Типы грунтов
Условно все грунты можно разделить на естественные и искусственные. К естественным относятся грунты, сформировавшиеся под влиянием природных процессов. Искусственными считаются насыпные грунты, а также грунты, к которым применялись технологии укрепления.
Различаются следующие основные типы грунтов.
Песчаные грунты состоят из частиц размером 0,1–2 мм. В свою очередь, песчаные грунты подразделяются на гравелистые, крупные, средние и мелкие. Плотный песок, состоящий из крупных частиц, считается хорошим основанием для постройки, так как его коэффициент сжатия невысок, а скорость уплотнения под нагрузкой велика, то есть осадка здания прекращается довольно быстро. Кроме того, высокая водонепроницаемость крупных, средних и гравелистых грунтов снижает вероятность вспучивания.
ПРИМЕЧАНИЕ
Воздействие грунтовых вод снижает несущую способность плотного песчаного грунта.
Пылеватые грунты состоят из частиц размером 0,05–0,005 мм. Песчаный грунт, в котором содержание подобных частиц достигает 15–50 %, также называется пылеватым. Несущая способность такого грунта невысока, что усложняет строительство.
Скальные грунты (песчаники, кварциты, граниты) представляют собой сплошным массив. На них можно строить здания любой конструкции, веса и этажности. Скальные грунты самые надежные, не подвержены вспучиванию (если в грунте отсутствуют пустоты и трещины), водоустойчивы. Единственный их минус — сложность разработки при устройстве фундамента.
Хрящеватые грунты содержат каменные и гравийные прожилки. Такие грунты практически не подвержены усадке и не размываются. Однако фундамент необходимо заглублять не менее чем на полметра.
Крупноблочные грунты состоят из осколков скальных пород: гравия, гальки, щебня. Они подходят для строительства при условии устройства надежной гидроизоляции и дренажной системы, поскольку влага способна размыть плотный слой грунта.
Глинистые грунты содержат мелкие частицы-чешуйки размером до 0,005 мм. Такие грунты — плотные и надежные в сухом состоянии — сильно разжижаются при насыщении влагой. Дело в том, что в глине довольно много капиллярных каналов, которые способствуют проникновению воды по всему объему грунта. С одной стороны, это неплохо: глина обладает вязкостью, необходимой для строительства. С другой — при отрицательных температурах глинистый грунт сильно вспучивается.
Поскольку глинистые грунты подвержены морозному пучению, чаще всего фундаменты на них закладывают на всю глубину промерзания, что отнюдь не удешевляет строительство.
Еще одной особенностью глинистых грунтов является высокая степень сжатия (по сравнению с песком), но скорость их осадки под нагрузкой довольно низка.
Хорошим основанием для постройки является сухая слежавшаяся глина. А вот ленточные глины (то есть глинистый грунт, в котором присутствуют песчаные прослойки) не очень подходят для строительства: они легко разжижаются и их несущая способность невелика.
Лесс является разновидностью глинистых грунтов и состоит из тонкозернистой однородной пористой породы. Особенностью лесса является наличие пор — вода свободно проникает в грунт на значительную глубину. Скорость его размокания и размывания высока, а осадка на нем неравномерная и быстрая. При строительстве на лессовом грунте необходима не только гидроизоляция, но и надежная дренажная система, чтобы уберечь грунт от промокания. Таким образом, возведение фундамента на лессе значительно удорожается.
Суглинки и супеси представляют собой смесь песка, пылеватых частиц и глины. Они вполне пригодны для строительства и по своим характеристикам занимают промежуточное положение между песчаным и глинистым грунтом.
Грунты с органическими примесями (торф, болотный торф, ил, растительный рыхлый грунт) характеризуются неравномерностью сжатия и в естественной форме совершенно непригодны для строительства. Они обычно перенасыщены влагой (например, торф впитывает от 6 до 8 объемов воды на 1 объем грунта). Кроме того, уровень залегания грунтовых вод, как правило, очень высок.
Плывун является разновидностью мелкозернистого песчано-глинистого грунта. При разжижении он становится очень подвижным. Строить дом на таком основании — все равно что строить его на воде.
Насыпные грунты обычно формируются искусственно, например, при засыпке оврага. Они не подходят для строительства, так как характеризуется неравномерным сжатием. Исключение составляют рефулированные насыпные грунты, то есть грунты, образованные при помощи рефулкрома (землесоса).
В некоторых случаях непригодный для строительства грунт можно улучшить и укрепить. Так, грунт с органическими примесями исправляют, устраивая под фундаментом «подушку» толщиной 15–20 см из мокрого утрамбованного крупного песка.
Обычно грунт уплотняют при помощи специальных пневматических трамбовочных машин или трамбовочных стальных и чугунных плит весом 2–4 т. При уплотнении на большой площади используются катки весом 10–15 т. Пылеватые и песчаные грунты трамбуют при помощи поверхностных вибраторов, а вот на глинистых грунтах этот способ практически не дает положительного эффекта.
Иногда в слабый грунт добавляют гравий или щебень.
Для глубинного уплотнения песчаного грунта (крупный и средний песок) можно использовать цементацию. В этом случае в грунт забивают полые сваи, в которые вливают жидкий цементный раствор или цементное молоко. По окончании цементации сваи вынимают.
Чтобы уплотнить лессовый грунт, пылеватый песок или плывун, прибегают к силикатизации. Данный метод аналогичен цементации, только вместо цементного раствора в грунт закачивают жидкое стекло, смешанное с раствором фосфорной кислоты (для лессовых грунтов фосфорная кислота не добавляется).
Процесс уплотнения грунта недешев, ведь приходится оплачивать не только стоимость материалов, но и аренду техники и оборудования. Однако еще дороже обходится замена грунта. Если уплотнение не представляется возможным, приходится снимать слой слабого грунта, а вместо него устраивать «подушку» из более прочного. Чаще всего используется средний или крупный песок, который уплотняется увлажнением и вибрацией. Толщина «подушки» рассчитывается таким образом, чтобы давление, переходящее на слабый грунт, соответствовало его несущей способности.
