Водоприёмная часть такого колодца обычно выполняется в виде двойного шатра.
- Очистка колодца от плывуна, вернее очистка воды от мутной взвеси, производится с помощью донного фильтра. Это может быть круглый щит, сбитый из толстых досок хвойных пород, либо осиновые брёвна, расколотые пополам, и уложенные на дно. Поверх деревянного настила насыпают не менее трёх слоёв щебня, разной фракции – чем выше, тем крупнее. Можно даже сверху положить три-четыре крупных булыжника.
Обратите внимание! Обустройство донного фильтра актуально только в ситуации, когда колодец расположен на истинном плывуне. В случае с ложным плывуном, делать этого не следует. Иначе со временем вы получите проблему: фильтр сильно забьётся песком, перекрыв доступ воде.
Время от времени приходится производить текущий ремонт колодцев на плывунах: замену фильтра, установку гидропломб – ведь под постоянным напором грунтовых вод может не выдержать даже самая качественная герметизация.
Для того, чтобы построить шахтный колодец в сложных грунтах, требуется приложить немало сил – тут нужен профессионализм. Желание сделать это без участия специалистов может быть чревато, и экономия, в данном случае, неуместна.
Плывунами называют водонасыщенные рыхлые породы, обычно пески, которые при вскрытии различными горными выработками разжижаются, приходят в движение и ведут себя подобно тяжелой вязкой жидкости.
Плывунные свойства, кроме песков, при определенных условиях могут проявлять пылеватые суглинки, супеси, т.е. породы, обладающие значительной пористостью.
Основной причиной проявления у пород плывунных свойств является гидродинамическ ое давление поровой воды, которое создается в результате перепада (градиента) давления грунтовых вод при вскрытии котлована (траншей и т. д.). В связи с обычно малой водопроницаемостью плывунных пород гидравлический градиент вызывает фильтрационное давление на частицы породы, обуславливая их движение по направлению градиента или, иначе говоря, в сторону разгрузки, в котлован. Для определения критического значения градиента фильтрации I кр , при котором порода переходит в плывунное состояние, рекомендуют формулу I кр = (р-1)(1-n), где р -плотность грунта; n - пористость (в долях единицы).
В плывунном состоянии породы утрачивают всякие структурные связи. Частицы переходят во взвешенное состояние.
Интенсивность плывунных явлений в породах зависит от величины градиента, гранулометрического и минерального состава формы частиц, плотности породы и ряда других факторов.
Плывуны, находящиеся в покое, слабо отдают воду и мало водопроницаемы.
Плывуны разделяют на ложные (псевдоплывуны) и истинные.
Ложные плывуны -это грунты, не имеющие структурных связей, различные пески и гравелистые отложения, переходящие в плывунное состояние под действием гидродинамического давления потока подземных вод.. Коэффициент фильтрации достигает 1-2 м/сут и более. Частицы породы находятся во взвешенном состоянии. Трение между ними сводится к нулю. Пески этого вида плывунов очень легко оплывают. Плотность в безводном состоянии колеблется от 1,5 до 1,75 т/м 3 . Вода светлая или слабо мутная. Взвешивающее действие воды при определенных условиях проявляется также в песках некоторых морских побережий, образуя так называемые зыбучие пески. Под действием гидродинамического давления во взвешенное состояние могут переходить не только пески, но некоторые другие рыхлые породы.
Характерной особенностью ложных плывунов является довольно легкая отдача ими воды. При высыхании они образуют рыхлую или слабо сцементированную массу.
Истинные плывуны - это породы с коагуляционными или смешанными связями в виде глинистых песков, а также супесей, суглинков. Структурные связи обусловлены присутствием глинистых (< 0,001 мм) частиц с высокими гидрофильными свойствами. Переход в плывунное состояние определяется невысоким гидродинамическим давлением и присутствием притягивающих к себе влагу (гидрофильных) глинистых частиц. Вокруг этих частиц формируются пленки связанной воды, что ослабляет структурное сцепление и уменьшает водопроницаемость пород. Значения коэффициента фильтрации очень низкие и колеблются от 0,005 до 0,0001 см/с.
