На главную Обратная связь Карта сайта

Статьи

Защита фундаментов и подземных коммуникаций от деформаций морозного пучения

Александр Матвиевский,
Нина Умнякова Причины морозного пучения грунтов

Довольно нередко опосля окончания зимнего сезона на фасадах и цоколях особняков возникают трещины, перекашиваются дверные коробки либо возникают щели в оконных рамах. Предпосылкой этих проблем почти всегда является подвижка оснований фундаментов, вызванная силами морозного пучения грунта, которые появляются в итоге роста размера грунта при его замерзании.

Фактически все грунты (не считая скальных) могут подвергаться морозному пучению, но в большей степени этот недочет присущ глинистым грунтам (суглинки, глины, супеси, маленькие и пылеватые пески), также пескам, содержащим пылевато-глинистые частички. Пески гравелистые, большие и средние, не содержащие пылевато-глинистых частиц, числятся непучинистыми.

Как уже отмечалось, морозному пучению подвергаются грунты, содержащие мелкие пылеватые и глинистые частички. По сопоставлению с большими и средними песками, эти частички чрезвычайно отлично связывают воду. При замерзании насыщенная водой масса существенно возрастает в объеме, начинает давить на находящиеся в грунте конструкции и выталкивать их из земли.

Деформации морозного пучения - итог действия на конструкцию так именуемых обычных и касательных сил. 1-ые появляются под подошвой фундамента в итоге замерзания и роста размера пучинистого грунта, 2-ые - из-за вертикального смещения грунта, примерзшего к боковым поверхностям фундамента либо к стенкам подвала. Не считая того, приросший в объеме замерзший грунт начинает давить перпендикулярно поверхности стенок подвалов, вызывая деформацию фундаментов в горизонтальном направлении.

Процесс пучения усиливается при увеличении влажности пучинистых грунтов в итоге осадков (а именно, обильных осенних дождиков), при капиллярном поднятии воды 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. Потому защита фундаментов, труб, проложенных под землей, площадок, покрытых асфальтом либо плитками, также подъездов к гаражам от деформаций, вызванных силами морозного пучения, является насущной необходимостью.

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

Таблица 1. Предпосылки, вызывающие деформации конструкцийКонструктивное решение
Действие обычных сил морозного пучения на подошву фундамента Устройство подсыпки (1) шириной 100-200 мм под подошву фундамента из непучинистого грунта: гравелистого, большого либо средней крупности песка, гравия, щебня либо песчано-щебеночной консистенции (песок 40%, щебень 60%)
Действие касательных сил морозного пучения на боковые поверхности фундаментов и стенок подвалов устройство обмазки (2) боковой поверхности фундаментов и стенок 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 обязана быть более 0,5 м.
Увлажнение пучинистого грунта атмосферными осадками Устройство отмостки (4) с уклоном 3-5 % в сторону от дома, ширина которой превосходит ширину выемки для обратной засыпки
Повышение влажности пучинистого грунта из-за увеличения уровня грунтовых вод Устройство дренажа (5) для снижения уровня грунтовых вод и их отвода от фундамента
Заиливание непучинистых грунтов пылевато-глинистыми частичками Защита песочной подсыпки от проникания в нее частиц пучинистых грунтов особыми фильтрующими материалами (6)
Защита фундаментов и стенок подвалов от деформаций морозного пучения

При возведении спостроек на пучинистых грунтах нужно под основанием фундамента устроить подушечку из промытого песка, гравия либо гравелисто-щебеночную подсыпку. Основание из этих непучинистых материалов будет препятствовать действию на подошву фундамента обычных (выталкивающих) сил морозного пучения. Следует отметить, что при повышении уровня грунтовых вод (в осенний период, также во время таяния снегового покрова) подсыпка оказывается окруженной водой, насыщенной частичками пылевато-глинистого грунта. Мигрируя совместно с водой, эти частички попадают в подсыпку и засоряют ее, равномерно превращая непучинистый грунт в пучинистый. В итоге опосля пары лет эксплуатации фундамент вновь оказывается стоящим на грунте, деформирующемся при замерзании. Предотвратить заиливание подсыпки дозволяет внедрение особых фильтрующих материалов (стеклохолст, и т.п.), отлично пропускающих воду, но препятствующих проникновению мелких пылевато-глинистых частиц в песчаную подушечку.

