Наличие плывуна в составе грунтовых слоев осложняет возведение подземной части строения, а нередко способствует признанию участка непригодным для строительства. Но современные технологии позволяют справляться с особыми геологическими условиями и устанавливать фундамент на плывуне. Существует несколько вариантов устройства основания дома на неустойчивых грунтах. Их выбор обусловливается отметкой залегания плывуна относительно нулевого уровня, а также его толщиной.
Чем опасен плывун
Плывун является герметичным пластом, состоящим из водонасыщенного песчаного или супесчаного грунта, находящегося под давлением. Он имеет вязкую полужидкую консистенцию. Сам по себе такой слой не коварен, но при малейшем нарушении целостности плывуна, водная масса под напором начинает прорываться через вскрытие, вынося с собой песок и другие грунтовые частицы. В результате происходит:
- изменение гидрогеологического режима на участке;
- снижение несущей способности расположенных над плывуном грунтов;
- неравномерная осадка поверхности почвы;
- деформация сооружений, расположенных в непосредственной близости;
- разрушение инженерных коммуникаций.
Кроме того, плывуны, насыщенные глинистыми частицами, опасны в период промерзания грунта, так как подвергаются сильному пучению. Данный факт должен учитываться в проектной документации.
Основной трудностью возведения фундамента на плывуне является обеспечение невозможности оголения и повреждения монолитности водонасыщенного пласта.
В процессе проектирования и строительства дома на неустойчивых грунтах требуется принимать меры, связанные с нивелированием несущей способности земляных слоев. Необходимо помнить, что игнорирование предложенных проектировщиками мероприятий может привести к печальным последствиям, начиная от перекоса проемов и заканчивая серьезными просадками и разрушениями.
Способы борьбы
Осушить плывун в грунте под силу дренажной системе, расположенной ниже уровня залегания проблемного пласта. В дальнейшем она способна предотвратить его повторное появление, но для правильного функционирования дренажа потребуется систематическое проведение ревизионных проверок.
При глубоком расположении плывуна проложить дренажную систему бывает либо слишком сложно, либо материально невыгодно, какой бы совершенной она ни была, поэтому большее внимание уделяют выбору типа фундамента. При невозможности выполнения осушения, требуется остановиться на таком варианте устройства подземной части, который не допустит ее контакта с плывуном. В крайнем случае, сведет его к минимуму.
- Мелкозаглубленный ленточный фундамент подойдет для грунтовых условий с залеганием плывуна ниже отметки промерзания грунта.
- Свайный фундамент устраивается при расположении проблемного пласта небольшой толщины в пределах 0,5-1м от поверхности почвы в том случае, если под ним находятся устойчивые грунты, способные выдержать вертикальные нагрузки от будущего строения. Смысл заключается в прохождении сваями слабого слоя и их опоре на твердое основание.
- Плитный фундамент зарекомендовал себя с положительной стороны в ситуациях, когда плотные грунты располагаются на большой глубине (более 6 метров), а плывун – на малой (около 1-1,5м).
При высоком уровне грунтовых вод и близком от поверхности земли расположении плывуна, нередко рассматриваются варианты предварительного возведения на строительной площадке насыпи из непучинистых грунтов. Трамбовка песчано-гравийных слоев, в этом случае, должна производиться без привлечения тяжелой техники, так как усиленные нагрузки оказывают на плывуны негативное воздействие.
Грунтовые условия строительной площадки определяют путем геологических исследований. При этом уточняют уровень подземных вод, глубину расположения плывуна и его толщину. О возможном расположении на участке проблемного грунта могут рассказать соседи, уже построившие дом. Но если таковых не найдется, следует попробовать самостоятельно определить его наличие или отсутствие.
Вероятность обнаружения плывунов в низинах, на ранее заболоченных участках или в местах, где был хотя бы маленький водоем, довольно высока.
