Набухающие грунты и вода: механизм набухания и влияние на фундаменты
Вопрос
Набухающие грунты — это глинистые грунты, способные увеличиваться в объёме при замачивании водой (до 10–20%) и создавать давление набухания до 0,5–1,0 МПа. При высыхании они дают усадку с образованием трещин. Фундаменты на таких грунтах испытывают знакопеременные вертикальные деформации, ведущие к трещинам в конструкциях. Как учитывать набухающие грунты при проектировании?
Краткий ответ
Набухание грунтов — физико-химический процесс, при котором вода проникает в межслоевое пространство глинистых минералов (монтмориллонит, смектит), раздвигая кристаллическую решётку. Основные характеристики по СП 22.13330.2016 (п. 6.4):
- Относительное набухание εsw: 0,04–0,20 (4–20%); определяется лабораторно по ГОСТ 12248;
- Давление набухания Psw: 0,05–1,0 МПа (5–100 т/м²) — нагрузка, при которой набухание равно нулю;
- Влажность набухания wsw: влажность, при которой начинается набухание (обычно 15–25%);
- Усадка при высыхании εsh: 0,03–0,15.
Полный ответ
1. Расчёт подъёма фундамента на набухающем грунте
Δhsw = Σ εsw,i × hi × kswгде εsw,i — относительное набухание i-го слоя; hi — толщина слоя; ksw — коэффициент (зависит от давления). Для слоя 3 м с ε = 0,10: Δh = 0,10 × 3000 × 0,8 = 240 мм — критично для здания!
2. Меры защиты фундаментов от набухания
- Компенсирующая песчаная подушка: замена набухающего грунта на песок на глубину зоны набухания. Толщина подушки = 0,5–1,0 м при слое набухающего грунта до 5 м;
- Водозащитные мероприятия: устройство водонепроницаемой отмостки шириной ≥ 1,5 м, предотвращающей замачивание грунта под фундаментом;
- Прорезка набухающих грунтов сваями: сваи заглубляются ниже зоны набухания (≥ 5 м). Боковая поверхность свай покрывается битумной мастикой для снижения сил трения;
- Набухающие профили и гидрошпонки в фундаменте — для компенсации неравномерных подъёмов секций здания.
Заключение
Набухающие грунты создают давление до 1 МПа и подъём до 240 мм, что разрушительно для обычных фундаментов. Решения: песчаная подушка, водозащита, сваи, компенсационные швы с набухающими профилями.
Список литературы
- СП 22.13330.2016 «Основания зданий»;
- ГОСТ 12248-2010 «Грунты. Методы лабораторного определения набухания».
