Основные виды и свойства грунтов, используемых в качестве оснований

Глинистые грунты состоят из мельчайших частиц, крупностью менее 0,005 мм, которые имеют в основном чешуйчатую форму. Глины имеют большое количество тонких капилляров и большую удельную поверхность касания между частицами. Через капилляры вода заполняет все поры глины, образуя тонкие водно-коллоидные пленки, которые обволакивают частицы остова грунта. Созданное взаимное притяжение обеспечивает вязкость глинистого грунта. Поскольку поры глины в большинстве случаев заполнены водой, то при ее промерзании объем увеличивается и начинается процесс пучения.


Глинистые грунты подвержены большему сжатию, чем песчаные, но под действием нагрузок скорость уплотнения у глин значительно меньше, чем у песков. Вследствие этого осадка зданий, основанием которых является глина, продолжается длительное время.

Несущая способность глинистого основания в основном зависит от его влажности. Так несущая способность глины в пластичном и разжиженном состоянии очень мала, сухая же глина способна выдерживать значительную нагрузку.

Ленточные глины (глинистые грунты с песчаными прослойками) подвержены быстрому разжижению и, в связи с этим, их несущая способность очень мала.
Грунты с органическими примесями , каковыми являются торф, ил, болотный торф, растительный грунт неоднородны по своему составу и очень рыхлые. Эти грунты отличаются значительной неравномерной сжимаемостью и непригодны в качестве естественных оснований.
Крупноблочные грунты представляют собой несвязанные обломки скальных пород с преобладанием обломков размером более 2 мм: гравий, галька, щебень. Крупноблочные грунты являются хорошим основанием для строительства, если они не подвергаются размыванию и расстилаются плотным массивом.
Лесс относится к группе глинистых грунтов и представляет собой однородную, пористую, тонкозернистую породу желтовато-палевого цвета, с преобладанием пылеватых частиц. Отличительной особенностью лессов является наличие макропор – крупных, видимых глазом пор, которые имеют вид ячеек и вертикальных каналов, способствующих проникновению воды в грунт.

В результате отсутствия водостойкости в связях между частицами лесса они легко размокают при увлажнении и дают большие, неравномерные и быстронарастающие осадки, носящие просадочный характер, поэтому макропористые лессовые грунты являются просадочными. При возведении здания на лессовом основании необходимо оберегать лесс от замачивания.


Насыпные грунты образуются искусственно при засыпке мест свалок, оврагов, прудов. Эти грунты обладают свойством неравномерной сжимаемости и, как правило, в качестве естественных оснований их использовать нельзя. Исключение составляют рефулированные насыпные грунты. Рефулирование – перекачка земленасосом - рефулкром разжиженного грунта по трубопроводу. Рефулированные насыпные грунты являются хорошим основанием.


Песчаные грунты состоят из частиц крупностью от 0,1 до 2 мм. В зависимости от крупности частиц пески дифференцируют на гравелистные, крупные, средней крупности, мелкие и пылеватые.

Сжимаемость плотного песка невелика, однако значительна скорость уплотнения под нагрузкой. Ввиду этого осадка зданий, построенных на песке, быстро прекращается. Пески гравелистные, крупные и средней крупности имеют значительную водонепроницаемость и поэтому при замерзании не вспучиваются.

Частицы грунта крупностью от 0,05 до 0,005 мм называют пылеватыми. Если в песке содержится пылеватых частиц от 15 до 50%, то такие пески относят к категориям пылеватых. Когда в грунте пылеватых частиц больше, чем песчаных, грунт называют пылеватым. Наличие в грунте пылеватых частиц ухудшает его строительные качества и снижает его несущую способность. Чем крупнее и чище песок, тем большую нагрузку он может воспринять. Песок, залегающий слоем равномерной плотности и достаточной мощности, если он не подвергается размывающему действию текучих вод, представляет собой хорошее основание для зданий.
Скальные грунты залегают в виде сплошного массива: песчаники, кварциты, граниты. Они водоустойчивы, несжимаемы и при отсутствии пустот и трещин являются наиболее надежными и прочными основаниями. Скальные грунты, залегающие в виде трещиноватых слоев, образующих подобие сухой кладки, менее прочны.
Суглинки и супеси представляют собой смесь глины, песка и пылеватых частиц. Суглинки содержат от 10 до 30 % глинистых частиц и от 3 до 10 % супеси. По своим свойствам эти грунты занимают промежуточное положение между песчаными и глинистыми грунтами.
Плывуны – некоторые разновидности супесей и других мелкозернистых грунтов, разжиженные водой, становятся настолько подвижными, что текут подобно жидкости. Вследствие своей подвижности и незначительной несущей способности плывуны мало пригодны для использования в качестве оснований.

