Заміщення грунтів. Заміна слабкого грунту

Перед початком зведення фундаменту будинку в обов`язковому порядку повинна бути проведена така операція, як перевірка несучої здатності грунту. Дослідження проводяться в спеціальній лабораторії. У тому випадку, якщо виявлено існування ризику обвалення будівлі при його будівництві на даному конкретному місці, можуть бути виконані заходи, спрямовані на посилення або заміщення ґрунтів.

Класифікація

Всі грунти підрозділяються на кілька основних типів:

• Скельні. Являють собою цільний скельний масив. Не вбирають вологу, не просідають і вважаються непучиністих. Фундамент на таких підставах практично не заглиблюється. До скелястим відносять також крупноуламкові грунти, що складаються з великих уламків гірських порід. У тому випадку, якщо камені змішані з глинистої грунтом, грунт вважається слабоздимистих, якщо з піщаної - непучиністим.
• Насипні. Грунти з порушеною природною структурою нашарувань. Простіше кажучи, насипані штучно. Будинки на подібному підставі будувати можна, але попередньо слід виконати таку процедуру, як ущільнення грунту.
• Глинисті. Складаються з дуже дрібних частинок (не більше 0.01 мм), дуже добре вбирають воду і вважаються здимистими. Просідають будинку на таких ґрунтах набагато сильніше, ніж на скелястих і піщаних. Всі глинисті грунти класифікуються на суглинки, супіски та глини. До них відносяться в тому числі і лесси.
• Піщані. Складаються з крупних частинок піску (до 5 мм). Стискаються такі грунти дуже слабо, але швидко. Тому будинки, побудовані на них, осаджуються на невелику глибину. Класифікуються піщані ґрунти за розміром частинок. Кращими підставами вважаються гравелисті піски (частки від 0.25 до 5 мм).
• Пливуни. Пиловані грунти, насичені водою. Найчастіше зустрічаються в заболочених місцевостях. Для будівництва будівель вважаються непридатними.

Така класифікація за видами виконується згідно ГОСТ. Грунти досліджують в лабораторних умовах з визначенням фізичних і механічних характеристик. Дані вишукування є основою при розрахунку потужності фундаментів під будівлі. Згідно ГОСТ 25100-95, все грунти діляться на скельні і нескельні, просадочні і непросадних, засолені і незасолені.

Основні фізичні характеристики

При проведенні лабораторних досліджень визначаються такі параметри ґрунтів:

• Вологість.
• Пористість.
• Пластичність.
• Щільність.
• Щільність частинок.
• Модуль деформації.
• Опір зсуву.
• Кут тертя частинок.

Знаючи щільність частинок, можна визначити і такий показник, як питома вага грунту. Обчислюється він, насамперед, для визначення мінералогічного складу землі. Справа в тому, що чим більше органічних частинок в грунті, тим нижче його несуча здатність.

Які грунти можуть бути віднесені до слабких

Порядок проведення лабораторних випробувань також визначається ГОСТ. Грунти досліджуються з використанням спеціального обладнання. Роботу при цьому проводять тільки навчені фахівці.

Якщо в результаті випробувань виявлено, що механічні та фізичні характеристики грунту не дозволяють будувати на ньому споруди та будівлі без ризику їх обвалення чи порушення цілісності конструкції, грунт визнається слабким. До таких здебільшого відносять пливуни і насипний ґрунт. Слабкими найчастіше також визнаються пухкі піщані, торф`янисті і глинисті з великим відсотком вмісту органічних залишків грунти.

Якщо грунт на ділянці слабкий, будівництво зазвичай переносять на інше місце з більш вдалим підставою. Але іноді зробити це не представляється можливим. Приміром, на невеликому приватному ділянці. У цьому випадку може бути прийнято рішення про зведення пальового фундаменту з глибиною закладення до щільних шарів. Але іноді більш доцільною представляється процедура заміни або зміцнення грунту. Обидві ці операції досить накладні в плані як фінансових, так і тимчасових витрат.

Заміщення грунтів: принцип

Процес може бути проведений двома способами. Вибір методу залежить від глибини залягання щільних шарів. Якщо вона невелика, слабкий грунт з недостатньою несучою здатністю просто видаляється. Далі на щільне підставу нижчого шару насипається погано стислива подушка з суміші піску, щебеню, гравію та інших подібних матеріалів. Даний спосіб може бути використаний тільки в тому випадку, якщо товщина шару слабкого грунту на ділянці не перевищує двох метрів.

Іноді трапляється так, що щільний грунт розташований дуже глибоко. У цьому випадку подушка може бути покладена і на слабкий. Однак при цьому слід виконати точні розрахунки її розмірів у горизонтальній і вертикальній площинах. Чим вона ширше, тим меншою через розподіл тиску буде навантаження на слабкий грунт. Застосовуватися такі подушки можуть при влаштуванні фундаментів всіх типів.

При використанні такого штучного підстави виникає ризик роздавлювання подушки вагою будівлі. У цьому випадку вона просто почне випирати в товщу слабкого грунту з усіх боків. Сам же будинок просяде, причому нерівномірно, що може призвести до руйнування його конструктивних елементів. Для того щоб цього уникнути, по периметру подушки встановлюються шпунтові огорожі. Крім усього іншого, вони запобігають перезволоження піщано-гравійної суміші.

