Фундамент на плывуне. Что такое плывун? Уникальные подземные фото Как сделать дренаж на плывуне

Плывуны - это насыщенные водой грунты, при вскрытии приобретающие свойства вязкой жидкости.

Они представляют собой большую опасность при выполнении строительных работ. Если плывуны вскрываются подземными выработками, то они сравнительно быстро заполняют её, а вышележащие массы начинают сдвигаться и тоже приходят в движение. В Ленинграде в 1974 г. при строительстве метро проходили подземную выработку в плывунах на глубине примерно 80 м после их замораживания. Однако на одном участке эти пески оказались не промороженными и образовался прорыв. Тысячи кубических метров плывунных грунтов быстро заполнили часть готовой выработки, а па поверхности произошло оседание пород с образованием мульды.

При строительстве Северо-Муйского тоннеля протяженностью 15,3 км было вскрыто несколько десятков разломов, заполненных дезинтегрированным до песка и глины грунтом. Обильно водонасыщенные грунты при вскрытии переходили в плывунное состояние. Наиболее опасными по стабильности перехода в плывунное состояние являлись нарушения, заполненные водопасыщенным грунтом песчано-глинистого состава с содержанием глинистых частиц 3-12% и более. Так, например в 1979 г. выброс плывуна в тоннеле составил 12000 за 10 минут. Вынос водонасыщенного песка повлек за собою человеческие жертвы. В 1986 г. выброс плывуна из разломов превысил 8000 . В 1987 г. во время ведения буро-взрывных работ произошел выброс плывуна. В результате на 100 м от забоя была разброшена буровая установка и породопогрузочная машина массой 27 т.

Установлено, что плывуны - это слабые, неустойчивые породы, требующие специальных методов ведения строительных работ и специальных мероприятий по обеспечению устойчивости сооружений.

В плывунное состояние могут переходить пески, супеси, лессы, суглинки, озерные илы, глины.

Таким образом, плывуны - это не какой-либо определенный тип горной породы, а особое состояние породы.

На практике чаще всего приходится иметь дело с плывунными песками и особенно с песками, содержащими некоторое количество коллоидных частиц. При всем многообразии гранулометрического состава плывунов для всех типов плывунных унтов характерно одно общее качество - частицы этих грунтов в силу различных причин при вскрытии горными выработ-1ми оказываются разделенными прослойками свободной воды, то обусловливает или полное исчезновение структурных связей, или уменьшение их настолько, что они не в состоянии противостоять тем напряжениям, которые приводят плывуны в движение.

Плывуны очень осложняют процесс проходки горных выработок и строительство сооружений. При проходке котлованов происходит обрушение их стенок, разжижение грунтов при сотрясении, выполаживание откосов, заплывание котлована грунтом. Так, например, при строительстве Химкинский плотины произошло оплывание супесей в котловане с образованием угла.Оплывание произошло в результате сотрясения от бетономешалки.

Значительные затруднения возникают и при вскрытии плывунов буровыми скважинами. В этом случае в обсадных трубах образуются «пробки» вследствие того, что плывуны из забоя нажины устремляются вверх по обсадной трубе, обволакивают буровой снаряд и происходит его «прихват».

Давление плывунов часто вызывает искривление стволов шахт, разрушает крепление подземных горных выработок.

Проявление плывунности грунтов может привести к деформации и даже разрушению сооружения. Примером может по служить строительство на Ленинских горах в Москве стометрового лыжного трамплина. Когда трамплин был уже построй строители приступили к срезке грунта в нижней части склона, которому нужно было придать кривизну, обеспечивающую безопасное приземление лыжников. Подрезкой были вскрыты плывунные грунты, устремившиеся в выемку так быстро, что рабочие не успели вывести из нее экскаватор.

Переход грунтов в плывунное состояние возможен при одновременном сочетании следующих четырех факторов:

— благоприятные условия залегания пород;

— наличие разностей напоров подземных вод;

— определенный состав пород;

— определенное состояние рыхлых пород.

Под благоприятными условиями залегания следует понимать обнаженность пород, вскрытых горными выработками, буровыми скважинами или какими-нибудь естественными процессам например, размывом. Если плывуны залегают глубоко и не вскрываются, то плывунность пород не проявляется. Очень часто при строительстве, опасаясь осложнений, сооружения проектируют таким образом, чтобы не вскрывать породы, которые могут перейти в плывунное состояние.