Для выбора основания, до начала строительства на месте будущей постройки, необходимо исследовать грунты с целью выяснить характер расположения пластов грунта, их мощность – толщину слоя, физические и механические свойства грунтов, а также положение уровня грунтовых вод.

Искусственные основания при возведении зданий на слабых грунтах устраивают путем уплотнения или упрочнения грунта, а также заменой слабого грунта оснований более прочным.



Слабый грунт можно уплотнить с поверхности и на определенную глубину. С поверхности грунт уплотняют трамбованием пневматическими трамбовками, иногда с втрамбовыванием гравия или щебня, или трамбовочными плитами весом от 2 до 4 т, имеющими вид усеченного конуса с диаметром основания не менее 1м из железобетона, чугуна или стали.

Трамбовки поднимают на высоту 4-5 м краном и сбрасывают на поверхность уплотняемого грунта. После определенного числа ударов – 5 -10 величина понижения от каждого удара становится постоянной. В таком случае величина понижения от одного удара называется отказом.

Величину отказа принимают для песчаных грунтов 0,5 – 1см, для глинистых – 1-2см. При использовании трамбовок весом 2-4т величина трамбуемой поверхности достигает 40-60см.



Для уплотнения больших площадей грунт укатывают катками весом 10-15 т.

Песчаные и пылеватые грунты уплотняют поверхностными вибраторами. Этот способ эффективнее трамбования, так как уплотнение грунта происходит быстрее. Для глинистых грунтов вибрирование мало эффективно.

Глубинное уплотнение слабого грунта осуществляют песчаными или грунтовыми сваями. Для изготовления таких свай погружают в грунт вибропогружателем стальные трубы диаметром не менее 400-500 мм, заканчивающиеся внизу остроконечным раскрывающимся стальным башмаком. Погруженные на необходимую глубину трубы заполняют песком или перемятым грунтом для закрепления лесса и затем извлекают. Под действием вибрирования трубы в момент извлечения песок или грунт уплотняются и хорошо заполняют скважины.



Слабый грунт основания упрочняют цементацией и силикатизацией.

Цементацию грунта осуществляют путем нагнетания в него по предварительно забитым трубам жидкого цементного раствора или цементного молока. По мере нагнетания раствора, трубы извлекают из грунта. После затвердевания раствора в порах грунта его частицы связываются в камневидный массив. Производят цементацию только крупных и средних песков.

Силикатизацию, для закрепления лессовых грунтов, песков, пылеватых песков (плывунов) производят таким же способом, что и цементацию. Для закрепления песков в грунт поочередно нагнетают растворы жидкого стекла и хлористого кальция; для закрепления пылеватых песков нагнетают раствор жидкого стекла, смешанного с раствором фосфорной кислоты; для закрепления лессовых грунтов – только раствор жидкого стекла. В результате нагнетания указанных растворов грунт каменеет.



В случаях, когда уплотнить или закрепить грунт затруднительно, слой слабого грунта заменяют более прочным. Замененный слой грунта называют подушкой. При строительстве зданий небольшой этажности применяют песчаные подушки из песка средней крупности или крупного.

При устройстве песчаной подушки слабый грунт вынимают на некоторую глубину и заменяют песком, уплотняемым вибрацией с увлажнением. Толщина песчаной подушки должна быть такой, чтобы давление под ней от здания, передаваемое на слабый грунт, не превышало его несущей способности.