Узнать о проблемном слое можно, выкопав шурф или пробурив скважину на площадке застройки на глубину более нормативного показателя промерзания грунта в данном регионе. Если выемка заполнится жидким песком, а ее стенки оплывут, то вполне можно утверждать о том, что плывун на участке присутствует. Для определения толщины пласта следует вызвать специалистов, так как самостоятельно узнать, насколько он заглублен, не получится.
Особенности устройства фундамента на плывуне
Чтобы верно возвести фундамент на плывуне своими руками, потребуется выполнить определенные правила, рекомендованные специалистами. Приведем наиболее значимые из них.
Для земляных работ не следует привлекать тяжелую строительную технику, поэтому траншеи для монолитных лент и плит придется копать вручную. В связи с данным обстоятельством, застройщики отдают предпочтение свайным конструкциям, исключающим большой объем работ.
Наличие в плывунах воды и глинистых частиц подразумевает, что грунт является пучинистым. Вне зависимости от его глубины залегания, сезонные деформации почвенных слоев будут проявлять себя в той или иной мере. Нивелировать нагрузки поможет усиленный арматурный каркас, установленный в теле фундамента или ростверка.
Чем шире будет фундаментное основание, тем меньшее давление оно станет оказывать на грунт. Если посмотреть на проблему плывуна с позиции оптимального распределения нагрузок от здания, то в качестве его подземной части правильнее было бы выбрать монолитную плиту, очертания которой совпадают с габаритами дома в плане. Но данный вариант фундамента далеко не всегда экономически оправдывается. Что касается ленточной конструкции, то она потребует как можно большей ширины.
Плывуны не имеют достаточной жесткости, поэтому давление на них должно быть максимально снижено.
Выкапывать траншеи следует аккуратно во избежание вскрытия плывуна. При нарушении целостности может произойти прорыв текучего песка наружу, а как результат – смещение слоев грунта и просадка почвенных слоев. Подобная ситуация чревата появлением деформаций в несущих конструкциях близлежащих строений и возникновением аварийных ситуаций на действующих инженерных трубопроводах. Не стоит забывать о том, что любые земляные выемки должны располагаться выше уровня расположения плывуна. От этого правила отступать запрещается.
Монолитную ленту и плиту следует заливать бетоном по песчано-гравийной подушке, уложенной поверх гидроизоляции. Толщина подстилающего слоя должна быть в пределах 35…40см. По периметру готового фундамента в обязательном порядке необходимо будет выполнить широкую отмостку, способную защитить подземную конструкцию от увлажнения путем организованного отвода атмосферных осадков.
Меры безопасности
Халатное отношение к технике безопасности при работе на участке, где в толще грунта присутствуют плывуны, может привести к трагедии. Если случайно вскрытый пласт водонасыщенного песка прорвется под напором в котлован, то затопит его в считанные минуты. Плывун похож на воздушный шарик, заполненный водой, который в герметичном состоянии не опасен, а при разрыве – бесконтролен. От потока вязкого песка будет сложно укрыться, а удалить его из выемки окажется трудно осуществимой задачей. Поэтому стоит заранее предпринять меры предосторожности и максимальной безопасности. Для этого потребуется:
- укрепить откосы котлована или траншеи деревянными щитами;
- установить в определенном месте лестницу для возможности быстрого подъема на бровку выемки в случае прорыва жидкой массы;
- оставить одного из работников наверху для визуального контроля за площадкой и оказания помощи в случае необходимости;
- соблюдать общие правила и технологию устройства фундаментов на проблемных грунтах.
Тщательное обследование состава грунта на застраиваемом участке поможет вовремя принять правильное решение по выбору фундамента и оградит от возможных проблем впоследствии. Не следует забывать, что только фактические исследования дают правдивую информацию о грунтовых условиях, учитывая которые, специалисты найдут оптимальный и экономически обоснованный вариант надежного основания для дома.
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).
Плывун – грунт в виде песка и супеси, насыщенный водой. При обработке или рытье котлованов на плывуне происходит разжижение грунта.
