Пылевато-глинистые грунты в строительстве

Виды и особенности глинистых грунтов

Ни одна, даже самая незначительная постройка не ставится прямо на землю – ей нужен фундамент. Его главное предназначение – обеспечить устойчивость строения, его стационарное положение. Не выполнив это условие, нельзя рассчитывать на то, что дом, гараж или баня простоят долго. Неравномерные подвижки обязательно приведут к появлению трещин, разломов, напряжений в узлах крепления, провалов. И даже если дом не развалится, он со временем станет непригодным для жилья.

Риск получить такой результат особенно высок при выборе неподходящего фундамента на сложных грунтах, к которым относятся глинистые почвы. Виной всему их состав и связанные с ним свойства.

Любая крупная стройка должна начинаться с анализа грунта Источник magmageo.ru Обойтись без привязанного к участку проекта можно только при возведении второстепенных построек, таких как хозблок или беседка. Тем более, что к моменту их строительства основные строения уже бывают готовы, а выполненные земляные работы позволяют судить о возможных рисках. Для капитальных зданий проект со всеми расчетами необходим. Особенно на пучинистых грунтах.

Чтобы понять, какой фундамент лучше для глинистой почвы, нужно знать о её свойствах.

Существует такое понятие, как морозное пучение грунта. Если говорить простым языком, это значит, что он насыщается водой и удерживает её, а в период сильных морозов эта вода замерзает, увеличиваясь в объеме. Соответственно, более объемным становится и грунт, поэтому его начинает выпучивать вверх вместе со всеми находящимися в нем конструкциями.

Легко себе представить, что произойдет с домом, если фундамент под ним будет двигаться, да ещё и неравномерно.

Силы пучения легко выдавливают из земли даже тяжелые конструкции Источник eurolos.pro

Глинистые почвы как раз и обладают способностью удерживать в себе воду. Они состоят из мелких пластинчатых частиц, непроницаемых для влаги, которая и задерживается между ними. С другой стороны, большие объемы воды способны размывать глину и переносить её своим потоком, что приводит к обнажению элементов фундамента и его промерзанию.

Однако процентное содержание таких частичек в грунте может быть разным не только в одной местности, но и на соседних участках. И от этого во многом зависят его характеристики и то, какой фундамент делать на глинистой почве:

• Содержание глины менее 5% не влияет на проницаемость грунта. Такие почвы называются песчаными. Они отлично пропускают воду, а под действием нагрузки уплотняются, поэтому на них можно возводить любое основание.
• 5-10% глины в песке – это супесь, которая в сухом состоянии также является надежным основанием для фундамента и мало подвержена пучению. Но при насыщении водой становится текучей и может перемещаться с её потоком. Такой грунт называют плывуном, он образуется при высоком стоянии грунтовых вод. Строить на нем нежелательно, но если другого выхода нет, используют свайный фундамент.

Свайный фундамент на плывуне Источник stroyfora.ru

Суглинки бывают легкими, средними и тяжелыми в зависимости от процентного содержания глины в песке (от 10 до 50%). Какой фундамент лучше на суглинистой почве, чрезвычайно подверженной морозному пучению, зависит от её однородности, плотности, отметки промерзания, уровня залегания пласта, его толщины и уровня подземных вод. Если он высокий, аварийное проседание здания на мелкозаглубленном ленточном фундаменте неизбежно. Если же водоносные слои расположены гораздо ниже точки промерзания, пучение будет не столь выраженным. Но нужно учитывать и такие факторы, как уровень выпадения осадков, близость природного водоема и многие другие.

Способы исправления недостатков суглинистой почвы

Глинистая, суглинистая почва относится к тяжелым видам. Она требует ухода и внесения удобрений. Если огородник-садовод решает улучшить показатели урожая и исправить несущественные недостатки такой земли, то есть несколько советов. Во-первых, следует использовать метод мульчирования. Данный процесс представляет собой покрытие участка земли с высаженными растениями укрывным материалом. Мульчирование будет идеальным способом сохранения и поддержания здоровья растений. Кроме того, этот метод позволит сэкономить и облегчить ваш труд, затрачиваемый на полив и рыхление почвы.

