Строительство дома иногда сопряжено с рядом трудностей, связанных с тяжелыми геологическими условиями. В первую очередь это связано с составом грунта и положением грунтовых вод. Опасным явлением, которое встречается иногда на участке, является плывун. Это грунт, насыщенный водой до такой степени, что способен разжижаться под воздействием механических нагрузок и вести себя как жидкость.
Плывуны состоят из песка или супеси. Он находится под давление окружающих его слоев, которые и закупоривают его, не давая растекаться. Толщина образования от 2 до 10 м. Устройство фундамента на плывуне требует грамотного расчета и профессионального исполнения работ.
Как узнать о плывуне на участке?
Для определения состава и свойств основания под зданием, необходимо провести инженерную подготовку. Эти работы требуют затрат, и не все застройщики хотят их заказывать, предпочитая обходиться собственными силами. Для анализа подойдут такие методы:
- Сбор данных об основании соседних участков. Если рядом уже есть построенные здания, необходимо опросить их хозяев и использовать эту информацию. Это не даст полной уверенности в наличии или отсутствии плывуна под домом, но поможет в дальнейших исследованиях.
- Провести самостоятельные работы. Для этого выкапываются или высверливаются шурфы ниже глубины промерзания. При плывуне шурф будет заполняться текучей смесью песка и воды. Узнать толщину и другие параметры образования вы самостоятельно не сможете.
- Заказать исследование у специализированной компании.
Плывуны чаще встречаются в болотистой местности.
Фундаменты на плывунах
Основной трудностью при работе на плывуне является сложность выкапывания траншеи или котлована. Если при работе плывун вскрывается, то дно котлована покрывается текучей смесью, которая существенно затрудняет строительные работы. Хотя если он остается невскрытым, то, в большинстве случаев, никак не влияет на находящиеся над ним здания и сооружения. Устройству фундамента в таких условиях уделяют большое внимание, иначе существует опасность создать неустойчивую и опасную конструкцию.
Проще всего работать в условиях, когда расстояние до плывуна и его толщина известны, для этого и важно проводить профессиональную геологоразведку. Тогда можно избежать случайной раскупорки и связанных с ней трудностей. На плавунах применимы такие фундаменты:
- Свайные . Устраивают как винтовые, так и набивные сваи. При устройстве такого фундамента важно знать толщину плывуна, так как свая должна доходить до устойчивого основания под ним и передавать на него нагрузку от дома. Распределение веса здание на стержни осуществляется ростверком.
- Ленточные . При частном малоэтажном строительстве нагрузка от здания мала, и не способна нарушить равновесие плавуна. Основная проблема при таком фундаменте заключена в подготовке траншеи. Ее роют таким образом, чтобы не вскрыть плавун. Также распространено применение мелкозаглубленных лент, когда грунт в траншее заменяется песком, а на нем устраивается фундамент. Это уменьшает воздействие сил пучения.
- Плитные . Сооружаются по тому же принципу что и плитные. Целесообразно применять при большой нагрузке или при плавуне недалеко от поверхности земли.
При строительстве здания в таких условиях целесообразно сооружать системы дренажа, которые будут осушать грунт около фундамента и уменьшать его пучинистость. Выбор типа фундамента и его расчет необходимо делать с помощью специалистов, это позволит убрать или уменьшить негативное влияние плавуна на здание.
На участках, где преимущественно песчаный грунт, либо когда-то была река или озеро, на заболоченной местности застройщика может ожидать неприятный сюрприз – наличие в толще грунта плывуна. Плывуном называют песок или супесь, насыщенные водой. Проблема в том, что он отличается текучестью, разжижается под нагрузкой. Какой фундамент строить на плывуне, на что обратить внимание в такой ситуации – обо всем этом мы поговорим в данной статье.
Строительство фундамента дома на плывуне
Несмотря на то, что песок часто используют в качестве материала для подушки (о песчаной подушке читайте здесь), его наличие в грунте может негативно сказываться на фундаменте. Все зависит от размера частиц-песчинок. Как вы знаете, пески по фракции бывают не только крупными и средними, но встречаются также мелкие и пылеватые. Последние как раз и представляют опасность при их наличии в грунте на строительной площадке. Дело в том, что при насыщении водой они приобретают свойство текучести, что негативно сказывается на несущей способности такого грунта. Ситуацию усугубляют примеси глины, которые обычно имеются в составе плывунов. Учитывая низкое значение сопротивления влажного песчано-пылеватого грунта (см. в таблице ниже), недопустимо расположение подошвы фундамента на плывуне.