Наличие разности напоров подземных вод также может служить причиной перехода грунтов в плывунное состояние. Разность напоров во многих случаях зависит от геологического строения и геоморфологических условий местности. Следует также иметь в виду, что естественные гидрогеологические условия могут быть изменены в процессе строительства, и тогда устойчивые горные породы могут перейти в плывунное состояние. Так, например, при откачке воды из котлованов может возникнуть разность напоров, что может привести к переходу грунтов в плывунное состояние.

Классификация плывунов

Перечисленные грунты могут перейти в плывунное состояние при наличии избыточного увлажнения их. Анализ причин, которые вызывают переход грунтов в плывунное состояние, позволили А.Ф. Лебедеву подразделить плывуны на истинные ложные.

Истинные плывуны

Истинные плывуны. Группу истинных плывунов составляют рыхлые горные породы — глинистые пески, супеси, суглинки, глины. Они переходят в плывунное состояние не только под воздействием гидродинамического давления, но, главным образом, из-за наличия в их составе минеральных и органических коллоидов. Коллоиды присутствуют в форме коллоидно-дисперсных минералов типа глауконита и монтмориллонита, а также виде гидроокиси Al, Fe и органических соединений. Все они придают частицам плывунов подвижность и, включая большое количество воды, способствуют растяжению структурной сетки.

Это, в свою очередь, обусловливает уменьшение механическое сцепления между частицами. Вода, присутствующая в плывунных грунтах, находится в связанном состоянии, что затрудняет ее удаление.

Истинные плывуны обладают следующими особенностями:

1.Пористость 36-58%, коэффициент пористости 0,67-1,39.

2.Наличие органических и минеральных коллоидов.

3.Наличие частиц размером менее 5 мкм в количестве не менее 3%.

4.Величина максимальной молекулярной влагоемкости превышает 3%.

5.Присутствие коллоидов в составе истинных плывунов обусловливают слабую фильтрационную способность их. Коэффициент фильтрации для истинных плывунов не превышает см/с (0,9-9 см/сут). Чрезвычайно слабая водопроницаемость их и большая водоудерживающая способность исключает возможность осушения плывунов обычными способами.

6.Истинные плывуны обладают очень низким сопротивлением сдвигу. Предельное сдвигающее напряжение не превышает 0,005 МПа.

7.Влажность истинных плывунов близка к пределу текучести.

8.Угол естественного откоса изменяется от (3-4)° до (8-9)°.

9.Плотность истинных плывунов составляет 1,8-2,2 г/см3.

10.Истинные плывуны своеобразно ведут себя при забивке в них свай. При частых ударах небольшой силы плывун приходит в движение и свая легко погружается в грунт. После окончания забивки происходит остановка подвижек и свая приобрела большую несущую способность.

11.Кусочек плывуна, извлеченный из котлована, имеет вид слабовлажного грунта, вода из него не выступает, но если по нему похлопать ладонью, он расплывается и растекающиеся края, каплями падают с руки.

12.При высыхании истинные плывуны сильно цементируются вследствие склеивающего действия коллоидов.

Внешне истинные плывуны обнаруживаются по следующий характерным признакам:

— При взмучивании в дистиллированной воде истинный плывун образует суспензию, которая не осаждается в течение ряда месяцев.

— В истинных плывунах благодаря наличию коллоидных частиц вода в котлованах обычно мутная.

Ложные плывуны

Ложные или псевдоплывуны представляют собой преимущественно среднезернистые или тонкозернистые пески. Переход их в плывунное состояние происходит под влиянием гидродинамического давления потока подземных вод т.е. в результате наличия гидравлического градиента, возникающего при вскрытии выемки, котлована, траншеи, который, взвешивая частицы грунтов, устраняет трение между ними.

Признаки псевдоплывунов:

1.При взмучивании в дистиллированной воде ложный плывун образует суспензию, которая осветляется в десяти сантиметровом слое в течение 2-3 дней;

В котлованах, вскрывающих ложные плывуны, вода прозрачная или слабо мутная, быстро светлеющая;
Ложные плывуны сравнительно хорошо отдают воду, и при естественном или искусственном снижении гидравлического (напорного) градиента они легко переходят в устойчивое состояние.

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:

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.