Рис. 1
1 - фундамент;
2 - обратная засыпка из непучинистого грунта;
3 - фильтрующий материал;
4 - имеющийся пучинистый грунт

Для уменьшения действия на фундамент касательных сил пучинистый грунт, соприкасающийся с вертикальными поверхностями фундамента либо со стенками подвала, рекомендуется заменить непучинистым. Обратную засыпку, которая выполняется по всему периметру строения, нужно (как и в прошлом случае) защитить слоем фильтрующего материала (рис. 1).

Существенное увлажнение пучинистых грунтов приводит к тому, что при замерзании они растут в объеме намного больше, чем грунты с наименьшей влажностью. Это влечет за собой возрастание уровня деформаций, и, как следствие, - необходимость наиболее суровой защиты фундаментов от действия сил морозного пучения. Одним из путей уменьшения активности пучинистых грунтов является устройство дренажа, позволяющее снизить влажность грунта за счет понижения уровня грунтовых вод.

Обычная конструкция представляет собой систему дренажных труб, размещенных в слое промытого гравия, задерживающего частички грунта. Трубы укладывают с маленьким уклоном, обеспечивающим сток воды в особый колодец либо канализацию. Невзирая на наличие гравийного фильтра, в процессе эксплуатации дренажной системы происходит постепенное засорение дренажных отверстий частичками грунта. Прочистка дренажа - процесс довольно трудозатратный, требующий устройства особых колодцев. Предотвратить засорение системы можно методом укладки вокруг дренажных труб фильтрующего материала ( либо стеклохолст), не пропускающего самые маленькие частички и обеспечивающего эффективную работу дренажной системы в протяжении долгого времени (рис. 2).

Рис. 2
1 - имеющийся фундамент;
2 - дренажные трубки;
3 - фльтрующий материал;
4 - промытый гравий

При наличии фильтрующего материала укладывать слой гравия вокруг дренажных трубок не непременно. Защита конструкций от деформаций морозного пучения методом утепления грунтов Утепление оснований фундаментов

Рассмотренные мероприятия дают возможность уменьшить действие сил морозного пучения, но не ликвидировать их причину. Исключить морозное пучение грунтов дозволяет устройство термоизоляции вокруг строения. Суть этого метода заключается в том, что находящийся около строения грунт защищается теплоизоляционными материалами от промерзания и тем ликвидируется причина, вызывающая морозное пучение.

Для устройства термоизоляции материала употребляют утеплители, способные сохранять нужные теплозащитные свойства во увлажненной среде и принимать перегрузки от расположенных над ними конструкций. Сиим требованиям в большей степени отвечает экструдированный пенополистирол разных марок.

Рис. 3
1 - стенка подвала;
2 - песочная подсыпка шириной 200 мм;
3 - экструдированный пенополистирол;
4 - песчано-гравийная засыпка шириной 300 мм

Немаловажное значение имеет тот факт, что предлагаемая разработка быть может реализована как при возведении новейших домов, так и в процессе эксплуатации имеющихся зданий, при этом размещение теплоизоляционного материала по периметру строения дозволяет не только лишь защитить грунт от промерзания, да и утеплить подвальные помещения (рис. 3).

Грунт вокруг дома выкапывают на глубину 0,5-0,6 м. Размеры выемки должны обеспечить укладку утеплителя шириной более 1,2 м. После чего на дно траншеи насыпают слой промытого песка шириной более 200 мм, устраивают маленький уклон песочной подушечки в сторону от фундамента и кропотливо утрамбовывают. На песок укладывают теплоизоляционные плиты из экструдированного пенополистирола. Толщина плит принимается в зависимости от коэффициента теплопроводимости утеплителя (табл. 2).