Плотность истинных плывунов в безводном состоянии равна 1,8- 2,2 т/м 3 . Разжижение плывунов происходит при влажности меньшей полной влагоемкости. Глинистые частицы окрашивают воды в серовато-молочный цвет. При высыхании истинные плывуны вследствие склеивающего действия глинистых частиц образуют довольно сильно сцементированные массы. Характерной особенностью истинных плывунов является слабая отдача воды. Они «плывут» в основном за счет физически связанной воды.
В строительной практике важно определить способность породы переходить в плывунное состояние и вид плывуна. Это можно сделать по ряду внешних признаков и на основе лабораторных анализов.
Склонность породы переходить в плывунное состояние можно установить по величине водоотдачи, высокой пористости (более 43 %), по гидрофильности глинистых частиц и другим факторам. В полевых условиях способность к плывунности пород устанавливается по образованию в скважинах при бурении водопесчаных «пробок».
Можно также использовать некоторые внешние признаки. Так, истинный плывун в котлованах дает скопление волы в виде «цементного» молока. Песок, взятый из котлована, имеет вид маловлажного грунта, воду не отдает и постепенно оплывает в лепешку.
Плывуны осложняют строительство. Они создают большие трудности в проходке строительных выработок, стремясь заполнить выработанное пространство. При условии замкнутого пространства плывуны могут быть надежными основаниями, но создать такой контур трудно. Возможно выпирание плывунов из-под фундаментов, что вызывает оползни, провалы поверхности, деформацию зданий и сооружений. Открытый водоотлив из котлованов опасен появлением суффозии на окружающей территории. Опасна подрезка склона, дающая выход плывунам.
Примером может служить случай со 100-метровым трамплином на Воробьевых горах в Москве. После строительства трамплина строители начали подрезать грунт в нижней части склона, чтобы придать ему необходимую кривизну для безопасного приземления лыжников. Были вскрыты плывуны, которые стремительно заполнили выемку и затопили экскаватор и вызвали оседание откоса. Плывуны очень чувствительны к вибрации и динамическим ударам, даже на значительно удаленных расстояниях от места возмущения.
Борьба с плывунами сложна и не всегда принятые меры дают желаемые результаты. В таких случаях приходится отказываться от устройств котлованов и применять свайный вариант фундаментов или подошву фундамента не доводить до слоя плывунных пород. В выборе метода борьбы важнейшее значение имеет вид плывуна.
Все способы борьбы с плывунами можно разделить на 3 группы:
искусственное осушение плывунных пород в период строительства
(открытая откачка воды из котлованов, иглофильтры и др.);
ограждение плывунов путем создания шпунтовых стен
закрепление плывунов путем изменения их физических свойств
(силикатизация, цементация, замораживание и т. д.).
Для ложных плывунов применимы все способы борьбы. В борьбе с истинными плывунами можно использовать лишь ограждение, замораживание и электрохимическое закрепление. При проходке подземных выработок используют повышенное давление, уравновешивающее давление воды плывуна.
Возможность осушения плывунов зависит от их коэффициента фильтрации. При к ф > 1 м/сут откачку воды производят из скважин; при k < 1,0 - 0,2 м/сут следует использовать специальные установки - иглофильтры, позволяющие произвести осушение до глубины 5- 6 м и при иглофильтрах особой конфигурации -до 12-15 м и более. При к ф < 0,2 м/сут иглофильтры применяют в сочетании с электродренажом.
Строительный котлован от плывуна можно оградить шпунтовой крепью, задача которой - перерезать слой плывунной породы и принять на себя ее давление. Забивка деревянного шпунта ограничивается глубиной 6-8 м, металлического -20-25 м. При наличии галечников и прослоев плотных грунтов (мергели и др.) погрузить шпунт не удается.