Зачастую на земельных участках с песчаными грунтами, на которых ранее была заболоченная местность или река, будущих застройщиков может поджидать неприятный сюрприз в виде плывуна. Обычно это супесь или песок, слой грунта с различными примесями и высоким уровнем влажности. Такие почвы характеризуются текучестью и непрочностью, могут разжижаться при различных климатических изменениях или при значительных нагрузках. Чтобы построить фундамент на плывуне своими руками, следует учесть множество различных показателей и факторов, провести тщательное обследование территории и подобрать наиболее оптимальную конструкцию основания.

Подготовительные работы

Перед тем как построить фундамент на участке , следует провести подготовительные работы, определить тип грунта и размер в нем частиц-песчинок. По фракции плывуны бывают с крупными, средними и мелками частицами. Однако самыми опасными и непредсказуемыми считаются пылеватые частицы, которые при насыщении влагой становятся текучими, угрожая зданиям и сооружениям потерей несущей способности и прочности. Ситуацию усугубляет наличие глины в грунтах, которая снижает устойчивость основания здания и всей конструкции.

До того, как начать возводить фундамент на плывуне, необходимо провести геологические исследования и инженерные изыскания собственными усилиями или с помощью квалифицированных специалистов. Данные о фактическом состоянии почвы и ее составе можно взять у ближайших соседей по участку, особенно если они недавно построили дом. Самостоятельно можно исследовать грунты после бурения скважины или выкапывания грунта. При наличии плывуна в шурфе или скважине будет наблюдаться жидкая смесь почвы, глины и песка, оползание стенок и проседание земли.

Если при обследованиях участка или работах по рытью котлована обнаружился плывун, то узнать самостоятельно его толщину и состав пласта практически невозможно. Желательно обратиться для более точных расчетов в профессиональную инжиниринговую компанию.

Особенности устройства и подготовки стройплощадки

Планируя обустроить фундамент и определившись с конструкцией основания, в первую очередь роют траншею или котлован. После выемки грунта следует снизить в яме содержание грунтовых вод, используя дренажные системы, а при высокой воде – насосы. После осушения, чтобы предотвратить размокание и сползание грунта, быстро делают основание в виде тощего бетона , которое поможет в дальнейшем избежать проблем с проседанием почвы в процессе проведения работ. Сначала укладывают из отсева или крупного щебня дренирующий слой. Сверху щебня заливают бетонный раствор и дают ему схватиться в течение 2-3 дней в теплый сезон.

До начала возведения фундамента под несущую конструкцию следует обязательно уложить слой гидроизоляции с нахлестом и выводом ее на наружные стены. Кстати, после проведения работ следует также тщательно изолировать внешние элементы основания.

Подбирать конструкцию фундамента необходимо до начала проведения работ с учетом расчетных нагрузок всего каркаса здания, перекрытий и крыши. В принципе, по заключению специалистов при грамотном выполнении работ можно возвести любые опорные элементы.

Свайные основания с ростверком. Оптимально подходят при четком определении толщины плывуна. Обычно для этого типа используют винтовые стальные сваи или забивные железобетонные изделия. Главное, обустраивая такой фундамент, необходимо расположить подошву основания ниже плывуна. Обвязку ростверка выполняют с помощью железобетонных опор.
Монолитная плита . Ее обычно используют при возведении мощных конструкций, например, многоуровневых кирпичных домов и неглубоком залегании плывуна. Параметры монолитной конструкции и ее толщину рассчитывают до проведения работ в индивидуальном порядке. Главное – это проведение заливки бетонного раствора в непрерывном режиме и использование для вязки арматурных прутов сечением не меньше 12-16 мм в диаметре.
Ленточный фундамент . Как правило, такие основания используются в мелкозаглубленном варианте. Обычно в зависимости от расположения плывуна обустраивают вначале качественную дренажную систему или выполняют эффективный отвод влаги с помощью уклона, нивелируя в дальнейшем негативные свойства грунтов.

При неглубоком залегании на участке плывуна и одновременно высоком уровне грунтовых вод можно рассмотреть возможность подготовки насыпного основания. Во время проведения фундаментных работ и подготовки к ним следует приобретать только качественные сертифицированные материалы, которые обеспечат надежность и долговечность всей конструкции.

Видео

Если вам нужно возвести фундамент на плывуне, а вы не можете определиться с типом фундамента, посмотрите видеоматериал о достоинствах свайного фундамента.