Какой бы чистой вода ни была, пить её, поскрипывая песком на зубах, не очень приятно. Проблему создаёт плывун, проходящий через колодец. Плывун - это слой грунта, насыщенный водой. Часто его путают с водоносным горизонтом, однако истинное происхождение плывунов учёным пока не известно.
В состоянии покоя плывун находится под давлением, поэтому стоит на одном месте. Как только грунт испытывает деформацию или давление, плывун приходит в активное движение.
При деформации грунта плывун переходит в активное состояние
Виды плывунов
Различают два вида плывунов: истинный и ложный. Истинный плывун содержит частички глины, которые склеивают песок. Получившиеся образования движутся в водоносном слое, создавая проблемы для колодцев. Ложный плывун - удача для владельца участка. Плывун содержит только смесь из песка и воды. Песок хорошо отдаёт воду, поэтому не доставляет проблем при строительстве и эксплуатации колодца.
Чем опасен плывун?
Он содержит воду с примесями песка и других веществ, содержащихся в грунте - жидкость становится непригодной для питья;
Может привести к сдвигу колец колодца или его разрушению;
Разгерметизирует колодец;
Грунт вокруг колодца может проседать.
Обычно о плывуне узнают ещё при раскопке ямы для колодца. Первый признак - появление воды на уровне до 1 метра. Если проблему не замечать, то при эксплуатации колодца могут возникнуть следующие проблемы: необходимость частой очистки колодца, его разрушение изнутри или и вовсе уход воды.
Если у вас ограничена площадь для выбора места под колодец, то нельзя исключать его строительства на месте плывуна
Так делают многие. Только приготовьтесь к тому, чтобы решать дополнительные проблемы.
Как обойти плывун?
Колодец на плывуне можно построить, используя следующие методы:
1. Ударно-канатный способ. Он заключается в бурении скважины ударным станком внутри металлической трубы. Используя этот метод нужно знать, что он затрудняет установку дна обсадной колонны.
2. Абиссинский колодец. Здесь всё просто: металлическая труба диаметров в 2,5 сантиметра вбивается в землю ручным способом на глубину до 20 метров, а сверху ставится насос.
3. Плотное скрепление колец колодца так, чтобы не было стыков, через которые может просочиться вода.
При строительстве колодца не выкачивайте очень много воды, поскольку пустота тут же будет заполняться суспензией;
Если используете бур, то старайтесь быстро заполнять колодец водой, не давая при этом смещать гидравлическое равновесие, которое будет вытягивать песок вверх колодца;
Устанавливайте фильтры только на водоносный горизонт.
С плывунами хорошо могут бороться специальные замораживающие растворы, которые закрепляют песок, отводя от него жидкость.
Что точно не нужно делать, так это пытаться вычерпать всю мутную воду из колодца. Чистая вода появится на небольшое количество времени, затем будет снова суспензия и ил. Также вряд ли поможет углубление колодца. Воды под плывуном может не быть - потом в результате рытья можно получить лишь жёлтый песок.
Как видно, плывун доставляет много проблем для владельца участка, однако все они решаемы в короткие сроки.
Цены Контакты Способность песков в насыщенном водой состоянии оплывать, разжижаться, засасывать в себя тяжелые предметы, растекаться известна строителям с незапамятных времен. Плывунами могут быть породы разнообразного механического состава, начиная с гравийных и галечных песков до суглинков . Таким образом, механический состав породы не является решающим фактором в создании ее плывунного состояния. Также нет определенного мнения в отношении характерного минералогического состава плывунов. Считают, что для них характерна примесь листочков слюды и хлорита. Однако слюдистые пески являются плывунами не чаще, чем другие типы песков.Разные авторы характеризуют плывуны различно. Это объясняется тем, что в плывунном состоянии могут находиться различные по своему характеру породы, и поэтому проявление плывунных свойств их будет протекать неодинаково. В подавляющем большинстве случаев плывунные свойства проявляются у очень мелких песков, в большей или меньшей степени пылеватых и илистых, и вообще у несвязных пород, не обладающих пластичностью. В одних случаях отмечают, что плывунный песок после высушивания теряет свои плывунные свойства. В других случаях высушенный плывунный песок после вторичного насыщения его водой опять становится плывунным.