Чи можна міняти грунт на ділянці самостійно

Заміщення грунтів під фундамент повинно виконуватися тільки з попереднім проведенням відповідних досліджень та розрахунків. Зробити подібну роботу самостійно, звичайно, не вийде. Тому, швидше за все, доведеться запрошувати фахівців. Однак при зведенні не надто дорогих споруд, наприклад, господарських, дану операцію можна зробити і «на око». Хоча ризикувати ми все ж не радили б, але для загального розвитку давайте розберемося у зазначеній процедурі детальніше. Отже, етапи проведення робіт в цьому випадку такі:

• Виробляється виїмка грунту до щільного підстави.
• У траншею до рівня підошви майбутнього фундаменту засипається пісок середньої крупності. Засипка проводиться шарами невеликої товщини з трамбуванням кожного. Перед ущільненням пісок повинен бути змочений водою. Трамбування потрібно проводити якомога ретельніше. У самому піску не повинно бути ніяких включень, особливо великих. Іноді замість нього використовуються грунтобетонних суміші і шлаки.

У тому випадку, якщо під фундамент використано штучне підставу, варто також влаштувати навколо будинку дренажну систему. Це дозволить трохи підвищити щільність навколишнього подушку грунту і запобігти її видавлювання в сторони.

Роботи зі створення дренажної системи

Далі розглянемо, як можна влаштувати дренажну систему на ділянці. Стінки фундаменту для надійності краще всього гідроізолювати. Отже, особливості процесу:

• У метрі від будівлі викопують рів. Виїмка грунту при цьому виконується нижче глибини закладення фундаменту. Ширина - не менш 30 см. Ухил дна траншеї повинен становити не менше 1 см на 1 м довжини.
• Дно траншеї утрамбовують і засипають п`ятисантиметровим шаром піску.
• На піску розстеляють геотекстиль із закріпленням країв на стеках рову.
• Насипають десятисантиметровий шар гравію.
• Укладають перфоровану дренажну трубу.
• Засипають її гравієм шаром в 10 см.
• Накривають «пиріг» кінцями геотекстилю і зшивають їх.
• Засипають все грунтом, залишивши по кутах будівлі оглядові колодязі.
• На кінці труби влаштовують колодязь-приймач. Відвести слив потрібно хоча б на п`ять метрів від стіни будівлі.
• На дно колодязя насипають гравій і встановлюють туди пластикову ємність з просвердленими в дні отворами.
• Виводять трубу в ємність.
• Зверху колодязь накривають дошками і присипають землею.

Зрозуміло, на саму будівлю слід змонтувати водостічну систему.

Як проводиться посилення ґрунту

Оскільки заміщення ґрунтів - операція досить трудомістка і витратна, часто вона замінюється процедурою посилення основи під фундамент. При цьому може бути застосовано кілька різних способів. Одним з найпоширеніших є трамбування грунту, яка може бути поверхневої або глибинної. У першому випадку використовується трамбування у вигляді конуса. Її піднімають над землею і скидають вниз з певної висоти. Цей спосіб використовується зазвичай для підготовки під будівництво насипних ґрунтів.

Глибинне ущільнення грунту виконується за допомогою спеціальних паль. Їх забивають в землю і витягують. Отримані ж ями засипають сухим піском або заливають грунтобетонних.

Термічний спосіб

Вибір варіанту посилення ґрунту залежить, насамперед, від його складу, порядок визначення якого регулюється ГОСТ. Грунти, класифікація яких була представлена вище, зазвичай вимагають посилення тільки в тому випадку, якщо відносяться до нескельними групі.

Одним з найпоширеніших методів посилення є термічний. Використовується він для лесових ґрунтів і дозволяє виконати зміцнення на глибину приблизно в 15 м. У цьому випадку в землю через труби нагнітається дуже гаряче повітря (600-800 градусів за Цельсієм). Іноді термічна обробка грунту виробляється і по-іншому. В землю вкопуються свердловини. Потім у них під тиском спалюються горючі продукти. Попередньо свердловини герметично закриваються. Після такої обробки обпалений грунт набуває властивостей керамічного тіла і втрачає здатність набирати воду і розбухати.

Цементація

Піщаний грунт (фото цього різновиду представлено нижче) зміцнюється дещо іншим способом - цементацією. У цьому випадку в нього забиваються труби, через які накачуються цементно-глиняні розчини або цементні суспензії. Іноді цей спосіб застосовується для закладення тріщин і порожнин в скельних грунтах.

Силікатизація ґрунтів

На пливунах, пилуватих піщаних і макропористий грунтах частіше використовується спосіб силікатизації. Для посилення при цьому в труби нагнітається розчин рідкого скла і хлористого калію. Ін`єкцію можна робити на глибину більше 20 м. Радіус поширення рідкого скла часто досягає одного квадратного метра. Це найбільш ефективний, але і найдорожчий спосіб посилення. Невелику питому вагу грунту, як уже згадувалося, говорить про вміст у ньому органічних частинок. Такий склад в окремих випадках також може бути посилений силікатизацією.

Порівняння вартості заміни і посилення ґрунту

Зрозуміло, операція посилення обійдеться дешевше повного заміщення грунту. Для порівняння давайте спочатку підрахуємо, скільки коштуватиме створення штучного гравійного грунту на 1 м³. Вибрати землю з одного кубічного метра площі обійдеться приблизно в 7 у.о. Вартість щебеню становить 10 у.о. за 1 м³. Таким чином, заміна слабкого грунту обійдеться в 7 у.о. за виїмку плюс 7 у.о. за переміщення гравію, плюс 10 у.о. за сам гравій. Разом 24 у.о. Посилення грунту обходиться в 10-12 у.о., що в два рази дешевше.

З усього цього можна зробити простий висновок. У тому випадку, якщо грунт на ділянці слабкий, слід вибрати для будівництва будинку інше місце. При відсутності такої можливості потрібно розглянути варіант зведення будівлі на палях. Посилення і заміна ґрунту виконуються тільки в крайньому випадку. При визначенні необхідності проведення подібної процедури слід керуватися СНиП та ГОСТ. Грунти, класифікація яких також визначена нормативами, посилюються відповідними до їх конкретного складу методами.