Как узнать, что в мы имеем дело с плывуном
Без геологических исследований не обойтись. Лучше всего еще перед началом строительства заказать инженерно-геологические изыскания в профессиональной фирме. Но если вы решили делать фундамент своими руками, то и на подобных услугах можно сэкономить:
- если ваши соседи по участку уже построили дом, велика вероятность, что у них имеется необходимая информация по грунту. Самый простой вариант – спросить у них;
- самостоятельное исследование грунта под будущим пятном застройки сводится к выкапыванию шурфа на глубину не ниже ГПГ либо бурение скважин. О наличии плывуна будет свидетельствовать оползание стенок шурфа, заполнение скважины пастообразной смесью «жидкого песка»;
- если при исследованиях почвы обнаружен плывун, самостоятельно узнать толщину пласта текучего грунта практически невозможно. Т.е. рассматривая в качестве основы дома фундамент на винтовых сваях или столбчатое основание, заглубленное ниже плывуна, придется раскошеливаться на профессиональные услуги
Варианты фундаментов
В целом, если речь идет о строительстве дома на участке с плывуном, в качестве его фундамента можно рассматривать едва ли не все типы – все зависит от конкретных условий:
- свайный фундамент с ростверком подходит в случаях, если известна толщина плывуна и она незначительна. В качестве опор можно использовать забивные железобетонные сваи или винтовые стальные изделия. Идея состоит в том, чтобы расположить подошву фундамента ниже залегания плывуна. Обвязка опор осуществляется ж/б ростверком;
- ленточный мелкозаглубленный фундамент можно применять в двух случаях: плывун находится на существенной глубине (больше 3 м) либо возможно устройство дренажной системы для фундамента. Последний вариант удобен на участке с уклоном – осушая плывун, мы просто нивелируем его негативные свойства;
- фундамент-плита чаще всего используется в случаях, когда нагрузка от дома значительна, а плывун находится недалеко от поверхности земли (1-2 м). В этих ситуациях экономия на устройстве вышеперечисленных типах оснований выглядит сомнительной, поэтому заливают именно плиту
В качестве альтернативы при высоком УГВ и неглубоком залегании плывуна можно рассмотреть вариант устройства насыпного основания. В этих целях на площадку привозят необходимый объем материала (как правило, песка, гравия и т.д. – непучинистого грунта) и далее возводят фундамент на насыпном грунте.
Меры предосторожности при работе с плывунами
Представьте себе воздушный шарик, который наполнили водой и завязали. Как только вы проколите его, вода тут же хлынет наружу. Похожая ситуация и с плывунами: они ведут себя более-менее предсказуемо, пока находятся в толще грунта и доступ к ним ограничен вышележащими пластами. Стоит только проколоть «оболочку», текучий песок вырвется на свободу. Поэтому при разработке котлованов (или глубоких траншей) под фундамент, в местах, где возможно обнаружение плывунов, необходимо работать как минимум вдвоем: один занимается выемкой грунта, второй – контролирует процесс.
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:
Возведение фундамента на плывуне является сложным процессом, так как здесь приходится учитывать специфику глубинного залегания почвенных слоев, перенасыщенных влагой. Необходимо проектировать строительные работы таким образом, чтобы не нарушить крайне неустойчивые образования.
В основе даннной особой разновидности почвы – вода и мелкозернистый песок, эта плавучая масса (что и обуславливает название) не приспособлена для больших нагрузок. Если неправильно спроектировать фундамент, дом может изрядно просесть. Встречаются плывуны истинные и ложные.
Истинного происхождения
Такой грунт состоит из суглинка, глинистого песка, супесей, он проявляет высокие гидрофобные свойства. Почва быстро и обильно впитывает воду, частицы характеризуются молекулярным взаимодействием. Плывуны можно узнать по специфической пленке, имеющей минимальную степень очистки. Для определения сущности почвы можно использовать внешние признаки: на дне скважины появляется «цементное молочко», когда оттуда извлекают пробу, последняя моментально расплывается. Чтобы в точности удостовериться в наличии на участке подобной почвы, пробу необходимо исследовать в лаборатории.