Стенки вырытого в плывунах котлована вскоре после отрывки начинают обрушаться. Из них вываливаются глыбы песка, который расплывается по дну котлована; поверхность оплывшей массы приобретает уклон до 3-4°.
Движение плывунов в стенках котлованов, а также в основании гидротехнических сооружений, построенных на плывунных песчаных отложениях на дне озера или моря, происходит обычно внезапно. При подобных явлениях иногда приходят в движение огромные массы песка.
Из приобретенного опыта в отношении прорывов плывунных песков в подземные выработки, заплывания котлованов, забивки свай, разжижения песков под ногами в забое и других связанных с плывунами явлений, А. Ф. Лебедев дает перечень следующих выводов о произведенных за плывунами наблюдениях:
- Песок плывет, когда вода по законам гидравлики должна прийти в движение и действительно движется, т. е. когда имеется некоторый гидравлический или напорный градиент.
- Приходят в движение рыхлые породы, имеющие большую пористость.
- Порода до начала ее движения не имеет внешних признаков ее пересыщенности водой, но уже при начале движения происходит перегруппировка частиц, и вода показывается на поверхности. Это указывает на то, что пористость песка уменьшается и не умещающаяся в порах вода начинает двигаться (фильтроваться).
- Отнятие воды из рыхлой породы или иммобилизация ее путем замораживания лишает плывун подвижности.
- Чем труднее порода отдает воду, тем труднее побороть ее плывунные свойства.
- Если в песках присутствуют гидрофильные коллоиды, то песчинки, облепленные этими коллоидами, вследствие связывания ими воды уменьшают свой средний удельный вес, что увеличивает их способность долго оставаться во взвешенном состоянии. У таких песков-«истинных плывунов» плывунные свойства особенно стойки. От большинства других плывунных песков («ложных плывунов») вода отнимается сравнительно легко, после чего они плывунных свойств не проявляют.
- Проницаемость типичных плывунных песков очень мала, также мала их водоотдача.
Таким образом, из сказанного следует, что плывунное состояние не есть специфическое, всегда свойственное какому-либо типу породы состояние, а появляется или создается в известных гидродинамических условиях. Для одних пород такие условия создаются трудно при больших градиентах, для других-легче, а в «истинных плывунах» движение идет при ничтожных градиентах.
В увеличении плывунной способности песков роль глинистых частиц заключается, в том, что последние легче других переходят во взвешенное состояние; благодаря этому объемный вес жидкой фазы увеличивается, а с этим увеличивается и взвешенное давление воды, уменьшающее внутреннее трение между частицами песка. Учитывая влияние гидродинамического давления на устойчивость рыхлых пород, можно вывести понятие о критическом градиенте фильтрации.
На основании, описаний плывунных явлений и опытов можно принять следующие положения:
- Для характеристики способности породы перейти в плывунное состояние может быть использован критический градиенте фильтрации.
- Критический градиент фильтрации должен быть определен на образце породы с такой же пористостью, какую порода имеет в естественных условиях.
- Характеристикой легкости перехода породы в плывунное состояние может быть испытание водоотдачи породы с естественным и нарушенным сложением и с естественным суммарным содержанием воды.
- Причины трудной водоотдачи должны быть выяснены, чтобы выявить наличие истинных плывунов.
- Механический состав породы имеет только иллюстративное значение. Без данных о естественной, минимальной и максимальной пористости и водосодержании судить о степени плывучести породы по механическому составу нельзя.
- Так как опыты и наблюдения указывают на вынос водой, уходящей из оплывающей породы, ее мельчайших частичек (суффозия), изучение плывунности породы должно сопровождаться изучением наличия в породе ресурсов для суффозионного разрушения и устойчивости образующейся суспензии.