В естественных условиях плывун герметичен, а частицы песка, насыщенные жидкостью, находятся под давлением.
Плывуны могут встречаться повсеместно, но чаще бывают на болотистой местности. Строить на плывуне непросто, этот вид грунта относится к одним из самых проблемных.
Грунт плывуна не отдаёт воду. При малейшем воздействии начинает расплываться и течь. В зимнее время года плывуны подвержены сильному морозному пучению. Опасность плывуна заключается в том, что если нарушить его целостность и вырыть котлован, то он начинает разрушаться, со стенок сыпется песок. Уровень воды и песка, не смотря на углубление, все время поднимается.
Здание, построенное на плывуне, может затянуть в нижние слои почвы. Стены дома лопаются от собственного веса, а фундамент разрушается.
Чтобы успешно построить здание на плывуне, необходимо соблюдать ряд технических особенностей.
При выборе фундамента, на который будет опираться всё строение, учитывают глубину залегания плывуна и его толщину.
При обустройстве фундамента на плывуне помните о следующих моментах:
- Нежелательно использовать тяжёлую строительную технику, чтобы не повредить целостность грунта и не затопить траншею.
- Земляные работы не должно затрагивать проблемный слой.
- Фундамент должен быть максимально широким. В случае использования ленточного фундамента увеличивается ширина ленты до максимально возможной величины.
- При обустройстве основания обязательным этапом будет выполнение дренажа на участке застройки.
- Устройство любого фундамента, исключая свайный тип, проходит на песчано–гравийной подушке.
- Из-за сильного пучения плывунов, в фундамент встраивают усиленный арматурный пояс.
Для строительства здания на плывуне, применяют следующие типы фундамента:
- Ленточный.
- Свайный.
- Плитный монолит.
При залегании плывуна на уровне 1 метра, а устойчивого грунта на глубине 3 — 5 метров, в качестве основы под дом выполняют свайный фундамент с ростверком из монолита.
Ленточный мелкозаглубленный фундамент применяют при нахождении плывучей прослойки от нулевого уровня не ниже трёх метров.
Монолитная плита используется при залегании неустойчивого грунта на уровне 1 метра, при этом устойчивое основание должно достигать 5 метров.
Узнать самостоятельно глубину плывучего и устойчивого основания затруднительно, воспользуйтесь профессиональной помощью строителей.
Поэтапная постройка фундамента на плывучем грунте
Перед заложением фундамента нужно бурить скважину и брать пробы грунта, чтобы определить тип плывучего слоя. От величины песчаных фрагментов зависит степень плывучести.
Когда траншея для фундамента готова, излишки воды удаляют насосом и прокладывают дренажный слой. На дренаж укладывают гидроизоляцию. Далее заливают бетонный слой, грунт в дальнейшем не размокает и не рушится при строительстве.
В течение 3 – 5 дней бетон застывает, после чего переходят к следующим этапам строительства.
Свайный фундамент используют только тогда, когда известна точная глубина залегания плывуна. Основание фундамента размещают ниже расположения плывуна в устойчивом слое. Для укрепления свай проводят обвязку ростверка железобетонными столбами.
Монолитный фундамент конструируют при строительстве здания из кирпича и камня. Перед закладкой основания определяют толщину бетонной заливки. Для каждого строения она индивидуальна. Оптимальная ширина монолита для плывуна не должна быть тоньше 35 мм. В монолитном основании используют усиленный арматурный каркас с сечением прутьев от 12 до 16 мм.
Монолитный фундамент следует заливать за один раз, без перерывов, чтобы избежать крошения плиты в будущем.
Утепление фундамента на плывуне
Утепление фундамента позволяет защитить фундамент от воздействия низких температур и исключит промерзание. Наружное утепление предотвратит попадание грунтовых вод и осадков.
Утепление бетона снаружи улучшит его качества и сохранит конструкцию на длительный период.