Замораживание плывунов является временным и ненадежным мероприятием. Для этого используют или морозное время года, или специальные холодильные установки. В зимнее время проходку котлованов проводят поэтапно, после каждого периода промораживания грунта на глубину 20-30 см. Искусственное замораживание осуществляют вокруг котлована путем циркуляции в скважинах раствора СаС1 3 , охлажденного до -20-40 С. Это создает вокруг котлована зону замороженного водопроницаемого грунта.
Силикатизация - нагнетание в плывуны жидкого стекла. Это возможно при достаточно высокой водопроницаемости плывунов (к ф > 0,5 м/сут). Силикатизация требует больших затрат, но весьма эффективна.
Одной из сложных ситуаций для постройки здания является наличие в грунте плывуна – смеси частиц грунта с водой. Плывун, как правило, локализован на определенной глубине и, если его не повреждать, достаточно стабилен. Однако, при попытке возвести заглубленный фундамент, плывун может доставить строителям много неприятностей.
Как построить фундамент на плывуне? Есть несколько способов, и их выбор зависит от локализации и глубины размещения неустойчивого слоя грунта. Поэтому перед тем, как остановить выбор на каком-либо способе, нужно обязательно заказать геологическое исследование участка под застройку. При исследовании необходимо определить:
- Глубину промерзания грунта (ГПГ);
- Уровень грунтовых вод (УГВ);
- Глубину залегания плывуна и толщину его слоя.
Способы борьбы с плывуном и выбор типа фундамента
Бороться с плывуном можно только в одном случае – если есть возможность обустройства системы дренажа ниже уровня его залегания. Плывун представляет собой взвесь мелких пылеватых частиц песка с примесями глины в воде и имеет полужидкую консистенцию с высокой вязкостью. Качественный дренаж с отводом воды может осушить плывун и предотвратить его дальнейшее появление. При этом в процессе эксплуатации здания придется регулярно проводить ревизию дренажной системы.
Сам по себе плывун не является опасным, если не повреждать его целостность. Поэтому, если осушить плывун не представляется возможным, необходимо выбрать такой способ возведения фундамента, который позволит избежать контакта фундамента с плывуном, либо сведет этот контакт к минимуму.
Если в результате геологических исследований грунта было выяснено, что плывун находится на значительной глубине, ниже глубины промерзания грунта, для частного дома можно выбрать монолитный ленточный фундамент мелкого заложения с гравийной подсыпкой, либо, если размеры и вес зданий значительны, плитный фундамент на гравийно-песчаной подготовке.
Если плывун расположен на глубине не более 0,5 метра и его толщина незначительна, а под ним находятся твердые и устойчивые грунты, то лучше остановить свой выбор на свайном фундаменте с ростверком из бетона или с применением винтовых свай. Сваи заглубляют в твердые слои грунта не менее чем на 1 метр, в основании выполняют утолщение, препятствующее выталкиванию свай силами морозного пучения.
Мелкозаглубленный ленточный фундамент на плывуне
Такой фундамент выполняют при залегании плывуна на глубине не менее 1,5 метров на слабопучинистых грунтах. При необходимости постройки подвала его обустраивают за счет подъема цоколя над грунтом, не заглубляя подземную часть фундамента.
- Подготовка площадки сводится к расчистке участка, его выравниванию, рытью неглубокого котлована и обустройству горизонтального дренажа. В случае повышения уровня грунтовых вод дренаж предотвратит капиллярный подъем влаги. Глубина котлована – от 0,5 до 0,7 метра. Дно котлована засыпают щебнем, поверх щебня – крупнозернистым песком. Тщательно трамбуют подсыпку, проливая ее водой.
- Выполняют опалубку из досок или щитов на высоту цокольной части фундамента. В опалубку укладывают полиэтиленовую пленку или другой гидроизоляционный материал, чтобы избежать протечек бетонного молочка при заливке бетона, после чего выполняют армирование фундамента в соответствии с .