Изучение суффозионных ресурсов породы (механических и технических) может служить в некоторых случаях для выявления возможности приобретения породой плывунной способности за счет выноса мелких составляющих. Так как легкости перехода в плывунное состояние способствует затруднение водоотдачи, то примесями, сообщающими породе это свойство, должны быть какие-либо гидрофильные коллоиды, адсорбированные поверхностью частиц породы.
В качестве признака наличия в песке ресурсов, облегчающих переход его в плывунное состояние, желательно иметь простое определение какого-либо физического свойства, непосредственно связанного с гидрофильностью коллоидов в породе, например содержания воды, верхнего предела пластичности и величины набухания.
Таким образом, для оценки способности песка переходить в плывунное состояние могут служить следующие характеристики: естественная пористость, водонасыщенность, гранулометрический состав. Для выявления свойств истинного плывуна можно рекомендовать определение набухания и предела текучести. Так как при высыхании коллоиды истинных плывунов необратимо сворачиваются, то все определения следует проводить на образцах, сохранивших естественную влажность, и приводить характеристики к весу сухой массы с учетом естественной влажности.
Признаками, указывающими на склонность породы переходить в плывунное состояние, являются: высокая пористость (43-45%) и механический состав двух преобладающих в породе фракций, резко различающихся по величине диаметра частиц, это облегчает возможность суффозии при малом содержании наиболее мелкой из этих фракций (2-4%) или при большем содержании мелких фракций иных диаметров, но при гидрофильности их составляющих.
Способность многих песков, пришедших в плывунное состояние, после прекращения движения вновь приобретать прочность используется строителями при забивке свай. Забивка производится частыми ударами небольшой силы, свая легко входит в песок. Песок вокруг сваи при этом не вспучивается, а иногда, наоборот, даже опускается. Спустя короткое время после забивки свая приобретает очень большую несущую способность. Это явление объясняют способностью плывунных песков к тиксотропному структурообразованию. Удары, встряхивания и вибрация разрушают тиксотропную структуру и песок «плывет». По истечении некоторого времени, в спокойном состоянии структура восстанавливается, а вместе с ней и прочность песка, которую он имел в естественных условиях.
Известно, что явления тиксотропии свойственны коллоидам. Поэтому проявление тиксотропии у плывунных песков следует приписать присутствию в них гидрофильных коллоидов.
При бурении в водоносных песках , особенно с применением желонки, часто происходит поддача песка с забоя в скважину. Однако, далеко не всегда при образовании «пробки» в скважине, пробуренной в песках, эти пески следует считать плывунными. Под влиянием создающейся в результате работы желонкой разницы гидростатического давления в скважине и вне ее происходит фильтрация через песок в забое скважины при значительном градиенте падения напора. Этот градиент может оказаться больше критического для породы, вообще не склонной легко переходить в плывунное состояние в дне и стенках котлована.
Таким образом, оценка способности песка переходить в плывунное состояние требует не только исследования состава и свойств песка в лаборатории, но и изучения гидрогеологических условий и прогноза их изменения в разные моменты производства строительных работ.
Основными приемами для преодоления трудностей, создаваемых при строительстве плывунами, являются замораживание, химическое закрепление и осушение. Все эти методы с успехом применялись при строительстве высотных зданий и метрополитена в Москве.
Замораживать можно любые породы, а химическое закрепление и осушение возможно только при достаточной величине водоотдачи породы. Так, силикатизация возможна в песках, обладающих коэффициентом фильтрации от 2 до 80 м/сутки, т. е. в среднезернистых, чистых мелкозернистых и глинистых песках.
Хорошие результаты при осушении плывунных песков дает применение иглофильтров
, удешевляющих и ускоряющих устройство водопонизительной системы с частым расположением скважин.
Фундамент на плывуне – это постройка на грунте, который обладает текучестью. Оттуда и слово «плывун». Такие участки земли очень непрочны и способны разжижаться при воздействии разных выработок.
Плывун имеет разнообразные примеси и насыщен влагой. Представляет собой грунт из песка или рыхлых горных пород – супесей.