Если говорить об удобрениях, рекомендованных для суглинистых и глинистых почв, то специалисты советуют остановить свой выбор на известковых удобрениях (лучше взять гашеную известь).

Первый этап — создание дренажа

Глинистые почвы имеют существенный минус, усложняющий проведение работ по их окультуриванию — низкую водопроницаемость. После затяжных дождей или обильного полива вода застаивается на поверхности грядок. В результате вглубь почвы не проникает кислород, гибнут аэробные бактерии и черви, структура нарушается. Поэтому первое, что нужно сделать для облагораживания глинистого или суглинистого участка — позаботиться о системе дренирования.

Дренаж может быть трех видов:

1. Точечный — вода собирается в низинах или специально выкопанных на территории огорода участках.
2. Линейный — вода собирается в систему каналов, по которым выводится за пределы участка;
3. Комбинированный — одна часть воды удаляется по каналам, другая уходит через специальные колодцы.

Если на участке высокий уровень залегания грунтовых вод — делают глубинный дренаж. На глубине до 1,5 м прокладывают трубы, с наклоном в сторону выкопанного накопительного колодца. По мере его наполнения воду откачивают насосом, в дальнейшем ее можно использовать для полива.

Сидераты

Для быстрого и эффективного улучшения структуры почвы и ее удобрения применяют однолетние растения-сидераты. Их засевают до посадки овощей или после уборки урожая и в середине октября заделывают в землю.

Сидераты быстро наращивают зеленую массу и формируют сильную корневую систему. Именно в корнях основная их польза для почвы. Они уходят глубоко в грунт и вытягивают из глубины земли ценные питательные вещества и отдают их ближе к поверхности.

Поздней осенью и зимой, после отмирания надземной части растений, их переработкой занимаются различные почвенные микроорганизмы, которые способствуют возрастанию плодородия и рыхлости почвы, ее водо- и воздухопроводимости.

Перепревшие остатки молодой зелени, когда их перекопали с почвой, насыщают ее верхние слои питательными веществами (например, азотом).

Сидератов насчитывается не одна сотня, можно использовать любые. Самые популярные из них:

1. Горчица. По праву носит титул сидерата №1. Ее высевают ранней весной или в августе и скашивают при достижении высоты всходов до 10 см.
2. Фацелия. Весной оттаявший грунт засевают ее семенами и через месяц скашивают. Огород перекапывают вместе с зеленой массой за несколько недель до начала основных посадочных работ.

А также сажают: чину, клевер, рожь, люцерну, вику, люпин и другие. Дополнительный бонус от бобовых сидератов – очищение участка от нематоды.

Отличие от супеси, песка и глины

По своим характеристикам суглинистый грунт занимает промежуточное положением между глиной и супесью.

Супесь

В отличие от суглинка, супесь содержит больший процент песка (до 70 %), глинистых соединений — не больше 5-10 %. Наличие большого количества песка снижает пластичность материала, повышает его водопроницаемость (до 3 м/сутки). Супеси практически не подвержены пучению, в отличие от суглинка. Несущая способность супеси увеличивается при уплотнении и понижается от увлажнения.

Супесь

Песок

Песок — мелкообломочная рыхлая порода, образуемая в результате выветривания горных пород. Содержание глинистых частиц ничтожно (до 5 %). В отличие от суглинка, песок непластичен, не способен удерживать воду в порах, не имеет достаточной плотности. Несущая способность зависит от уплотнения. Высокая способность к фильтрации — до 10 м/сутки.

Песок

Глина

Осадочная порода – в сухом состоянии пылевидная, при намокании превращается в пластичную массу. Минимальное содержание кварца, малый размер частиц в отличие от суглинка. При раскатывании шнура или придания другой формы материал не образует трещин.

