Причины морозного пучения грунтов

Достаточно часто после окончания зимнего сезона на фасадах и цоколях коттеджей появляются трещины, перекашиваются дверные коробки или появляются щели в оконных рамах. Причиной этих неприятностей в большинстве случаев является подвижка оснований фундаментов, вызванная силами морозного пучения грунта, которые возникают в результате увеличения объема грунта при его замерзании.

Практически все грунты (кроме скальных) могут подвергаться морозному пучению, но в наибольшей степени этот недостаток присущ глинистым грунтам (суглинки, глины, супеси, мелкие и пылеватые пески), а также пескам, содержащим пылевато-глинистые частицы. Пески гравелистые, крупные и средние, не содержащие пылевато-глинистых частиц, считаются непучинистыми.

Как уже отмечалось, морозному пучению подвергаются грунты, содержащие мельчайшие пылеватые и глинистые частицы. По сравнению с крупными и средними песками, эти частицы очень хорошо связывают воду. При замерзании насыщенная водой масса значительно увеличивается в объеме, начинает давить на находящиеся в грунте конструкции и выталкивать их из земли.

Деформации морозного пучения — результат воздействия на конструкцию так называемых нормальных и касательных сил. Первые возникают под подошвой фундамента в результате замерзания и увеличения объема пучинистого грунта, вторые — из-за вертикального смещения грунта, примерзшего к боковым поверхностям фундамента или к стенам подвала. Кроме того, увеличившийся в объеме замерзший грунт начинает давить перпендикулярно поверхности стен подвалов, вызывая деформацию фундаментов в горизонтальном направлении.

Процесс пучения усиливается при увеличении влажности пучинистых грунтов в результате атмосферных осадков (в частности, обильных осенних дождей), при капиллярном поднятии влаги и повышении уровня грунтовых вод.

В Подмосковье 80 % всех грунтов относится к категории пучинистых, а глубина их промерзания в зимнее время может достигать 1,4 м. Поэтому защита фундаментов, труб, проложенных под землей, площадок, покрытых асфальтом или плитками, а также подъездов к гаражам от деформаций, вызванных силами морозного пучения, является насущной необходимостью.

Для уменьшения воздействия сил морозного пучения на подземные конструкции при строительстве и ремонте дома рекомендуется выполнить следующие мероприятия (табл. 1).

ТАБЛИЦА 1.

ПРИЧИНЫ, ВЫЗЫВАЮЩИЕ ДЕФОРМАЦИИ КОНСТРУКЦИЙ	КОНСТРУКТИВНОЕ РЕШЕНИЕ
Воздействие нормальных сил морозного пучения на подошву фундамента	Устройство подсыпки (1) толщиной 100-200 мм под подошву фундамента из непучинистого грунта: гравелистого, крупного или средней крупности песка, гравия, щебня или песчано-щебеночной смеси (песок 40 %, щебень 60 %)
Воздействие касательных сил морозного пучения на боковые поверхности фундаментов и стен подвалов	Устройство обмазки (2) боковой поверхности фундаментов и стен подвалов, уменьшающей их шероховатость и силы сцепления со смерзшимся пучащимся грунтом на глубину промерзания. Обратная засыпка (3) пазух фундамента на всю глубину промерзания непучинистым грунтом; ширина засыпки по низу выемки должна быть не менее 0,5 м.
Увлажнение пучинистого грунта атмосферными осадками	Устройство отмостки (4) с уклоном 3-5 % в сторону от дома, ширина которой превышает ширину выемки для обратной засыпки
Увеличение влажности пучинистого грунта из-за повышения уровня грунтовых вод	Устройство дренажа (5) для понижения уровня грунтовых вод и их отвода от фундамента
Заиливание непучинистых грунтов пылевато-глинистыми частицами	Защита песчаной подсыпки от проникновения в нее частиц пучинистых грунтов специальными фильтрующими материалами (6)

Казахстан. Таблица глубины промерзания грунта (см)

Защита конструкций от деформаций морозного пучения путем утепления грунтов

Защита подъездов к гаражу от деформаций, вызванных морозным пучением грунтов

Для предотвращения деформаций, вызванных морозным пучением грунтов, используются различные технологии. Некоторые из них включают:

1. Грунтовая подушка: Это метод, при котором вокруг фундамента создается слой грунта с низкой проницаемостью и способностью к водопоглощению. Это помогает снизить проникновение воды в грунт и предотвращает его пучение при замораживании.
2. Грунтозамораживающая технология: В случаях, когда грунт имеет высокую водопоглощающую способность, применяется технология замораживания грунта. Это достигается путем внесения специальных холодильных смесей в грунт, что позволяет предотвратить образование ледяных пробок и уменьшить его объемные изменения.
3. Геосинтетические материалы: Использование геосинтетических материалов, таких как геотекстиль, геосетка и геомембраны, помогает улучшить свойства грунта и предотвратить его пучение. Эти материалы улучшают дренажную способность грунта, уменьшают проницаемость и предотвращают проникновение воды.
4. Грунтовые стабилизаторы: Использование грунтовых стабилизаторов, таких как химические добавки или цемент, позволяет улучшить механические свойства грунта и снизить его пучение при замораживании. Это помогает укрепить грунт и предотвратить деформации.
5. Гидроизоляция: Правильная гидроизоляция фундамента и стен помогает предотвратить проникновение влаги в грунт и снизить риск морозного пучения. Гидроизоляционные материалы, такие как гидроизоляционные пленки или гидроизоляционные составы, применяются для создания непроницаемого барьера.

Комбинация этих технологий может значительно снизить риск морозного пучения грунтов и защитить конструкции от деформаций. Однако, важно учитывать местные условия, свойства грунта и требования проекта при выборе оптимальных методов защиты.