Яма, вырытая на такой территории, быстро заполнится водой, притом жидкость будет иметь красноватый оттенок. По мере высыхания в ней образуется плотная, тягучая масса. Подобная плавающая прослойка может стать причиной усложнения монтажных работ, так как в процессе строительства почва способна проникнуть в любые углубления. В таких условиях труднее сформировать закрытый контур.
Ложного происхождения
Основным компонентом в данном случае служит гравиевый песок. Образования не столь опасны, как в предыдущем случае, так как в составе не присутствуют крепкие молекулярные связи. Жидкость, появляющаяся на дне, обычно светлая, она быстро испаряется, в результате формируется рыхловатая масса.
Типы допустимых фундаментов для плывунов
В подобных непростых условиях специалисты проектируют ленточные, плитные и свайные основания. Каждая из разновидностей целесообразна в конкретных ситуациях, которые будут рассмотрены далее.
Ленточный
Если плывун находится не глубже 1,5 м в грунте слабопучинистого типа, оптимальным решением станет мелкозаглубленный ленточный фундамент. В том случае, когда в проекте здания предусмотрен полноценный подвал, цоколь обустраивают таким образом, чтобы он возвышался над уровнем земли (здесь нельзя погружать дополнительные конструкции в почву).
Плитный
Такое основание целесообразно на влажном и пучинистом участке, если неустойчивый слой находится достаточно глубоко. Расходы на материалы и монтажные работы в случае с плитным фундаментом будут существенно выше, по сравнению с ленточным. Но подобное решение характеризуется высокой устойчивостью и впечатляющими эксплуатационными возможностями.
Второе название строительной методики – плавающее основание. Во время заморозков и пучения почвы такой фундамент выдерживает серьезные нагрузки, так как способен смещаться вместе со строением, не приводя к повреждению последнего.
Свайный
Если плывун находится близко к поверхности, единственный безопасный выход – установка свайного фундамента. Этот вариант будет уместен только в том случае, если под водонасыщенной прослойкой имеется плотный устойчивый пласт. Условия соответствуют влажным пылеватым супесям, их крайне сложно осушить, поэтому легче установить сваи.
Преимущества решения:
- универсальность – возможность применения во всех типах почвы;
- возможность организации работ без привязки к погодным условиям;
- высокие несущие характеристики;
- ограниченный список необходимых земляных работ.
По сравнению с ленточным фундаментом, себестоимость свайного почти вдвое ниже.
Как сделать фундамент на плывуне: технологии и правила
Инструкция по возведению полностью зависит от выбранного типа основания, в связи с чем стоит привести подробное руководство относительно каждого варианта.
Строительство ленточного фундамента
После исследования участка составляют чертежи будущей конструкции, в которых указывают толщину, габариты сегментов, особенности заливки. Участок очищают от мусора и растительности, выравнивают, закладывают на нем котлован.
Чтобы предотвратить капиллярный подъем воды снизу, вводят систему горизонтального дренажа. Максимально допустимая глубина котлована – 70 см, на дне создают щебеночную подушку, сверху ее покрывают крупнозернистым песком, увлажняя и трамбуя его.
Высота опалубки должна соответствовать будущему цоколю, ее изготавливают из металла, ламинированных досок либо пластика, удобнее всего использовать разборные вариации. Полость заполняют рубероидом или гидроизоляционной пленкой, выполняют армирование.
Для заливки необходим высококачественный бетон, при его введении используют вибраторы, чтобы избавиться от воздушных пузырей. Поверхность выравнивают и оставляют для загустения минимум на 26 дней. Фундамент необходимо закрыть пленкой, чтобы предотвратить разрушительное воздействие солнца и атмосферных осадков.
Когда бетон высохнет, можно приступать к гидроизоляционным и утеплительным мероприятиям. Далее котлован засыпают песчаным грунтом.
Технология создания плитного фундамента
Чертеж конструкции составляется с учетом специфики участка. Рассчитываются толщина и размер оптимальной плиты, способ и место ее размещения. Рабочую зону расчищают, выравнивают и засыпают 50-сантиметровым слоем щебня. Заготовку тщательно трамбуют и пропитывают водой. Площадку размечают с помощью шнура и кольев.