Виды плывунов и плывунные свойства
В зависимости от того какой грунт, плывун так и проявляет плывунные свойства. Они обусловлены плотностью горной породы, величиной и формой частиц, минеральным и гранулометрическим составом.
Плавуны могут быть:
- Истинными (глинистые пески, суглинки, супеси);
- Псевдоплывунами или ложными (гравелистые пески).
В истинных плывунах глинистые частицы имеют высокие гидрофильные свойства. Эти почвы хорошо впитывают влагу, при этом характеризуются молекулярной интенсивностью взаимодействия. При плавунном состоянии около частичек образуется влажная пленка. Коэффициент фильтрации минимален (0,005 -0,0001 см/с).
Истинный состав можно иногда определить по внешним признакам. На дне скважины скапливается «цементное молоко». Земля, взятая со дна, расползается в лепешку. Есть и другой способ определения плавунной способности. Бурят водопесчаные пробки. Высокая пористость спровоцирует заполнение отверстий водой. Наиболее точно плавунные способности можно определить в лаборатории.
При истинной плавающей почве яма заполняется водой грязно-молочного цвета. Такую окраску ей придает глина. Когда они высыхают, глинистые частички склеиваются и создают очень прочную массу.
Плавающая прослойка очень усложняет монтажные работы при строительстве. Во время выработок прослойка земли старается заполнить пустое пространство. Создание закрытого контура очень тяжело. Если была бы такая возможность, отложение было бы прочным основанием. В случае выхода плавуна за площадь основания возникают провалы и оползни.
Открытый водоотлив проводить опасно, так как это может вызвать проседание почвы.
В ложных плывунах частицы гравия, а также песка не имеют структурные связи. Они переходят в разжиженное состояние от давления воды. Вода на дне будет светлой, слегка мутной. Ложные плывуны легко отдают воду. А когда высыхают, из них создается рыхлая масса.
Перед тем как сделать на плывуне дом, надо тщательно выяснить содержание грунта, чтобы узнать вид плывущей земли, а также его свойства.
Борьба с плывунами
Борьба с плавающей прослойкой – это сложный процесс, от которого не всегда получают положительный результат.
Методы борьбы с прослойкой:
- Способ искусственного осушения;
- Создание шпунтовыми стенами ограждений;
- Преобразование физических свойств от закрепления плывуна.
Искусственное осушение производится открытой откачкой воды. Если необходимо осушить землю по глубину до 6 метров, применяют иглофильтры, а на глубину более 15 метров специальные детали, имеющие электродренаж.
При ограждении шпунтовыми стенами происходит перерезка ими всего слоя плывуна. Это позволяет провести через себя все давление. Деревянный шпунт забивается на глубину 5-9 м, а металлический – в глубину до 30 м. В случае наличия прослойки плотного грунта забить шпунт не получится.
Закрепление прослойки происходит при помощи цементации, замораживания и силикатизации.
Замораживание – ненадежный способ. При этом методе пользуются морозными погодными условиями или специальными установками.
Силикатизация является очень эффективным методом. Заключается он в качании жидкого стекла в почву.
При истинных непрочных слоях используют только следующие закрепления:
- Электрохимическое;
- Замораживание;
- Ограждение.
Плавунная земля чаще всего расположена на болотистых территориях. В таких местах тяжело проводить работы. Поэтому стенки укрепляются, когда роется котлован или траншея. Эти работы являются обязательными.
Виды фундаментов на плывуне
Глубина залегания и толщина непрочного слоя играют роль при выборе вида основы строительства.
Различают:
- ленточный фундамент на грунтах c прослойкой плывуна;
- свайный с ростверком;
- монолитный.
Мелкозаглубленная основа – наиболее часто применяемый вид при неглубоком залегании плавающей прослойки. Излишки воды отводятся при помощи дренажа. В ряде случаев используют уклон местности.
Для воздвижения тяжелых домов применяют монолитное основание. Толщина плиты рассчитывается в конкретном примере. Сущность этого способа заключается в постоянной заливке бетоном. В опалубке используют арматурные прутки для придания прочности конструкции.