Для утепления используют пенополистирол, пенопласт. Его размещают на фундаменте и закрепляют строительной мастикой.
Утепление пенополиуретаном проводится при помощи напыления вещества, которое превращается в пену. Данный вид утеплителя самый оптимальный, так как удерживает тепло в 3 раза лучше и наносится за один день.
Плывуны приносят много проблем в строительстве. Если нарушить плывучее основание, то потоки воды заполнят траншею, а грунт расплывется. Из такого участка тяжело убрать строительную технику. Поэтому перед заложением фундамента грунт тщательно исследуют на толщину устойчивого основания и плывучей части, чтобы избежать проблем с заложением фундамента.
В строительной практике понятие «плывун» встречается достаточно часто. Особенно при проведении строительных работ в крупных мегаполисах. Природа плывунов изучена не до конца, существует множество гипотез их происхождения. Есть и предположение, что причиной формирования плывунов являются утечки нечистот из канализационных систем. Но плывуны встречаются и в таких местах, где нет никаких следов человеческой деятельности.
Плывуны - некоторые разновидности супесей и других мелкозернистых грунтов, разжиженные водой, которые при определенных условиях становятся настолько подвижными, что текут подобно жидкости. Хотелось бы заметить, что плывуны и подземные реки - совершенно разные вещи. Если подземная река имеет, как правило, стабильное состояние, то предугадать поведение плывуна можно, лишь проведя достаточно большой объем геологических изысканий.
По своему проявлению плывун - загерметизированный самой природой объем, внутри которого находится под давлением в несколько атмосфер водонасыщенный мельчайший песок. Как показали инженерно-геофизические исследования, выполненные с помощью метода спектрально-сейсморазведочного профилирования (ССП), плывуны в грунте прорисовываются замкнутыми ореолами.
Не тронь, а то…
Вследствие своей подвижности и незначительной несущей способности плывуны малопригодны для использования в качестве оснований. В то же время дом может стоять на плывуне и при этом не испытывать никаких неудобств, ведь плывун способен выдержать очень большое давление. Но только при одном условии - сохранении герметичности. Если же возникают возможности для перемещения плывуна (например, вырытая траншея или котлован), то грунт может просто «уплыть» из-под дома. При этом фундамент целиком или частично теряет свою опору, вследствие чего начинают уходить в землю те части здания, которые находятся непосредственно над плывуном. Затем развивается микронарушенность грунта, и сквозь него тоже начинает выходить плывун.
Первое проявление начала процесса - обводнение подвалов. Иногда кажется, что там поднимается почва, но это не так - на самом деле, опускается дом. Скорость осадки зависит от работ, происходящих по соседству, от состояния грунтов, от степени нарушения гидрологических условий. Следующий этап - развитие трещин в несущих конструкциях дома. Так, в результате выхода плывуна из-под южной секции дома № 8 по ул. Двинской в Петербурге эта секция потеряла опору и отвалилась.
В результате обрушения (в июле 2002 г.) погибли 4 человека. В процессе проведения работ, направленных на расширение набережной Обводного канала в Петербурге, содержимое залегавших там плывунов стало выходить непосредственно в канал. Дом № 48, отстоящий от канала более чем на 50 м, сразу после начала забивки шпунта в средней своей части начал резко погружаться в грунт и разрушаться. Аналогичным образом разрушились дома на Каширском шоссе в Москве после того, как на некотором расстоянии от них стали делать котлован под подземный гараж. А следствием начала строительства здания в парке им. Сахарова (СПб) стал наклон находящегося рядом со строительной площадкой точечного дома.
Еще один пример - дом Мурузи на Литейном пр. Петербурга, где в 2006 г. произошла подвижка грунта под фундаментом из-за проведения строительных работ на соседнем участке. Точно так же развивалась ситуация при строительстве отеля «Коринтия Невский палас» (Невский, 57): после того, как соседние 55-й и 59-й дома затрещали по швам, их пришлось спешно расселять и сносить.
