Как определить пучинистость грунта и почему фундамент выдавливает зимой

Первая зима после стройки: по отмостке пошли трещины, крыльцо отошло от стены, двери в доме начали заедать, а по углам ленточного фундамента появились косые трещины. Весной часть деформаций уходит, часть остаётся навсегда. Это морозное пучение: влажный грунт под фундаментом замерзает, расширяется и неравномерно поднимает конструкцию. Ремонт фундамента и отмостки обходится дороже, чем изыскания, по которым пучинистость грунта можно было узнать до того, как залили первый кубометр бетона.

Ниже — что такое пучинистость грунта, от чего она зависит, почему её нельзя надёжно определить самостоятельно, как её устанавливают лабораторно и по отчёту изысканий и что делать, если грунт на участке пучинистый.

Что такое пучинистость грунта

Пучинистость — способность грунта увеличиваться в объёме при промерзании. Вода в порах превращается в лёд и расширяется, но главный подъём даёт не она: к фронту промерзания из нижних талых слоёв подтягивается влага и образует ледяные прослойки. Чем больше воды успевает подтянуться, тем сильнее поднимается поверхность.

На фундамент действуют две силы. Нормальные силы пучения давят снизу на подошву, если она находится в зоне промерзания. Касательные силы пучения прихватывают боковые поверхности фундамента смёрзшимся грунтом и тянут их вверх даже тогда, когда подошва заглублена достаточно. Лёгкие дома, отмостки, крыльца, заборы и фундаменты, оставленные на зиму без нагрузки, страдают первыми: их вес не компенсирует подъём.

От чего зависит пучение: четыре условия

Опасное пучение возникает, когда одновременно выполняются несколько условий:

• Тип грунта. Сильнее всего пучатся пылеватые грунты: пылеватые пески, супеси, суглинки. Глины пучатся медленнее, но тоже опасны при высокой влажности. Крупнообломочные грунты, гравелистые, крупные и средней крупности пески без глинистого заполнителя обычно непучинистые.
• Влажность. Сухой грунт почти не пучится. Чем ближе влажность к пределу текучести, тем выше степень пучинистости.
• Уровень грунтовых вод. Близкие воды постоянно подпитывают зону промерзания, и подъём продолжается всю зиму.
• Глубина промерзания. Она зависит от климата района и вида грунта: нормативная глубина считается по сумме абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур, которые берут из СП 131.13330 «Строительная климатология».

Поэтому один и тот же суглинок на сухом пригорке и в низине у ручья ведёт себя по-разному. Вывод о пучинистости делают не по названию грунта, а по сочетанию его свойств и гидрогеологии конкретной площадки.

Пучинистость грунта: таблица степеней по ГОСТ

Степени пучинистости установлены в ГОСТ 25100-2020 «Грунты. Классификация». Критерий — относительная деформация морозного пучения, то есть на сколько процентов увеличивается высота образца при промерзании. Значение получают лабораторными испытаниями по ГОСТ 28622 «Грунты. Метод лабораторного определения степени пучинистости».

Требования к глубине заложения в зависимости от вида грунта, уровня грунтовых вод и глубины промерзания приведены в СП 22.13330.2016 «Основания зданий и сооружений. Актуализированная редакция СНиП 2.02.01-83*». Там же указано, что для крупнообломочных грунтов и песков гравелистых, крупных и средней крупности глубина заложения от глубины промерзания не зависит.

Как определить пучинистость грунта самостоятельно — и где предел

Своими силами можно оценить риск, но не степень пучинистости. Что реально сделать на участке:

• Выкопать шурф на глубину ниже промерзания и посмотреть разрез: однородный ли грунт, есть ли прослойки, появляется ли вода на дне.
• Растереть грунт в пальцах. Пылеватый грунт ощущается как мука, во влажном состоянии мажется и раскатывается в шнур — признак глинистой или пылеватой составляющей.
• Понаблюдать за участком весной: застаивается ли вода, вспучены ли соседские отмостки и заборы, перекошены ли столбы.
• Узнать у соседей, на каком фундаменте стоят их дома и что с ними происходит после зим.

Эти наблюдения дают повод насторожиться, но не цифру для расчёта. Глинистый грунт с виду одинаков при разной влажности, а уровень грунтовых вод в сухое лето может быть на метр ниже, чем осенью. Проектировщику нужны лабораторные показатели, иначе он закладывает запас наугад: либо переплата за глубокий фундамент, либо риск деформаций.

