Пучинистые грунты: чем опасны и как защитить фундамент от деформации

Пучинистые грунты: чем опасны и как избежать деформации фундамента

Дом простоял зиму — и весной по стенам пошли трещины, перекосило крыльцо, заклинило двери. Одна из самых частых причин таких бед — морозное пучение грунта. Это явление способно за один сезон повредить даже добротный дом, если при проектировании фундамента не учли свойства грунта.

Разберём, что такое пучинистые грунты, почему они так опасны для фундамента и какими способами застройщик может защитить дом от деформаций.

Что такое пучинистый грунт и морозное пучение

Пучинистый грунт — это, по определению ГОСТ 25100, дисперсный (рыхлый) грунт, который при промерзании увеличивается в объёме из-за кристаллизации воды в его порах. Само явление называют морозным пучением.

Механизм простой на первый взгляд, но коварный. Вода при замерзании расширяется примерно на 9%. Но этим дело не ограничивается: в мелкозернистых грунтах вода ещё и подтягивается к фронту промерзания снизу, образуя ледяные линзы и прослойки. В результате грунт вспучивается вверх куда сильнее, чем на те самые 9%, — подъём может достигать нескольких сантиметров и даже больше.

Главная опасность в том, что пучение происходит неравномерно: под одной частью дома грунт поднялся сильнее, под другой слабее. Именно эта неравномерность рвёт конструкции и оставляет трещины.

Какие грунты пучинистые, а какие нет

Способность к пучению напрямую зависит от того, удерживает ли грунт воду.

Пучинистые грунты — те, что задерживают влагу в мелких порах:

• глины и суглинки;
• супеси;
• пылеватые и мелкие пески.

Непучинистые грунты — те, что свободно пропускают воду и не насыщаются ею:

• скальные грунты;
• крупнообломочные (гравий, галька, щебень);
• крупные и средней крупности пески.

Вот почему замена пучинистого грунта на песчано-гравийную подушку — один из рабочих способов защиты: непучинистый материал воду не держит и не пучит.

Степень пучинистости: классификация

Пучинистость — не «да или нет», а величина, которую измеряют относительной деформацией морозного пучения (εfh). По этому показателю грунты делят на категории:

Степень пучинистости определяют лабораторно по образцам грунта. Именно эта цифра, а не «на глаз», показывает, насколько серьёзные меры защиты нужны фундаменту.

Три условия пучения: убери одно — и проблемы нет

Ключ к защите фундамента в том, что морозное пучение возникает только при одновременном наличии трёх факторов:

1. пучинистый грунт (глина, суглинок, супесь, пылеватый песок);
2. вода в грунте (высокий уровень грунтовых вод или замачивание);
3. промерзание — отрицательная температура, проникающая на глубину заложения.

Стоит исключить хотя бы одно из этих условий — и пучение либо не проявится, либо станет безопасным. На этом принципе и строятся все методы защиты: убрать пучинистый грунт, отвести воду или не дать грунту промёрзнуть.

Чем опасно пучение: нормальные и касательные силы

Пучение воздействует на фундамент двумя видами сил, и это важно понимать.

Нормальные силы пучения действуют снизу вверх на подошву фундамента, если она находится выше глубины промерзания. Грунт под фундаментом замерзает, расширяется и буквально выталкивает его вверх.

Касательные силы пучения действуют вдоль боковых стенок фундамента. Промерзающий грунт «схватывает» боковую поверхность и тянет её вверх при пучении. Эти силы особенно коварны: они способны приподнять даже заглублённый фундамент, а при жёсткой конструкции — оторвать его верхнюю часть от нижней.

Последствия у обоих видов сил одинаково неприятные: неравномерный подъём и осадка, трещины по фундаменту и стенам, перекос проёмов, крен строения. Причём деформации накапливаются от сезона к сезону, и с каждой зимой дому становится хуже.

Почему одного заглубления не всегда достаточно

Классический совет — закладывать подошву фундамента ниже расчётной глубины промерзания. В Московском регионе это ориентировочно 1,3–1,5 м для суглинков и глин и до 1,7–2,0 м для песчаных грунтов (точное значение зависит от типа грунта и теплового режима здания).