Коварной особенностью плывуна является то, что в ходе строительных работ и под воздействием уже функцио-нирующего сооружения его верхняя граница поднимается, часто вплотную приближаясь к поверхности. Таким образом, малейшее проникновение в грунт, например при ремонте коммуникаций (которые при прокладке находились еще вне плывуна), может вызвать самые нежелательные последствия.
Строили и строить будем
Еще в древности строители встретились с оплывающими, насыщенными водой песками. А когда встала необходимость возводить каменные здания, всерьез задумались об укрощении плывунов. В Петербурге, который в самом полном смысле этих слов построен на болоте, дома устанавливали на мощные деревянные плоты, служившие для равномерного распределения нагрузки. Дерево не гнило за счет отсутствия доступа кислорода.
Время шло, строительные проекты становились масштабнее, а методы борьбы с плывунами - эффективнее. Особенно часто применять их на практике приходилось строителям метрополитена. При проходке туннелей, горных выработок традиционно использовались такие меры защиты, как специальные щиты, кессоны и замораживание.
Последний способ стал наиболее популярен, но и он не всегда себя оправдывал. Подтверждение тому - размыв в Петербургском метрополитене между станциями «Лесная» и «Площадь Мужества». Предпосылкой аварии стало ускоренное строительство к XXV партийному съезду перегона глубокого заложения, который должен был пройти в толще водоносных песков. Для быстрого прохода через плывун была применена технология замораживания грунта дорогостоящим криогенным оборудованием. В 1974 г. в еще строившийся тоннель хлынула вода. На поверхности появилась яма 400 на 200 м и глубиной 3 м. На Политехнической ул. вздыбился асфальт, полопались трамвайные рельсы, опасно накренились несколько зданий, пошли трещины, был разрушен административный корпус завода «Красный Октябрь». Тогда грунт удалось заморозить, однако в 1995 г. движение на участке пришлось закрыть на 9 лет - до ввода в эксплуатацию новых обходных тоннелей.
Впрочем, были и удачные примеры замораживания плывунов. Воистину беспрецедентным можно считать опыт строительства высотного здания Министерства путей сообщения на Красных Воротах в Москве. При проведении разведки грунта выяснилось, что часть будущего котлована занимает плывун, а часть - глина. Соответственно, край фундамента высотной части в процессе заморозки должен был приподняться.
А противоположный край под действием веса стальных и бетонных конструкций дать осадку. После проведения контрольных расчетов проектировщики приняли решение вести монтаж здания с отклонением от вертикали с таким расчетом, чтобы после оттаивания грунта оно приняло нормальное положение. При этом для каждого яруса были определены свои отклонения от вертикали. В результате после усадки фундамента каркас избавился от первоначального наклона, получив лишь незначительный крен в противоположную сторону.
Здание МГУ тоже стоит на плывунах. При его строительстве расположенные под фундаментом мощные морозильные установки удерживали плывуны в стабильном состоянии. Кроме того, здание возводилось на принципиально новом коробчатом фундаменте, который «приспосабливается» к поведению грунта: опускается или поднимается в зависимости от того, в каком месте прорываются плывуны. Здесь и прямая экономия: не надо заливать бетоном гигантский котлован, как это делали американцы при строительстве своих небоскребов.
Однако примеров потери контроля над плывунами, к сожалению, очень много. Только в Петербурге насчитывается с десяток крупных скандальных объектов. Яма у Московского вокзала, на месте которой к маю 2010 г. планируется возвести торгово-развлекательный комплекс, вторая сцена Мариинского театра, дома на Невском пр., Колокольной ул...
Вообще, по мнению экспертов, Санкт-Петербург нуждается в программе «Усиление оснований», то есть слабых грунтов, причем такой же масштабной, как программа реставрации фасадов.
