Під терміном “пучение грунту” приховується досить складне явище природного походження, яке може привести до серйозних наслідків. У той період, коли земля промерзає, фундамент разом з усім будовою піднімається. При відтаванні відбувається навпаки – підстава опускається. Але суть в тому, що відбувається це нерівномірно.
В результаті будови приходять в аварійний і часом загрозливий стан. В деяких випадках з-за такого явища будівлі і зовсім починають руйнуватися, причому повністю.
Особливість природного явища
Головна особливість процесу здимання полягає в значному збільшенні об’єму води в грунті внаслідок зимового промерзання. Згідно ГОСТ 25100-2011 розрізняють 5 категорій, які розрізняються між собою за ступенем здимальності (у дужках зазначений рівень розширення ґрунту):
- Надмірно пучіністие грунти – більше ніж 12 %.
- Сильнопучинистые грунти – не більше 12 %.
- Среднепучинистые грунти – до 8 %.
- Слабопучинистые грунти – приблизно 4 %.
- Непучиністі грунти – не перевищує 4 %.
Однак останню категорію слід вважати умовною, оскільки в природі просто не існує грунту, де повністю відсутня волога. До такого типу слід відносити лише граніт і великоуламкові породи грунту. Однак у наших умовах така різновид ґрунту зустрічається досить рідко.
Стадії загрозливого явища
Територія Російської Федерації проходить по всій північній частині Євразійського материка. З цієї причини взимку завжди мінусова температура. В залежності від конкретного регіону, грунт може перебувати в завмерлому стані в період від 2 до 9 місяців.
При цьому можна розрізнити кілька стадій пученія грунту:
- I – попередня. При цьому грунт охолоджується до температури, поки ще не рівною для кристалізації води.
- II – заснована. В цьому випадку вода вже починає переходити в інше своє агрегатний стан, перетворюючись на лід. Відповідно, відбувається її об’ємне розширення, що, як нам відомо, не обіцяє нічого хорошого.
- III – переохолодження. Тут вже під впливом морозу грунт стискається. Згодом це призводить до різкого зниження температури.
Тільки варто враховувати, що перераховані стани носять умовний характер, так як перехід з однієї стадії в іншу відбувається дуже повільно. У той же час можна виділити ще один етап у процесі відтавання ґрунту – його просідання.
Як правило, явище пученія спостерігається переважно в зимовий період. З цієї причини цей сезон не підходить для будівництва, особливо масового характеру. Це обумовлено серйозною небезпекою – дуже високий ризик, що зведена будівля буде зруйновано дуже швидко.
Особливо чинності пученія грунту слід враховувати тим, хто проживає на Крайній Півночі. У цій місцевості нижні шари ґрунту промерзають набагато сильніше, ніж в інших широтах.
Головний провокуючий фактор
На перший погляд здається, що збиток від пученія може бути не таким величезним, але це тільки здається. Щоб усвідомити всю загрозу від такого природного явища, варто чітко уявляти собі, як відбувається цей процес.
Як ми тепер знаємо, явище характеризується неоднорідністю, що головним чином зумовлено перепадом висоти поверхні землі. Як правило, це спостерігається навесні – та сторона будівлі, яка знаходиться на півдні, добре обігрівається. До того ж свою лепту вносить весняна крапель. З настанням вечора в грунті накопичується велика кількість талої води, яка потім стає льодом.
Маса цього такого шару може досягати декількох центнерів, а цього вже цілком достатньо, щоб підняти фундамент на певну висоту. На даний процес йде вся ніч.
Вдень же спостерігається зворотна картина – з підвищенням температури лід на землі починає відтавати. Відповідно, підстава починає просідати, і разом з цим земля знову збагачується черговою порцією води, яка потім знову кристалізується. Все це відбувається день у день, поки температурний режим не нормалізується.
Протягом весняного періоду перепаду рівня води будівля може опуститися на кілька сантиметрів. Цього цілком вистачає для виклику серйозних руйнувань, виправити які згодом буде дуже складно, якщо взагалі це можна зробити.
Інші причини здимання грунтів
На інтенсивність осідання можуть впливати різні фактори, серед яких можна згадати і такі:
- Тривалість зимового періоду і його інтенсивність (суворість).
- Товщина снігу.
- Характеристики грунту.
- Кількість опадів за сезон.
- Рівень вологості повітря.
- Характер рельєфу місцевості.
- Рослинність.
- Глибина залягання підземних вод.
- Розташування місцевості по відношенню до південної сторони.
Оскільки будови можуть отримати дуже серйозний шкоди від пученія, то зведення його фундаменту має проводитися нижче глибини промерзання грунту. Ця величина знаходиться в прямій залежності від тієї місцевості, де планується будівництво будинків.
Варто відзначити, що средиземная вологість ґрунту є основним чинником, який більшою мірою впливає на інтенсивність осідання. В той же час не слід скидати з рахунків і щільність нижніх шарів грунту. А адже від цього параметра також багато залежить.
Чим щільніше грунт, тим меншою деформації буде піддано будівлю. В іншому випадку морозного здимання грунтів буде відбуватися більш інтенсивно, що не обіцяє нічого хорошого.
Як визначити ступінь пученія грунту?
Для цього варто враховувати не тільки склад грунту, але і рівень залягання грунтових вод. З необхідністю визначення, наскільки сильно грунт пучиниста в місцевості приватного ділянки, може зіткнутися будь-який власник заміської нерухомості. Для реалізації поставленої мети необхідно викопати шурф глибиною до 2 метрів. Це така спеціальна вертикальна виробка квадратної, круглої або прямокутної форми перерізу.