Заглубление действительно убирает нормальные силы пучения — под подошвой грунт не промерзает. Но касательные силы вдоль боковых поверхностей никуда не деваются. Поэтому для пучинистых грунтов заглубление обязательно дополняют другими мерами — иначе фундамент будет медленно «выдавливаться» год за годом.

Как защитить фундамент: рабочие методы

Эффективная защита почти всегда сочетает несколько приёмов, подобранных под конкретный грунт.

Заложение ниже глубины промерзания. Базовая мера, устраняющая нормальные силы пучения. Обязательна для ленточных и столбчатых фундаментов на пучинистых грунтах.

Замена грунта и обратная засыпка. Пучинистый грунт под и вокруг фундамента заменяют непучинистым — уплотнённой песчано-гравийной подушкой. Она не удерживает воду и не пучит.

Дренаж и водоотведение. Пристенный и кольцевой дренаж, ливневая канализация, грамотная отмостка и планировка участка понижают влажность грунта и уровень грунтовых вод — убирают из «формулы пучения» воду.

Утепление грунта. Утеплённая отмостка и теплоизоляция по периметру (например, экструдированный пенополистирол) не дают грунту промёрзнуть у фундамента. На этом принципе работает утеплённая шведская плита (УШП).

Свайные и буронабивные фундаменты. Сваи опирают на плотный слой ниже глубины промерзания. Для борьбы с касательными силами применяют гладкую боковую поверхность и уширение в нижней части, работающее как анкер.

Монолитная плита («плавающий» фундамент). Жёсткая армированная плита воспринимает неравномерные деформации и «плавает» вместе с грунтом, не давая зданию перекоситься.

Снижение касательных сил. Гладкая, иногда наклонная боковая поверхность фундамента, скользящие слои и обмазки уменьшают сцепление промерзающего грунта с фундаментом.

Почему без геологии выбрать защиту нельзя

Все перечисленные меры работают только тогда, когда подобраны под конкретные условия. А чтобы их подобрать, нужно знать: какой грунт залегает на участке, какова его степень пучинистости, где проходит уровень грунтовых вод и как он меняется по сезонам. Ни один из этих параметров нельзя определить без инженерно-геологических изысканий и лабораторных исследований образцов грунта из скважин.

Именно поэтому защита от пучения начинается не с бетона, а с геологии. Данные о грунтах и воде получают в ходе изысканий с анализом проб в аккредитованной лаборатории. О том, зачем геология нужна частному дому, мы подробно писали в статье нужна ли геология участка для строительства частного дома, а о том, как грунт влияет на выбор основания, — в материале несущая способность грунта и как она влияет на фундамент.

Частые вопросы

Как понять, что грунт на участке пучинистый? Достоверно — только по результатам изысканий: тип грунта и степень пучинистости определяют в лаборатории. Косвенные признаки (глинистый грунт, высокая вода, сырость) указывают на риск, но не заменяют анализ.

Помогает ли просто глубже закопать фундамент? Заглубление ниже промерзания убирает нормальные силы пучения, но не касательные. Поэтому его дополняют дренажом, заменой грунта или утеплением — по отдельности эта мера не всегда спасает.

Можно ли строить на пучинистом грунте? Да. Пучинистость — не приговор, а условие, которое учитывают в проекте фундамента. При правильных мерах защиты дом на таком грунте стоит надёжно.

Опасно ли пучение для лёгких построек? Да, и порой даже больше: лёгкое строение хуже сопротивляется силам пучения своим весом, поэтому его проще «приподнять» и перекосить.

Коротко о главном

Пучинистые грунты — глины, суглинки, супеси и пылеватые пески — при промерзании увеличиваются в объёме и неравномерно поднимают фундамент, что приводит к трещинам, перекосам и крену здания. Пучение возникает только при сочетании трёх условий: пучинистый грунт, вода и промерзание, — и защита строится на том, чтобы исключить хотя бы одно из них. Заглубление ниже промерзания, замена грунта, дренаж, утепление, сваи или плита — рабочие методы, но выбрать правильное сочетание можно лишь на основе данных о грунте и уровне воды.

Планируете строительство на участке с глинистым грунтом или высокой водой? Специалисты ГлавГеоПроект определят тип и степень пучинистости грунта, уровень грунтовых вод и подготовят технический отчёт с рекомендациями по фундаменту. Ориентировочные цены на инженерно-геологические изыскания — на сайте.