Глина

Перед выбором типа фундамента

Если вы не рассчитываете делиться деньгами со специалистами по геологоразведке, то анализировать грунт придется самостоятельно. Для этого на предполагаемой стройплощадке необходимо выкопать несколько шурфов (ям) на глубину ниже ГПГ (примерно на 30 см). Значение последней можно ориентировочно узнать по рисунку из этой статьи. Вместо шурфов удобно бурить скважины, для чего можно задействовать обычный садовый бур. Уже на этапе бурения (копки) оценивается характер грунта, равномерность его залегания, изменения его состава с увеличением глубины. Вполне вероятно, что ниже суглинка будет залегать слой глины, и придется строить фундамент на глине.

Стоит заметить, что подобные разведочные работы рекомендуется проводить весной, когда уровень грунтовых вод ближе всего к поверхности. Грунтовые воды могут доставить лишние хлопоты при устройстве фундамента, от них же зависит и выбор оптимального типа основания для дома. Уже на этапе геологической разведки будет понятно, находятся они ниже ГПГ (идеальный случай) или выше (придется прибегнуть к дополнительным работам, о которых пойдет речь ниже).

Выбор типа фундамента

При строительстве фундамента на глинистой почве, независимо от выбранного типа, необходимо выполнять главное правило: ширина подошвы должна быть больше верхней части конструкции на 25 и более процентов (различные виды фундамента для частного дома). В обязательном порядке обустраивается подушка из песка и гравия (или щебня).

Ответить на вопрос: какой фундамент лучше на глинистой почве — однозначно нельзя

При выборе типа конструкции необходимо принимать во внимание несколько моментов: стоимость, характеристики грунта и глубина залегания грунтовых вод. При определенных обстоятельствах он может быть ленточным, плитным или свайным

Ленточный фундамент

Ленточный фундамент на глине подойдет для тяжелых построек и легких деревянных строений (для ленточного фундамента своими руками — пошаговая инструкция).

Но если в первом случае обустраивается заглубленная конструкция, подошва которой находится ниже границы промерзания, то во втором предпочтение следует отдать мелкозаглубленному фундаменту: на глинистой почве легкая надземная часть не сможет стать противовесом силам пучения.

Монолитная лента применяется только в том случае, если грунтовые воды находятся ниже линии промерзания грунта. На суглинистых почвах фундамент такого типа можно строить, если геологоразведка подтвердила равномерность залегания пластов по всей строительной площадке.

Только в таком случае неравномерные деформации при пучении грунта не будут угрожать конструкции.

Схема ленточного фундамента на глине.

Плитный фундамент

Плитные фундаменты на глине являются наиболее надежными, но и самыми дорогими (о плюсах и минусах плитного фундамента). Поэтому практикуют их только в случае строительства роскошных особняков.

Другое название такого типа фундамента на глинистой почве – плавающий. При любых подвижках грунта плита движется вместе с ним, сохраняя равномерность нагрузки.

Плита заливается практически на поверхности земли. Но практикуют и заглубленные плиты – в домах с подвалами. В этом случае стены подземной части дома, и плита составляют единую монолитную конструкцию.

Если вам надо построить фундамент на суглинке, лучшего решения, чем монолитная плита, не найти (как сделать плитный фундамент своими руками — пошаговая инструкция). Поскольку подошва такого основания имеет максимальную площадь, даже расчетного сопротивления грунта в 1 кг/см2 достаточно для обеспечения устойчивости строения.

Схема плитного фундамента.

Свайные фундаменты

При помощи свай сооружается фундамент на супесях и прочих видах глинистых грунтов. Под здания большой площади устраиваются свайные поля: под стены опоры устанавливаются в виде рядов, а под колонны – кустами.

При выборе типа фундамента на глинистой почве с высоким уровнем грунтовых вод наиболее правильным решением является строительство дома именно на сваях (что такое обвязка свайно — винтового фундамента). При этом необходимо придерживаться основного правила – опора должна выполняться с уширением книзу.