Після цього слід почекати кілька діб. Якщо на дні виритого невеликого котловану не здалася волога, потрібно пробурити ще на 1,5 метра. Варто лише з’явитися воді, процес можна зупинити. Тепер залишається заміряти відстань від рівня води до поверхні.
Визначити тип грунту можна візуальним оглядом. На підставі цих даних можна зробити орієнтовний висновок щодо ступеня розширення ґрунту в період холодів.
Звернемося до математичними розрахунками
Розрахунок пученія грунту можна виконати самостійно, за допомогою формули E = (H-h)/h, де:
- E – коефіцієнт ступеня пучинистости грунту.
- H – висота шару грунту після промерзання.
- h – висота шару ґрунту до замерзання.
Відповідно, необхідно попередньо виконати необхідні заміри. Причому не тільки влітку, але й взимку. Робити висновки щодо пучинистости грунту можна на підставі зміни висоти. Якщо цей параметр становить 10 мм або більше на 1 метр промерзання, тоді коефіцієнт E буде дорівнює 0,01, що вже свідчить про те, що слід приймати відповідні заходи, щоб уникнути серйозних наслідків.
Варто ще раз нагадати, що процесам пученія переважно схильна грунт, у якій є великий рівень вологи. Звертаючись в лід, вона помітно розширюється, збільшуючись в обсязі. Хто не заморожував воду в пластиковій пляшці, помістивши її в морозильну камеру холодильника в цілях експерименту або по нужді? Відразу можна уявити собі всю силу водної стихії, зібраної в обмеженому обсязі.
Більшою мірою пучинистости схильні глиниста порода грунту, суглинки і супіски. А глина завдяки наявності безлічі пір здатна добре утримувати воду.
Способи мінімізації збитків
Тепер нам ясно, що величину пученія грунту не слід недооцінювати. Але як уникнути неприємних наслідків, які можуть представляти серйозну загрозу для життя людей? Для цього існує декілька способів. Але оскільки пучение грунту в чому пов’язане з впливом на фундамент, то більша їх частина передбачає способи його зміцнення або ізоляції. Розглянемо оптимальні варіанти вирішення такої непростої проблеми.
Процедура заміни ґрунту
Даний спосіб працює тільки при закладанні фундаменту – під основу укладається піщана подушка. Причому вона повинна бути помітно ширше самого фундаменту будівлі. Потім вона добре трамбується і ущільнюється. Завдяки такій подушці забезпечується рівномірний розподіл всієї навантаження на основу. До того ж шар пухкого грунту знижується, отже, і сила природного явища теж стає слабкішим. До того ж піщана подушка має амортизаційними властивостями.
До всього іншого фахівці рекомендують, щоб уникнути деформації від пученія грунту засипати непучиністим грунтом область між опалубкою після її зняття і грунтом. Така міра дозволить уникнути примерзання грунту до стінок фундаменту.
Тільки через якийсь час пісок у зворотній засипці (включаючи подушку) може змішатися з глиняними частинками, втрачаючи свої непучиністі властивості. Щоб уникнути цього піщана подушка і зворотна засипка повинна бути відокремлена плівкою, руберойдом або фільтруючою тканиною.
Зведення фундаменту
Тут мається на увазі оптимальний вибір типу підстави, що актуально лише на етапі будівництва будинку. Якщо ж він вже зведений, то слід використовувати інший спосіб вирішення проблеми. Щодо даної методики, можна вибирати між двома типами підстави – плитна конструкція або пальовий фундамент.
Моноліт
Формування плитної конструкції дозволить збільшити будівля, що, в свою чергу, дозволить звести до мінімуму вплив ґрунту на фундамент. Звичайно, повністю виключити вплив морозного пученія на монолітну плиту висотою більш 200 мм, втопленою в землю, не вийде. У той же час в результаті пученія грунту підстава буде просто рівномірно підніматися на малу висоту в зимовий час. З потеплінням фундамент повернеться у вихідне положення.
З технічної точки зору реалізація плитного фундаменту нескладна. Певні труднощі виникають зазвичай при операції армування. До того ж цей спосіб досить витратний.
Палі
Пристрій пальового фундаменту дозволить обійтися малою кров’ю. Тільки така конструкція застосовується лише до будівель з малою вагою (будівництво за каркасною технологією, використання сіп панелей і т. д.).
Для підстави можуть підійти такі варіанти:
- Гвинтові палі – вони вкручуються в землю трохи нижче її рівня промерзання.
- Армовані конструкції – попередньо потрібно підготувати кілька свердловин, після чого встановити в них стрижні, загорнуті в руберойд і обмотані металевим каркасом.
Після того як палі будуть встановлені, їх слід з’єднати спеціальними балками або плитами для рівномірного розподілу навантаження на фундамент.
Утеплення периметра будинку
Даний спосіб дозволяє мінімізувати або зовсім виключити промерзання грунту. За рахунок утеплення грунту є можливість для зведення мелкозаглубленного підстави завдяки зменшенню глибини промерзання.
Тільки такий варіант боротьби з обдиманням грунту актуальне для районів з позитивною середньорічною температурою. Ширина утеплювача укладається повинна дорівнювати глибині промерзання грунту. Що стосується товщини матеріалу, то тут все залежить від теплоізоляційних властивостей і характеру клімату.