Таблица 2. Коэффициент теплопроводимости утеплителя, Вт/м °С 0,030,0350,040,0450,05
Толщина утеплителя более, мм 60 70 80 90 100

Рис. 4
1 - внешние стенки дома;
2 - утепление из экструдированного пенополистирола по периметру дома;
3 - доп утепление экструдированным пенополистиролом в зоне внешних углов.

Не следует забывать, что утраты тепла через внешние углы строения существенно превосходят утраты через гладь стенки, потому в зоне углов нужно предугадать доп утепление. Для этого на расстоянии 1,5-2 м от угла укладывают утеплитель шириной в 1,4-1,5 раза большей, чем приведена в таблице (рис. 4).

Потом утеплитель засыпают слоем песка либо гравия шириной более 300 мм до поверхности грунта. Такое утепление будет препятствовать промерзанию грунта и возникновению сил морозного пучения. Утепление основания крыльца

Рис. 5
1 - песочная либо гравийная подсыпка шириной 400 мм;
2 - экструдированный пенополистирол;
3 - слой песка шириной 50-100 мм;
4 - лестница.

Много проблем обладателям пригородных домов доставляют сезонные деформации крыльца и лестницы при входе в дом. Предпосылкой этого является морозное пучение грунта, вызывающее выпирание относительно легкой конструкции лестницы. Не считая того, основание крыльца либо лестницы находится на глубине наименьшей, чем подошва фундамента, потому силы морозного пучения вызывают в особенности мощные деформации этих конструкций. Более конструктивным методом защиты крыльца от выпирания является защита его основания от промерзания (рис. 5).

Для этого делают выемку на 700 мм поглубже подошвы крыльца либо лестницы. На дне выемки устраивают песчаную подсыпку шириной более 400 мм из промытого песка либо гравия. На уплотненное основание укладывают плиты экструдированного пенополистирола, толщина которых принимается в согласовании с вышеприведенной таблицей. Поверх утеплителя насыпают слой песка более 50 мм, на который устанавливается лестничный марш либо крыльцо. Для защиты основания от промерзания утеплитель должен выступать за границы крыльца на 1,2 м. Защита подъездов к гаражу от деформаций,
вызванных морозным пучением грунтов

Рис. 6
1 - песочная либо гравийная подсыпка шириной 100-200 мм;
2 - экструдированный пенополистирол;
3 - слой песка шириной 50 мм;
4 - засыпка из песка и грунта;
5 - бортовой камень;
6 - покрытие дороги (асфальт, плиты);
7 - песочная подсыпка шириной 200 мм.

На подъезде к гаражу в итоге морозного пучения грунтов могут показаться выпуклости, мешающие нормальному открыванию ворот. Площадка перед гаражом повсевременно очищается от снега, потому земля промерзает на огромную глубину, что влечет за собой повышение уровня деформаций грунта, вызванных силами морозного пучения. Предотвратить эти явления можно методом устройства термоизоляции под дорогой, ведущей к гаражу. Для этого под площадкой либо дорогой выкапывают маленький котлован глубиной около 400 мм. Его ширина с каждой стороны обязана быть на 1,2 м больше ширины дороги (рис. 6).

На дне котлована устраивают песчаную либо гравийную подсыпку шириной более 100-200 мм, на которую укладывают плиты из экструдированного пенополистирола требуемой толщины. Следует отметить, что, кроме возможности сохранять высочайшие теплозащитные свойства в грунтовой среде, экструдированный пенополистирол является материалом, способным принимать довольно огромные перегрузки, а именно от асфальтового покрытия дороги и машинки, стоящей на нем.