Хорошо зарекомендовали себя винтовые сваи – конструкции, снабженные винтовыми лопастями в нижней их части (как сделать свайно — винтовой фундамент своими руками). При вкручивании винта сохраняется плотность грунта вокруг опоры – лопасти почву не взрыхляют, а подрезают отдельные пласты. Расчетная глубина установки винта находится ниже водоносного слоя и точки промерзания.

Схема свайно — винтового фундамента на глинистой почве.

Советы по улучшению тяжелых видов почвы

Итак, мы уже смело можем ответить на вопрос: суглинистая почва – что это такое? Это самый плодородный и насыщенный полезными веществами вид. Но и такую практически идеальную почву специалисты рекомендуют улучшать. Вот несколько полезных советов:

• Если вы решите улучшать суглинистую или глинистую почву, то старайтесь делать это в осеннее время. Осенью почва будет лучше всего поддаваться внесению удобрений и перекапыванию.
• Так как данный вид почвы не так быстро прогревается по весне, старайтесь не торопиться с высадкой растений. Делать это не рекомендуется в дождливые и холодные дни.
• Дабы корни растений быстрее и легче адаптировались в почве во время высадки на постоянное место, рекомендуется делать ямку в два раза больше, чем их корневая система.
• Для высадки капризных растений выбирайте высокие места. Приподнятая грядка обеспечит быструю адаптацию, так как там земля прогреется быстрее.
• Если земля на вашем участке склонна к быстрому высыханию, то следует правильным образом готовить ее к огородному сезону. Осенью и весной рекомендуется вспахивание и внесение разрыхлителей. В роли разрыхлителя может выступать конский, овечий или коровий навоз, шелуха от семечек, скошенная трава, солома.
• Если скапливается грунтовая вода по весне, можно сделать небольшую дренажную систему. Дренажные ямы, глубина которых — от метра до двух метров, спасут ситуацию. Талая вода будет уходить быстрее, земля скорее просохнет.

Особенности возделывания глинистой почвы

Основные принципы, которых нужно придерживаться при ведении огородных работ на глиноземах:

• не перекапывать землю на глубину больше 25 см, удобрять только верхние 10–15 см;
• не оставлять пустующих участков, после уборки огородных культур высевать сидераты (почвообразующие растения): люпин, вику, фацелию, горчицу. После цветения растения скашивают и оставляют зеленую массу на грядках до поздней осени;
• до начала осенних дождей участок перекапывают на зиму вместе с мульчей, зеленой массой, не разбивая комки. За зиму структура земли в комках улучшится, после чего ее можно будет еще раз перекопать. Если в конце августа была посеяна озимая рожь, землю перепахивают только весной, непосредственно перед посадкой огородных культур;
• хорошо вырыть канаву (компостную яму) и все лето сгружать в нее пищевые отходы, ботву растений, а осенью закопать. Также рекомендуется укладывать выполотую траву, ботву на дорожки, осенью прикапывать в борозды;
• добавлять на дно лунок, бороздок понемногу компоста, перепревших опилок или чернозема непосредственно перед посадкой рассады, посевом семян;
• уменьшить глубину посева семян, закапывания картофельных клубней, а рассаду высаживать слегка наклонно, чтоб корни располагались в верхних слоях.

Если не хватает сил и финансов, чтоб перекопать весь участок с добавлением песка и органики, можно сформировать несколько гряд шириной 50–60 см с метровыми междурядьями. Гряды не перекапывают, а рыхлят на глубину до 20 см, добавляя песок и компост. Формируют бороздки под рассаду, а междурядья мульчируют. Мульчу оставляют и на зиму, внося под нее подкормку – органические отходы, компост. В поливе такой огород не нуждается, в глинистой почве достаточно влаги, а мульча не дает ей испаряться.