Как определяют пучинистость в изысканиях: пошагово

Пучинистость устанавливают в ходе инженерно-геологических изысканий. Порядок работ:

1. Техническое задание. Заказчик указывает тип здания, предполагаемый фундамент, нагрузки и прямо пишет, что нужно определить степень морозной пучинистости грунтов в зоне сезонного промерзания.
2. Сбор данных о районе. Изыскатель поднимает архивные материалы, климатические данные и сведения о грунтовых водах на соседних участках.
3. Бурение и отбор проб. Скважины проходят ниже глубины промерзания и сжимаемой толщи, из каждого слоя отбирают образцы ненарушенной структуры и фиксируют уровень появления и установления воды.
4. Лабораторные определения. Определяют гранулометрический состав, влажность, пределы пластичности, плотность. Для пучинистых грунтов проводят испытание на пучение по ГОСТ 28622: образец замораживают в приборе с подтоком воды и измеряют, насколько он поднялся.
5. Расчётная оценка. Для глинистых грунтов степень пучинистости могут дополнительно оценить по расчётному показателю, учитывающему влажность, пластичность и положение уровня грунтовых вод. Прямое испытание при этом точнее.
6. Прогноз изменения условий. Изыскатель оценивает, может ли уровень воды подняться в сезон или после застройки, и даёт прогнозную влажность грунта.
7. Технический отчёт. Степень пучинистости указывают для каждого инженерно-геологического элемента в зоне промерзания вместе с нормативной глубиной промерзания.

Состав и объём изысканий определяет СП 47.13330.2016 «Инженерные изыскания для строительства. Основные положения. Актуализированная редакция СНиП 11-02-96» (с Изменением № 1). Для частного дома объём можно сократить, но отбор проб и испытания в зоне промерзания нужны в любом случае.

Что проверить в отчёте изысканий

Получив отчёт, проверьте, что в нём есть: степень пучинистости по каждому слою в зоне промерзания, нормативная глубина промерзания для вашего района и грунта, уровень грунтовых вод с датой замера и прогнозом подъёма, влажность и показатели пластичности глинистых грунтов. Если пучинистость указана одной фразой для всего участка без лабораторных данных, задайте вопрос изыскателю: проектировщик не сможет обосновать решение по такому отчёту.

Как уменьшить пучинистость грунта и защитить фундамент

Убрать пучинистость грунта полностью нельзя, но её последствия можно исключить. Основные меры:

• Заглубление ниже промерзания с учётом касательных сил пучения по боковым граням — для ленты и столбов.
• Утеплённый мелкозаглублённый фундамент или плита: горизонтальная теплоизоляция по периметру не даёт грунту под домом промерзать.
• Замена грунта в зоне промерзания и пазухах на непучинистый: песок крупный или средней крупности, щебень.
• Отвод воды: дренаж, ливнёвка, водонепроницаемая утеплённая отмостка — сухой грунт не пучится.
• Сваи с уширением или анкеровкой ниже зоны промерзания, гладкие боковые поверхности, обмазка или плёнка, снижающая сцепление со смёрзшимся грунтом.
• Нагрузка и зимняя консервация: не оставлять незагруженный фундамент на зиму без утепления.

Выбор меры зависит от степени пучинистости и уровня воды. Для слабопучинистого грунта хватит дренажа и непучинистой засыпки, для сильнопучинистого с близкими водами нужен расчёт и комплекс мер.

Типовые ошибки

Чаще всего пучение повреждает фундамент из-за решений, принятых без данных:

Фундамент по проекту соседа. Через сто метров грунт и уровень воды могут быть другими. Изыскания без лабораторных испытаний — пучинистость указана по описанию грунта, и проектировщик закладывает избыточный запас. Обратная засыпка вынутым суглинком — пазухи превращаются в зону касательного пучения. Отмостка без утепления и уклона — вода уходит под фундамент. Зимовка недостроя — лёгкий фундамент без нагрузки выдавливает за один сезон.

С чего начать до проектирования фундамента

Закажите инженерно-геологические изыскания до выбора типа фундамента, а не после. В задании укажите тип дома и попросите определить степень пучинистости по каждому слою в зоне промерзания, уровень грунтовых вод и нормативную глубину промерзания. С отчётом на руках проектировщик выберет между заглублённой лентой, сваями и утеплённой плитой по расчёту, а не наугад.

Найти изыскателей можно на площадке-агрегаторе «Ресурс-Плюс»: бесплатно разместите заявку в разделе инженерных изысканий, укажите адрес участка, тип здания и нужные определения. Изыскательские организации откликнутся сами с ценой и сроками, договор вы заключите напрямую, без комиссии. Сама площадка изыскания не выполняет. Опишите задачу в форме ниже.