Утеплитель, находящийся под полотном дороги, засыпают доп слоем песка шириной 200 мм, по которому укладывают покрытие из плит либо асфальта. На песочной подсыпке можно установить бортовой камень, заглубив его в песок приблизительно на 200 мм. Утеплитель, расположенный вне используемого покрытия, засыпается слоем песка (20-30 мм), после этого выемка заполняется грунтом и выравнивается.

Рис. 7
1 - песочная либо гравийная подсыпка шириной 200 мм;
2 - экструдированный пенополистирол;
3 - слой песка шириной 30 мм;
4 - обратная засыпка песком и грунтом;
5 - покрытие площадки;
6 - песочная подсыпка.
Рис. 8
1 - песочная либо гравийная подсыпка шириной 100 мм;
2 - изолируемые трубы;
3 - гравийно-песчаная консистенция шириной 100 мм;
4 - экструдированный пенополистирол;
5 - засыпка песком, гравием либо грунтом.

Аналогичным образом утепляют пешеходные дорожки и площадки перед домом, покрытые плиткой. Не следует забывать, что выемка под утеплитель обязана быть с каждой стороны на 1,2 м шире площадки либо дорожки (рис. 7). Защита трубопроводов от промерзания

Обычно, трубопроводы инженерных коммуникаций (водопровод и канализация) прокладывают ниже уровня промерзания грунта. Но на входе в дом участки трубопроводов поднимаются поближе к поверхности и оказываются на глубине промерзания, потому эту зону нужно утеплить.

Устройство траншей глубиной 1,5-2 м для прокладки трубопроводов с следующей обратной засыпкой занимает много времени и является довольно трудозатратным действием. Уменьшить глубину заложения коммуникаций можно методом устройства термоизоляции, защищающей трубы и прилегающий к ним участок грунта от замерзания (рис. 8). Кроме этого, утепление трубопроводов в пучинистых грунтах, имеющих маленькую глубину заложения, дозволит защитить трубы от деформаций грунта, вызванных силами морозного пучения.

Следует отметить, что эти работы можно создавать не только лишь в процессе прокладки новейшей полосы, да и во время функционирования имеющейся.

Рис. 9

Для устройства термоизоляции нужно выкопать траншею под будущий трубопровод либо вдоль имеющегося. При этом следует учесть, что каждый грунт имеет собственный угол естественного откоса. Во избежание неизменной обсыпки земли в траншею нужно выполнить уклон стен (рис. 9) в согласовании с советами, приведенными в таблице 3.

Таблица 3. Грунты Соотношение h/a при глубине траншеи наименее 1.5 мУгол меж направлением откоса и горизонталью, a, градПесочные и гравелистые влажные Супесь Суглинок Глины Лессы и лессовидные сухие
1:0,67 56
1:0,25 63
1:0 90
1:0 90
1:0 90

На дне отрытой траншеи устраивают утрамбованную песчаную либо гравийную подсыпку шириной около 100 мм, укладывают на нее изолируемые трубы и закрывают их слоем песка либо гравия (более 100 мм), на который (опосля утрамбовки) кладут плиты экструдированного пенополистирола. Сверху утеплитель засыпают песком либо гравием (20-30 мм), а потом грунтом.

Имеющиеся трубопроводы можно утеплить, расположив теплоизоляционные плиты не только лишь сверху, да и по краям (рис. 10), а при прокладке новейших инженерных коммуникаций их рекомендуется поместить в теплозащитный канал из экструдированного пенополистирола (рис. 11).

Рис. 10 Рис. 11
1 - песочная либо гравийная подсыпка шириной 100 мм;
2 - изолируемые трубы;
3 - гравийно-песчаная консистенция шириной 100 мм;
4 - экструдированный пенополистирол;
5 - засыпка песком, гравием либо грунтом.

Для обеспечения надежности термоизоляции плиты утеплителя, образующие теплоизоляционный канал, лучше соединить вместе с помощью шурупов.

Приложение 1. Экструдированный пенополистирол, применяемый для утепления фундаментов и трубопроводов, проложенных в грунте