Метод гряд позволяет сократить затраты труда, времени и сэкономить на подкормке

Достоинства суглинистых грунтов

1. Грунт легкий в обработке.Содержит большое количество питательных элементов. Наличие в суглинках всевозможных живых особей и микроорганизмов насыщает почву питательными веществами. Отличная воздухопроницаемость грунта, что значительно повышает аэрацию корней растений.
2. Высокий показатель влагопроводимости.Способность не только долгое время хранить влажность, но и равномерно распределять ее по всей грядке, особенно у корней растений.
3. Большая возможность подпочвенного орошения
4. Хороший проводник тепла и света.Отличная защита корней растений от ожогов при палящем солнце.
5. Высокая плотность почвы.Благодаря плотности, в суглинках дольше удерживаются питательные вещества, внесенные при удобрении.

Классификация

Суглинистые почвы пригодны для производства керамических изделий и строительства, это лучший вариант для возделывания огородных и садовых культур. Но их состав может сильно различаться, так же, как и полезные характеристики. В зависимости от подтипа это плотный, тяжёлый или лёгкий материал, способный выполнять разные задачи.

Суглинки различаются между собой, и основным критерием в их определении является процент содержания в почве глинистых веществ.

• Легкосуглинистая порода включает от 20 до 30% глины. Твёрдый кусок грунта легко ломается, разбивается и рассыпается при физическом воздействии.
• Средний уровень этого элемента (30-40%) указывает на то, что почва среднесуглинистая. Это тугопластичный суглинок. Определить его довольно просто: кусок почвы полутвёрдый, плохо подвержен деформации, его трудно размять в руках или оставить на нём отпечатки. До того как на породе появляется излом, грунт слегка изгибается.
• Тяжелосуглинистая земля – в её составе до 50% глины. Из неё легко скатать шар, кольцо или шнур, которые не растрескиваются и не рассыпаются.

Для аграрных работ мягкопластичный суглинок – самая сложная почва, требующая дополнительной обработки и внесения минеральных и органических веществ.

Измеряемые характеристики грунтов

Для вычисления несущих характеристик грунта нам нужны измеряемые характеристики грунта. Вот некоторые из них.

Удельный вес грунта

Удельным весом грунта γ называется вес единицы объема грунта, измеряется в кН/м³.

Удельный вес грунта вычисляется через его плотность:

ρ ‑ плотность грунта, т/м³;g ‑ ускорение свободного падения, принимаемое равным 9,81 м/с².

Плотность сухого (скелета) грунта

Плотность сухого (скелета) грунта ρ_d ‑ природная плотность за вычитанием массы воды в порах, г/см³ или т/м³.

Устанавливается расчетом:

где W ‑ природная (естественная) весовая влажность грунта, %;ρ ‑ природная (естественная) весовая плотность грунта, г/см³ (т/м³)

Коэффициент пористости грунта

Коэффициент пористости — это отношение объема пустот к объему твердых частиц в долях единицы. Устанавливается расчётом:

где ρ_s и ρ_d — соответственно плотность частиц и плотность сухого (скелета) грунта, г/см³ (т/м³).

Принимаемая плотность частиц ρ_s (г/см³) для грунтов

песчаные грунты	2,66
супеси	2,7
суглинки	2,71
глины	2,74

Коэффициент пористости е, для песчаных грунтов разной плотности

Песок	Гравелистый, крупный и средней крупности	Мелкий	Пылеватый
Плотный	e ≤ 0,55	е ≤ 0,6	е ≤ 0,6
Средней плотности	0,55 < е ≤ 0,7	0,6 < е ≤ 0,75	0,6 < е ≤ 0,8
Рыхлый	е > 0,7	е > 0,75	е > 0,8

Степени влажности грунта

Степень влажности грунта S_r — отношение естественной (природной) влажности грунта W к влажности, соответствующей полному заполнению пор водой (без пузырьков воздуха):

где ρ_s — плотность частиц грунта (плотность скелета грунта), г/см³ (т/м³);е — коэффициент пористости грунта;ρ_w — плотность воды, принимаемая равной 1 г/см³ (т/м³);W — природная влажность грунта, выраженная в долях единицы.

Грунты по степени влажности

Грунт	Степень влажности
Маловлажный	0 < Sr ≤ 0,5
Влажный	0,5 < Sr ≤ 0,8
Насыщенный водой	0,8 < Sr ≤ 1

Пластичность грунта

Пластичность грунта — его способность деформироваться под действием внешнего давления без разрыва сплошности массы и сохранять приданную форму после прекращения деформирующего усилия.