- Заливают опалубку бетоном марки М200 или выше, удаляют из бетона воздушные пузыри с помощью вибратора и выравнивают его поверхность. Созревание бетона длиться не менее 28 суток, на это время фундамент необходимо укрыть от атмосферных осадков и прямых солнечных лучей.
- После высыхания бетона необходимо выполнить гидроизоляцию фундамента, а при необходимости и его утепление, после чего производят обратную засыпку котлована песком.
Плитный фундамент на плывуне
Применяют в случае глубоко залегающего плывуна на пучинистых и влажных почвах. называют плавающим – его конструкция позволяет выдерживать значительную нагрузку здания, а при морозном пучении и подвижках грунта фундамент смещается вместе со всем зданием, без деформаций.
- Разравнивают площадку и выполняют подсыпку щебнем с песком на высоту до 0,5 метра. Плотно трамбуют ее, проливая водой. Производят разметку. Укладывают подземные коммуникации.
- Производят горизонтальную гидро- и теплоизоляцию основания плитного фундамента: укладывают на подготовленную подсыпку слой утеплителя из пенополистирола, а на него рулонную гидроизоляцию.
- Опалубку плитного фундамента выполняют из досок либо фанерных щитов, высота опалубки – около полуметра. Подготовленную поверхность застилают полиэтиленовой пленкой, проклеивая стыки полос скотчем. Пленка предотвращает протекание бетона и бетонного молочка из опалубки, кроме того, она обеспечит подвижность плиты в случае подвижек грунта.
- Выполняют армирование с помощью рифленого прутка диаметром 12-16 мм, укладывая его сеткой с шагом 15-20 см. В местах пересечений пруток вяжут с помощью проволоки. Чтобы арматура была полностью утоплена в бетоне, укладывать пруток необходимо на пластиковые направляющие.
- Бетон заливают в подготовленную опалубку, выравнивают и уплотняют его с помощью глубинного вибратора и виброрейки, разглаживают правилом. Сохнет бетон 4 недели, на это время его необходимо укрыть от осадков.
Свайный фундамента на плывуне
Такой фундамент выполняют в том случае, если плывун расположен на близком расстоянии к поверхности грунта, но глубина его невелика, а ниже находятся твердые стабильные слои грунта. Такая ситуация характерна для влажных пылеватых супесей, когда грунтовые воды расположены неглубоко. Они подпитывают плывун, и устройство дренажа оказывается недостаточной мерой для осушения почвы. Поэтому единственным способом создать устойчивый и надежный фундамент является заглубление свай на глубину твердых грунтов.
- Подготовка площадки сводится к ее очистке от растительности, мусора и разметке.
- Сваи можно использовать как бетонные, так и винтовые стальные. Второй вариант предпочтительнее из-за цены, кроме того, винтовые сваи легко можно установить без применения спецтехники. Достоинством винтовых свай является также и то, что их установка происходит одновременно с бурением, значит, не придется принимать меры против затопления скважины и откачивать воду при повреждении плывуна.
- Сваи устанавливают в углах здания, на пересечении стен, а также через каждые два метра под несущими стенами. Завинчивают металлические сваи вдвоем, с помощью рычага, вставленного в специальные уши, проверяя их вертикальность по уровню. Бетонные сваи забивают с помощью специальной техники.
Металлические сваи завинчивают до твердого грунта и продолжают их заглубление минимум на метр. При необходимости их наращивают. Излишки стальных свай отрезают болгаркой, а поверх крепят обвязку: из металлоконструкций – на сварку, из деревянного бруса – с помощью специальных оголовков.
Техника безопасности
При любых земляных работах на участке с плывуном необходимо принять меры против прорыва плывуна. В случае повреждения его целостности затопление котлована может произойти за считанные секунды, а выбраться из вязкой массы очень сложно.
Поэтому при работе необходимо:
- Стенки котлованов укреплять досками;
- В котловане глубиной более метра установить лестницу, обеспечивающую быстрый подъем наверх;
- Все работы необходимо проводить бригадой из двух или более человек.