Прокладывают поземные участки канализационных и водопроводных коммуникаций. До заливки основания выполняют все теплоизоляционные и гидроизоляционные мероприятия. Подсыпку, состоящую из пенополистирола и утеплителя, укладывают на заготовку, ее покрывают рулонной гидроизоляцией.
Опалубку формируют из панельных щитов либо досок высотой не менее 50 см. Материал должен быть прочным, способным выдержать большую нагрузку из-за веса бетона. Подготовленную поверхность застилают полиэтиленом так, чтобы стыки можно было зафиксировать с помощью скотча. Благодаря пленке бетонный раствор останется внутри опалубки, не вытечет. Такая плита в случае пучения грунта будет подвижной.
Армирование выполняют с помощью рифленых прутьев, диаметр которых находится в пределах 1,2-1,6 см. Материал укладывают в виде сетки, зоны стыков укрепляют с помощью проволоки. Арматуру укладывают на пластиковые направляющие, она должна полностью погрузиться в раствор.
Опалубку заполняют бетоном, после выравнивания воздействуют на нее вибратором. Правило поможет расправить поверхность. Если погода сухая и теплая, раствор будет высыхать в течение 3-4 недель, в холодных условиях понадобится до 6 недель. Чтобы предотвратить намокание, фундамент укрывают полиэтиленом.
С участка удаляют верхний слой примерно на 10 см, на нем создают разметку в соответствии с составленным ранее чертежом. В зависимости от типа плывуна, будущего веса и габаритов здания рассчитывают оптимальное количество вводимых свай.
Специалисты предлагают использовать металлические либо бетонные конструкции, чаще всего применяется первый вариант. Установка металлических свай проще, имеет меньшую себестоимость, притом их эффективность и надежность не уступает бетонным. Стальные сваи монтируются без привлечения спецтехники, все манипуляции можно выполнить за пару дней.
Винтовые модификации не нуждаются в предварительном бурении, в процессе их ввинчивания в почву нет риска затопления, здесь не понадобится откачка воды. Все точки внедрения прописываются в чертеже, особое внимание уделяется угловым зонам, участкам, образующим пересечение стен, несущим конструкциям.
Ввинчивание стальных вариаций могут осуществить 2 рабочих с помощью специального поворотного рычага. В процессе постоянно контролируется ровность введения. Бетонные сваи подразумевают применение техники.
После того, как будет достигнут твердый слой, сваю погружают еще на 1 метр. По мере необходимости можно осуществить наращивание конструкции. Для удаления излишков понадобится болгарка. Для введенных свай на конечном этапе обустраивают обвязку.
Меры предосторожности при работе с плывунами
При случайном повреждении водонасыщенного пласта велик риск его прорыва, в этом случае вероятно затопление котлована. Сущность плывуна напоминает воздушный шарик, в который залили воду – в герметичном виде изделие не опасно, но во время разрыва поток невозможно контролировать.
Чтобы свести к минимуму неблагоприятные последствия, необходимо придерживаться рекомендаций профессионалов:
- укрепить с помощью деревянных щитов откосы траншей и котлованов;
- поручить одному из работников отслеживание с возвышения всех этапов работы на площадке, чтобы он в случае чрезвычайной ситуации мог предпринять экстренные меры;
- в удобном месте установить лестницу, которая позволит быстро подняться на поверхность, если возникнет разрыв.
Чтобы предотвратить появление проблем впоследствии необходимо тщательно исследовать застраиваемый участок. Профессиональное изучение поможет раскрыть грунтовые условия, на основе полученной информации выбирают экономически оправданный и безопасный алгоритм строительства.
Способы борьбы с плывунами
Чтобы построить фундамент дома на плывуне, нужно выбрать оптимальную из трех методик:
- формирование ограждений из шпунтовых стен;
- фиксация зоны залегания неустойчивого грунта;
- искусственное осушение.
В последнем случае организуется открытая откачка воды. Если пласт находится на глубине не более 600 см, лучше взять на вооружение иглофильтры, если уровень залегания ниже, понадобятся электродренажные аппараты.
Шпунтовые стенки способны перекрыть слой плывуна, они создают давление, ведущее к сдерживанию нагрузки. Шпунтованную доску вводят в почву до 10 м, если использовать металлическую продукцию, ее можно поместить до отметки 35 м. Этот способ нельзя использовать, если возле плывуна есть плотные слои грунта.