Для установления способности грунта принимать пластичное состояние определяют влажность, характеризующую границы пластичного состояния грунта текучести и раскатывания.

Граница текучести W_L характеризует влажность, при которой грунт из пластичного состояния переходит в полужидкое — текучее. При этой влажности связь между частицами нарушается благодаря наличию свободной воды, вследствие чего частицы грунта легко смещаются и разъединяются. В результате этого сцепление между частицами становится незначительным и грунт теряет свою устойчивость.

Граница раскатывания W_P соответствует влажности, при которой грунт находится на границе перехода из твердого состояния в пластичное. При дальнейшем увеличении влажности (W > W_P) грунт становится пластичным и начинает терять свою устойчивость под нагрузкой. Границу текучести и границу раскатывания называют также верхним и нижним пределами пластичности.

Определив влажность на границе текучести и границе раскатывания, вычисляют число пластичности грунта I_Р. Число пластичности представляет собой интервал влажности, в пределах которого грунт находится в пластичном состоянии, и определяется как разность между границей текучести и границей раскатывания грунта:

Чем больше число пластичности, тем более пластичен грунт. Минеральный и зерновой составы грунта, форма частиц и содержание глинистых минералов существенно влияют на границы пластичности и число пластичности.

Деление грунтов по числу пластичности и процентному содержанию песчаных частиц приведено в таблице.

Грунт	Число пластичности Ip	Содержание песчаных частиц (2-0,5мм) % по массе
Супесь
песчанистая	1 — 7	≥ 50
пылеватая	1 — 7	< 50
Суглинок
лёгкий песчанистый	7 -12	≥ 40
лёгкий пылеватый	7 -12	< 40
тяжёлый песчанистый	12- 17	≥ 40
тяжёлый пылеватый	12- 17	< 40
Глина
лёгкая песчанистая	17 — 27	≥ 40
лёгкая пылеватая	17 — 27	< 40
тяжёлая	> 27	не регламентируется

Текучесть глинистых грунтов

Показать текучести I_L выражается в долях единицы и используется для оценки состояния (консистенции) пылевато-глинистых грунтов.

Определяется расчетом из формулы:

где W — природная (естественная) влажность грунта;W_p — влажность на границе пластичности, в долях единицы;I_p — число пластичности.

Показатель текучести для грунтов разной плотности

Грунты	Показатель текучести IL
Супесь
твердая	IL ≤ 0
пластичная	0 ≤ IL ≤1
текучая	IL >1
Суглинок и глина
твердые	IL ≤ 0
полутвердые	0 ≤ IL ≤0,25
тугопластичные	0,25 < IL ≤0,5
мягкопластичные	0,5 < IL ≤0,75
текучепластичные	0,75 < IL ≤1
текучие	IL > 1

Как улучшить суглинистую почву

1. Внесение навоза.Суглинки улучшать практически нет необходимости. Только после достаточно долгого использования, почва нуждается в улучшении химического состава. Достигают этого путем внесения конского или коровьего навоза, а также известковых удобрений. Многие огородники, на приусадебных участках которых супесь или глина, пытаются засыпать верхний слой земли привозным черноземом. В то время, как владельцы участков с суглинками просто наслаждаются обильным урожаем. В любом случае, почвы, используемые для выращивания овощных культур нужно периодически удобрять.
2. Известкование гашеной известью.Суглинистый грунт имеет кислую реакцию, которую уменьшает гашеная известь. Ее вносят каждые четыре года для понижения кислотности почвы осенью, под перекопку.
3. Внесение песка и торфа.Эти вещества имеют разрыхляющие свойства и необходимы суглинкам для улучшения почвенной структуры.
4. Мульчирование посадок.Мульча сохранит влагу у корней растений, избавит их от переувлажнения. Будет препятствовать росту сорняков, и минимизирует количество раз прополки, полива и рыхления.