Москва плывущая
Но с проблемой плывунов сталкивается не только Петербург. Все чаще в прессе стали раздаваться тревожные голоса, опасающиеся, что в скором времени столица начнет медленно уходить под землю. Специалисты оценивают участки в южном конце Гоголевского бульвара как готовые к обрушению в подземные пустоты, называют чреватыми серьезными авариями плывуны возле Нового Арбата и Большой Дмитровки, указывают на риск горизонтальных разрывов в Филевском парке, вокруг которого идет активная застройка. Популярный сайт Аpartment.Ru предоставляет общественному вниманию список потенциально опасных московских районов, где нежелательно покупать жилье.
«Плывун» для москвичей - хорошо знакомое понятие. Еще в 60-х на Хорошевском шоссе начали появляться воронки и провалы, в которые сразу же угодило несколько новостроек. Пустоты под этим районом - следствие постоянного осушения подземных водоемов. Существует весьма интересная информация о том, что общее число скважин, пронизывающих Москву по всей территории, может достигать 900 тыс. Следует иметь в виду, что Москва-река, проходя через город, как минимум треть своих вод проводит под землей. Естественно, что все они скапливаются в имеющихся подземных резервуарах, карстовых и искусственных, попадая и в плейстоценовые пески. А это - хорошее условие для образования плывунов.
Свежо в памяти москвичей ЧП 2001 г., когда при прокладке коллектора разрушился дом на Малой Дмитровке. По улице Авиационной (северо-запад Москвы) на берегу Москва-реки еще в 90-х началось строительство жилого комплекса «Алые паруса» высотой более 190 м. Мощный бетонный фундамент объекта перекрыл естественные пути грунтовых вод, наполнявших Строгинскую пойму. Каковы будут последствия этого строительства - неизвестно.
Лечение или профилактика?
Мало кто из жителей Ульяновского проспекта в Красноярске знает, что их микрорайон стоит на плывуне, что в свое время (почти 20 лет назад) вызывало серьезные опасения за надежность эксплуатации зданий. В настоящее время фундаменты домов укреплены, и плывун не представляет никакой опасности. Ситуация в московских Черемушках развивалась по аналогичному сценарию.
На сегодняшний день существует достаточно методик, позволяющих для каждого конкретного случая выбрать свою стратегию борьбы с плывуном. Прежде всего необходимо помнить, что плывун бывает как истинный, так и ложный (по классификации советского ученого А. Ф. Лебедева). Так, плывун, имеющий коллоидные частицы размером менее 0,001 мм, по сути выполняющие роль смазки, называют истинным, а плывун, свойства которого проявляются только при значительном гидродинамическом давлении фильтрующейся через него воды, - ложным. Истинный плывун подвергается сильному пучению при промерзании, слабо фильтрует воду, при высыхании приобретает связность, в его образовании большую роль играют микроорганизмы. Так как истинные плывуны плохо отдают воду, при их осушении применяют вакуумирование и электродренаж; для осушения же ложных плывунов используют иглофильтры и трубчатые колодцы.
Для борьбы с плывунами при строительстве крупных объектов сегодня популярен метод «стена в грунте». Именно он будет использован в процессе возведения второй сцены Мариинского театра в Петербурге. Для успешной реализации долгоиграющего проекта строителям придется пробурить на площадке 2278 скважин и зацементировать 2190 из них. Это позволит поддерживать как сам котлован, так и здания вокруг стройплощадки.
Самое главное - не забывать, что если в одних местах можно строить и стоэтажные здания, то в других даже строительство девятиэтажек уже становится опасной затеей. Успех любого предприятия заключается в его тщательной подготовке. Поэтому перед началом строительства необходимо проводить грамотное геологическое обследование участка методом ССП. Поскольку плывуны контролируются зонами тектонических нарушений, то именно их и следует картировать. Эффективность такого прогноза влияния строительных работ на уже построенные дома проверялась многократно. Так, если под домом проходит зона тектонических нарушений, то можно быть уверенным, что ведение строительных работ на продолжении этой зоны вызовет выпуск плывуна.
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.