Если плывун под фундаментом имеет небольшую ширину, то под строение применяют сваи.
При неглубоком залегании иногда применяют насыпной метод. На территорию привозят песок или гравий и засыпают площадку. Затем возводят строительство на этом основании.
Во время монтажных работ надо соблюдать технику безопасности. Прослойка может проявить себя непредсказуемо, как только будут нарушены пласты, которые сдерживали его.
Планирование фундамента
Исследовать землю можно самому. Для этого необходимо выкопать своими руками грунт или при помощи техники пробурить скважины. Если на дне в котловане появится кашеобразная смесь, и можно заметить, как оползают стенки, это будет означать о наличии в почве ползуна. За помощью можно обратиться к хозяевам, которые имеют дом поблизости и уже знают характеристики почвы.
Для определения точного состава отложения в почве придется обратиться к специализированным исследованиям. И только после этого можно начать укладывать фундамент дома на плывуне.
Роется котлован, извлекается грунт. Если котлован заполняется большим количеством воды, то её откачивают при помощи насосов. Если воды немного, то прибегают к дренажной системе.
Как только скважина высушена, необходимо сразу тонко забетонировать основание. Затем его покрывают дренирующим составом (щебень, отсев). После этих работ все бетонируют. Это предотвратит проседание грунта после возведения строения. В течение недели бетон затвердеет и можно приступать к гидроизоляции.
Фундамент для неглубокого плывуна
Если плывун залегает по небольшой глубине до 2 метров, то под строительство используют ленточный фундамент на плывуне.
Возведение основы происходит поэтапно:
- Подготовка основания. Расчистка поверхности почвы, рытьё, обустройство дренажной системы. Котлован роется на глубину до метра, потом засыпается дренажом. Все заливают водой, утрамбовывают;
- Укладывание опалубок высотой не более полуметра;
- Заливка бетоном. Затвердение его в течение месяца;
- Проведение работ по гидроизоляции, утеплению основания.
Для расчёта мелкозаглубленного основания надо знать деформацию и несущую способность земли.
Свайный фундамент с ростверком на плывуне
Такой фундамент дома на плывуне используется в тех территориальных районах, которые часто затапливаются. Свайный метод с ростверком позволит поднять строение на высоту до 3 метров от почвы. Поэтому во время паводка первые этажи не затопляются.
Существует буронабивной и забивной способ укладки. При забивном способе воронку пробивает строительный бур. В зависимости от нагрузок на здание рассчитывают необходимое количество столбов. Желательно между столбами выдержать расстояние до 1 метра.
На высоте более 2,5 метра укладывают ростверку. Ширина её не должна выходить за наружную стену более чем на 50 см. Ленту армируют, используя длинные пруты. Их размер должен перекрыть всю стену.
Свайный фундамент на плывуне очень надежен и долговечен. Его возводят также в неблагоприятных геологических районах, где есть оползни и карсты.
Особенности строительства на плывуне дома из пеноблоков
Часто дом строится из пористого искусственного камня. Постройка такого дома недорогая.
Фундамент на плывуне для дома из пеноблоков может быть ленточным и свайным. При непучинистом грунте укладывают мелкозаглубленное основание. Выбирают этот вид, чтобы снизить затраты на бетон. Важно чтобы вся поверхность, как ленточной основы, так и концы столбов находились на одной плоскости.
Блоки имеют пористую структуру, а при малейшем уклоне начнут трескаться. В зависимости от того, какой фундамент подойдёт, рассчитывается пропорция бетона. При бурении исследуют образцы земли с частотой 15 см. Бурение надо проводить в нескольких местах. Это позволит точнее определить расположение непрочных отложений в земле.
Плывуном, как известно, принято называть насыщенный водой грунт, способный свободно растекаться («оплывать») в толще земли. По своему составу это образование напоминает густую смесь с высокой степенью вязкости, состоящую из грунтовых вод, глины и песка. Подготовка фундамента на таком грунте потребует от исполнителя наличия определённых знаний и навыков в проведении земляных работ.