Фиксацию плывуна можно организовать тремя методами – замораживанием, силикатизацией либо цементацией. Наиболее эффективна силикатизация – в этом случае в почву закачивают жидкое стекло, что способствует увеличению прочности основания, ликвидации подвижности грунта. Замораживание крайне ненадежно, даже после воздействия мощных холодильных установок плывун в скором времени оттаивает.
Обязательный шаг – создание полноценной дренажной системы, залегающей ниже проблемного уровня. Плывун состоит из объединенных водой мелких частиц, дренаж способствует осушению этого участка, структура грунта обретает прочность. Во время эксплуатации строения важно периодически ревизировать систему – это ключевая мера безопасности.
Если плывун находится ниже уровня промерзания грунта, допустима установка ленточного монолитного основания с мелкой закладкой, здесь обязательным элементом станет гравийная засыпка. Если плывун расположен ниже 50 см от поверхности и имеет незначительную толщину, можно установить свайный фундамент (под водоносным слоем должна быть твердая почва).
Давно хотел написать пост про плывун и наглядно на фотографиях и картинках показать, что это такое.
Итак на участке под землей с уровня где-то 3-3.5 метра и до глубины 10 метров расположен водонасыщенный песок — плывун.
Мы пробовали сделать скважину обычным способом — сделали разборный бур из нескольких секций и начали бурить.
Для удобства мы установили треногу.
До глубины 3 метра все шло хорошо. Затем начались проблемы с плывуном. Сколько мы не вынимали песка, глубина погружения бура практически не менялась. Это обычное явление на плывунах.
В песке под землей образуется полость пустоты с водой. Эта полость растет в ширину и практически не углубляется. Так можно вычерпать хоть несколько тонн песка, пока не образуется подземная пещера и грунт сверху не провалится вниз. 🙂
Вот как выглядит такой процесс на схеме.
Схема образования полости при бурении плывуна
А вот как это выглядит в реальности. Выкладываю уникальные подземные фото плывуна и образовавшейся в результате бурения полости. Мы опускали фотоаппарат на веревке в скважину.
Первое фото на глубине примерно 3.5 метра в переходном слое между глиной и песком. Т.е. там где нормальная скважина переходит в пустотную полость.
Переход между глиной и плывуном
Следующие два фото сняты ниже — на глубине около 4-х метров.
На этом уровне видна шарообразная полость заполненная на половину водой. Из-за таких полостей бывают провалы грунта над плывунами.
Также видны корни растений повисшие в пустоте. Оказалось, что многие травы дорастают корнями до 4 метров! Мы не ожидали, если честно.
Вот так обваливается песок в плывуне. Бурить обычным способом бесполезно. Просто будем увеличивать подземную пещеру. 🙂
Подземная полость в плывуне
Корни растений свисают в полость от плывуна
Чтобы решить такую проблему нужно применять обсадную трубу. Которая не даст песку обваливаться, и бур пойдет потихоньку вниз. Полости при этом не будет. Обсадную трубу нужно периодически забивать все глубже и глубже. На рисунке я пририсовал обсадную трубу красным цветом.
Бурение плывуна с обсадной трубой
Так мы и сделали. Опустили в скважину обсадную трубу.
Затем мы стали бурить внутри обсадной трубы и пробовать просаживать ее все глубже и глубже, периодически выкачивая песок с водой вибрационным насосом Ручеек.
Вибронасос для прокачки плывуна
Мы по неопытности совершили три ошибки:
- Обсадную трубу надо брать железную . Мы взяли пластиковую, которая при забивании аммортизирует и не идет в глубь. Кроме того, у пластиковой трубы толще стенки. Это тоже не на пользу.
- В обсадной трубе не должно быть отверстий . У нашей же трубы было очень много насверленных дырок. Так как взяли в качестве обсадной трубы то, что было под рукой.
- Воду из скважины выкачивать нельзя . При этом увеличивается внешнее сдавливание песком обсадной трубы и ее трудно забивать глубже. Можно даже сказать больше — лучше заливать внутрь обсадной трубы воду или глинистый раствор, тем самым создавая давление внутри ствола обсадной и помогая продвигать ее все ниже и ниже.