Перед принятием решения по будущему основанию строения необходимо тщательно обследовать состав почвы на участке предполагаемого строительства. Для проведения подобных изысканий лучше всего пригласить специалистов, что позволит вам избежать ошибок в расчетах. Помимо этого, всю необходимую информацию по фактическому составу почвы вы сможете получить у соседей по участку (желательно у тех, кто совсем недавно закончил строительство дома).
Что касается самостоятельной разведки участка, то вы можете исследовать грунт путём бурения скважины (при помощи имеющихся в вашем распоряжении подручных средств) или после его глубинного ручного вскрытия. При этом о наличии плывуна в шурфе будет свидетельствовать появление в отработке жидкой смеси глины и песка, а также сильное оползание его стенок и проседание отдельных участков земли. Кроме того, в ходе комплексного обследования вы должны получить все необходимые данные, касающиеся таких характеристик обустраиваемого участка, как:
- глубина промерзания насыщенного водой грунта;
- данные по залеганию грунтовых вод;
- толщина самого вышеупомянутого грунта (глубина его расположения).
Опираясь на эти данные, вы сможете выбрать тип основания, который соответствовал бы основным проектным требованиям. Из всех возможных вариантов самостоятельного обустройства реально осуществимыми представляются следующие виды опорных конструкций:
- ленточные основания (при глубине грунта не более 1,5 метра);
- опорные на основе железобетонных плит;
- ростверковые свайные основания.
Использование ленточного фундамента
При толщине плывуна менее 1,4 метра можно воспользоваться вариантом подготовки малозаглубленного ленточного основания. Для реализации этого проекта в первую очередь вам следует подготовить траншею глубиной порядка 0,6-0,7 метра, дно которой засыпается слоем щебня и песка (т.е. подготавливается так называемая «подушка»). Кроме того, вам необходимо будет вырыть дренажную канаву, располагающуюся рядом с будущим строением (на глубине чуть ниже подошвы последнего).
Для этого вам нужно будет подготовить еще одну траншею, прокладываемую параллельно основной. Дно дренажной канавы также закрывается подушкой из гравия и песка, на которую затем укладывается слой геотекстиля. Поверх материала размещаются сточные трубы, имеющие прямой выход к специальному инспекционному колодцу, обеспечивающему возможность проведения профилактических мероприятий. В завершении работ траншея с уложенными в ней элементами дренажа засыпается слоем песка и гравия.
Обустройство фундаментной траншеи начинается с подготовки внутренней опалубки, для изготовления которой используются обычные доски или готовые щиты.
Открытые стенки опалубки необходимо проложить рубероидом, играющим роль гидроизоляции.
Подготовка и заливка бетона осуществляется в соответствии с общепринятыми правилами и нормами, оговоренными в соответствующих документах.
Подготовка плитного и ростверкового оснований
К преимуществам основаниям плитного типа можно отнести следующие его отличительные характеристики:
- способность выдерживать повышенные нагрузки;
- отсутствие деформаций при значительных перепадах температур;
- возможность применения на влажных почвах с глубоким залеганием плывуна.
Монолитную плиту рекомендуется использовать при возведении значительных по объёму строений, примером которых может служить многоэтажный кирпичный дом. При этом размеры и другие технологические параметры монолита должны выбираться с учётом индивидуальных особенностей реализуемого проекта.
Необходимо, чтобы заливка бетонного основания производилась в непрерывном режиме, а для его укрепления использовались арматурные прутья диаметром 13-15 мм.
Фундамент может быть подготовлен также с использованием так называемых ростверковых свай. К данной категории опорных изделий относятся такие известные конструкции, как современные винтовые и забивные железобетонные сваи. Главное, на что необходимо обратить внимание при их обустройстве – это правильный выбор места фиксации подошвы конструкции, которое должно располагаться ниже уровня самого грунта, насыщенного водой.
Видео
Свой выбор можно остановить на винтовых сваях. Подробнее об этом способе устройства смотрите ниже: