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.
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.
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.
Что такое плывун, его разновидности. Как определить его наличие в колодце, что делать в таком случае. Самые эффективные технологии и профилактические меры.
Описание и виды плывуна в колодце
Плывуны представляют собой сильно насыщенные влагой рыхлые и сыпучие грунты, состоящие из песка или супеси. Мельчайшие частицы связаны между собой водой и образуют желеобразную массу, которая способна перемещаться в водяном слое. В колодце густая смесь забивает жилы и создает массу других проблем.
Объемные пласты вязкого вещества преодолеть очень трудно - освободившееся пространство сразу же заполняется мокрым песком. Глубина плывуна колеблется в пределах 1,5-10 м и зависит от структуры почвы и размера водоносного слоя. Сыпучая масса может быть неподвижна до поры до времени, а затем в начале копки колодца плывун начинает двигаться под действием водяной жилы.
Существует большая опасность возникновения неприятного образования, если шахта выкопана в слое мелкодисперсного песка. Толчком к началу загрязнения колодца может стать перемещение подземных слоев или механическое воздействие, например, такое часто происходит при строительстве фундамента под жилой дом.
Для прохождения образования используют специальные технологии, которые не позволяют песку перемещаться в шахту. Однако, если приток воды из плывуна окажется очень большим, работу придется остановить и искать для колодца другое место.
Существует два вида плывунов - истинные и ложные. Первый вариант наиболее опасный. Его основу составляют глинистые почвы, которые вспучиваются при замерзании и способны разрушить шахту. Выделить воду из истинного плывуна очень трудно, в сутки выкачивают менее 0,5 м 3 .
Ложные образования состоят только из мелкого песка и пыли, склеенных водой. В отличие от первого случая из ложного плывуна выделяется достаточно много влаги. В колодце, построенном на подобной массе, уровень жидкости достигает 1,5 м.
Если не бороться с этим явлением на стадии строительства колодца, в дальнейшем возникнут такие проблемы:
- Вода в источнике становится мутной. Криницу необходимо часто чистить.
- Зимой происходит интенсивное пучение. В результате нижние кольца шахты сдвигаются в горизонтальной плоскости, что может привести к появлению зазоров между ними.
- Часто после небольшого срока эксплуатации криница пересыхает.
- При использовании бетонных колец плывун может полностью поглотить нижние элементы и унести в сторону.
- После бессистемной выемки грунта из колодца рядом с шахтой могут появиться провалы.
Как определить наличие плывуна в колодце
Наличие плывуна в колодце определяют по небольшому уровню воды в шахте, который нельзя увеличить никакими способами. На дне собирается мутная жидкость коричневого цвета. Копается яма легко, но объем удаляемого грунта во много раз больше, чем при работе с обычной почвой.
Это объясняется свойством полужидкой массы быстро перемещаться на место удаленного грунта, поэтому глубина шахты практически не меняется. Использовать насос при копании ямы нельзя, большая скорость удаления песка может привести к перекосу стенок шахты и ее разрушению. К тому же состав плывуна неоднородный, в нем часто встречаются крупные куски твердой породы, которые могут вывести из строя оборудование. Быстрое перемещение больших кусков лишает ствол колодца твердой опоры и разрушает его.
Наличие плывуна на участке определяется с большой точностью только с помощью пробного бурения, однако в некоторых случаях его присутствие можно заранее предугадать.
Существуют следующие признаки близкого залегания полужидкой массы:
- На небольшой глубине от поверхности есть слой очень мелкого песка или пыли.
- Подземные воды находятся слишком близко к поверхности.
- Появление влаги в колодце на гораздо меньшей глубине, чем залегание полезного пласта, определенное расчетным путем.
- Плывун занимает достаточно большую площадь, поэтому если соседи не сталкивались с такой проблемой, то и у вас ее не будет.
- Образование чаще всего появляется в местах, где возможно смещение грунта. К ним относятся склоны, овраги, карьеры и т.д.
- На участке есть провалы в грунте.
- Перенести криницу на другое место;
- Отказаться от углубления источника и использовать тот небольшой объем воды, который собирается в шахте;
- Продолжить копание по специальной технологии прохождения проблемных участков.
Как пройти плывун в колодце
Пройти вязкое образование традиционными способами, с помощью которых копают колодцы, не получится. Чтобы углубиться на 20-30 см, понадобится вынуть на поверхность 50-60 ведер грунта. Для решения проблемы применяются как старинные методики, так и новейшие технологии.
Как пройти плывун с помощью бетонных колец
Для работы понадобятся изделия диаметром 1-1,5 м, высотой 0,25-0,5 м и толщиной не менее 5 см. Чем больше кольца, тем легче внутри работать, но больше вес. Чтобы пройти проблемный слой, применяют опускной способ.
Последовательность работ следующая:
- Выкопайте шахту до появления признаков плывуна на дне колодца.
- Расширьте диаметр ямы, чтобы в нее свободно поместились бетонные кольца.
- Установите на дно режущий башмак.
- Сверху на него положите первое кольцо. Проверьте вертикальность стенки элемента.
- Удалите грунт из внутренней полости, сначала по периметру, а затем в центре. Шахта под собственным весом опустится вниз.
- Проконтролируйте вертикальность стенки. При необходимости выровняйте ее удалением грунта с одной стороны.
- Установите второе кольцо на первое. Обязательно загерметизируйте стык с помощью кристаллизующихся грунтовых составов глубокого проникновения и пластифицированного цементного раствора.
- Надежно соедините элементы между собой металлическими пластинами, которые крепятся на болтах. Скобы создают монолитную конструкцию и не позволяют плывуну разрушить шахту.
- Выберите грунт внутри ямы до тех пор, пока кольца не опустятся на новый уровень.
- Выполните операцию по установке следующей части и креплению элементов между собой. Появление бурой мутной жидкости означает вхождение ствола в толщу плывуна.
- Повторите процедуру, пока образование не будет пройдено. Глубина колодца после прохождения полужидкой массы может увеличиться на 10 метров.
Использование щитов из шпунтованных досок
Такой метод хорошо себя зарекомендовал при неглубоком залегании водного пласта, а также в случае небольшого напора полужидкой массы. Для работы понадобится высушенная обрезная доска толщиной 5 см и длиной 2 м, одна сторона которой заострена.
- Сделайте прочные щиты из пиломатериалов. Их размеры должны позволять перемещаться изделиям внутри шахты.
- Забейте щиты в дно колодца по направляющим на 400 мм с помощью чугунной бабы или другого приспособления для забивания свай. В результате должен образоваться короб, который отгораживает ствол от подвижной массы и дает возможность удалять вязкую субстанцию. При забивании предусмотрите амортизацию для шпунтов.
- Удалите грунт внутри конструкции до острия досок.
- Вновь забейте шпунт на 40 см и повторите операцию до полного прохождения плывуна. Если колодец глубокий, используйте косые шпунты, которые забивайте последовательно, с распорками. Такая конструкция способна выдержать давление от полужидкого образования толщиной 2 м.
- После прохождения проблемного участка изготовьте деревянный короб высотой не менее 1,5 м и установите его на дно колодца. В днище выполните небольшие отверстия, через которые будет поступать вода.
- Насыпьте на дно сначала слой щебня средних размеров толщиной 30 см, а затем 20 см песка. Такой «пирог» не пропустит песок и грязь в ствол.
Донный фильтр
Приспособление устанавливается в шахту, когда не удалось пройти полужидкую массу и решение, как избавиться от плывуна в колодце, не было найдено. В этом случае криницу начинают эксплуатировать в том состоянии, на котором была остановлена стройка. Его использование оправдано при большом притоке воды, когда плывун истинный. Если образование ложное, песок быстро забьет отверстия фильтра и перекроет поступление влаги в колодец. Изготавливают изделие из водостойких пород древесины, например, из осины.
Выполните следующие операции:
- Сбейте из досок щит, размеры которого на 5 см меньше размера колодца. Проконтролируйте, чтобы между досками не было щелей.
- Снизу прибейте брусья, которые играют роль ножек.
- Просверлите в щите отверстия диаметром 5-6 мм.
- Опустите щит на дно и выровняйте в горизонт по водной поверхности.
- Для улучшения фильтрации насыпьте на него не менее 3 слоев камня. Пирог должен выглядеть следующим образом: нижний слой - речная галька среднего размера; второй - мелкая галька; третий - кварцевый песок; верхний - шунгит. Толщина каждого пласта - не менее 15 см, однако верхний слой можно насыпать тоньше, в пределах 50 мм. Общая толщина фильтра может достигать 500 мм.
Другие способы, как пройти плывун в колодце
Для этого можно воспользоваться ударно-канатным методом , когда плывун пробивается с помощью ударного стакана, который перемещается внутрь обсадной трубы. После прохождения образования необходимо загерметизировать дно криницы, чтоб снизу не поступал песок. Для этого понадобится полотняный мешок, диаметр которого в заполненном состоянии равен диаметру скважины. Наполните его песком и цементом в пропорции 1:1 и опустите на дно. Через 24 часа смесь застынет, и вода сразу станет чище.
Представляет собой конструкцию из тонкой металлической трубы диаметром 1,5-2 дюйма, нижняя часть которой играет роль фильтра. С его помощью добывают жидкость с небольшой глубины независимо от состава водяного слоя. Трубку забивают в грунт на необходимую глубину. Появление влаги в ней контролируют с помощью специального устройства. К недостаткам такого колодца относится небольшой объем добываемой жидкости и использование насоса, который устанавливается на поверхности.
Донный ящик используется для прохождения очень жидкого плывуна. Конструкция представляет собой короб с режущим ножом в нижней части и крышкой с другой. Установите изделие на дно колодца и максимально вдавите в грунт. Откройте крышку и удалите песок из короба. Таким способом можно выкопать яму глубиной не более одного метра.
В рамках склеивания подвижной массы для прохождения плывуна допускается применять специальные вещества, которые при взаимодействии с водой увеличивают свой объем в десятки раз. К ним относится, например, бетонит. Высыпьте в колодец средство и подождите, пока оно затвердеет. В результате образуется отличный гидроизоляционный состав, который позволит без труда пройди эту субстанцию.
Профилактические меры для предупреждения появления плывуна
Чтобы не спровоцировать появление вязкой массы, необходимо придерживаться таких правил:
- Не выкачивайте всю воду из криницы. Отсутствие жидкости способствует образованию плывуна.
- Не пытайтесь увеличить уровень влаги в колодце, он может меняться на протяжении года.
- Не нарушайте целостность донного фильтра, это приведет к необратимым последствиям.
- Использование донного фильтра снизит загрязнение шахты песком.
- Во время прохождения плывуна в колодце не устраивайте длительные перерывы.
- Через 5-6 лет выполните чистку колодца и замените деревянный щит.
Полужидкая масса из песка, глины и воды является серьезным препятствием и часто вызывает панические настроения. Чтобы решить проблему, необходимо собрать максимум информации о плывуне (скорость потока, его мощность, размеры и глубину залегания и т.д.) и выбрать один из рассмотренных выше вариантов борьбы с ним. Однако наилучшим решением является перенос колодца в другое место, что сохранит средства и силы на другие работы.
Плывуны - это насыщенные водой грунты, при вскрытии приобретающие свойства вязкой жидкости.
Они представляют собой большую опасность при выполнении строительных работ. Если плывуны вскрываются подземными выработками, то они сравнительно быстро заполняют её, а вышележащие массы начинают сдвигаться и тоже приходят в движение. В Ленинграде в 1974 г. при строительстве метро проходили подземную выработку в плывунах на глубине примерно 80 м после их замораживания. Однако на одном участке эти пески оказались не промороженными и образовался прорыв. Тысячи кубических метров плывунных грунтов быстро заполнили часть готовой выработки, а па поверхности произошло оседание пород с образованием мульды.
При строительстве Северо-Муйского тоннеля протяженностью 15,3 км было вскрыто несколько десятков разломов, заполненных дезинтегрированным до песка и глины грунтом. Обильно водонасыщенные грунты при вскрытии переходили в плывунное состояние. Наиболее опасными по стабильности перехода в плывунное состояние являлись нарушения, заполненные водопасыщенным грунтом песчано-глинистого состава с содержанием глинистых частиц 3-12% и более. Так, например в 1979 г. выброс плывуна в тоннеле составил 12000 за 10 минут. Вынос водонасыщенного песка повлек за собою человеческие жертвы. В 1986 г. выброс плывуна из разломов превысил 8000 . В 1987 г. во время ведения буро-взрывных работ произошел выброс плывуна. В результате на 100 м от забоя была разброшена буровая установка и породопогрузочная машина массой 27 т.
Установлено, что плывуны - это слабые, неустойчивые породы, требующие специальных методов ведения строительных работ и специальных мероприятий по обеспечению устойчивости сооружений.
В плывунное состояние могут переходить пески, супеси, лессы, суглинки, озерные илы, глины.
Таким образом, плывуны - это не какой-либо определенный тип горной породы, а особое состояние породы.
На практике чаще всего приходится иметь дело с плывунными песками и особенно с песками, содержащими некоторое количество коллоидных частиц. При всем многообразии гранулометрического состава плывунов для всех типов плывунных унтов характерно одно общее качество - частицы этих грунтов в силу различных причин при вскрытии горными выработ-1ми оказываются разделенными прослойками свободной воды, то обусловливает или полное исчезновение структурных связей, или уменьшение их настолько, что они не в состоянии противостоять тем напряжениям, которые приводят плывуны в движение.
Плывуны очень осложняют процесс проходки горных выработок и строительство сооружений. При проходке котлованов происходит обрушение их стенок, разжижение грунтов при сотрясении, выполаживание откосов, заплывание котлована грунтом. Так, например, при строительстве Химкинский плотины произошло оплывание супесей в котловане с образованием угла.Оплывание произошло в результате сотрясения от бетономешалки.
Значительные затруднения возникают и при вскрытии плывунов буровыми скважинами. В этом случае в обсадных трубах образуются «пробки» вследствие того, что плывуны из забоя нажины устремляются вверх по обсадной трубе, обволакивают буровой снаряд и происходит его «прихват».
Давление плывунов часто вызывает искривление стволов шахт, разрушает крепление подземных горных выработок.
Проявление плывунности грунтов может привести к деформации и даже разрушению сооружения. Примером может по служить строительство на Ленинских горах в Москве стометрового лыжного трамплина. Когда трамплин был уже построй строители приступили к срезке грунта в нижней части склона, которому нужно было придать кривизну, обеспечивающую безопасное приземление лыжников. Подрезкой были вскрыты плывунные грунты, устремившиеся в выемку так быстро, что рабочие не успели вывести из нее экскаватор.
Переход грунтов в плывунное состояние возможен при одновременном сочетании следующих четырех факторов:
— благоприятные условия залегания пород;
— наличие разностей напоров подземных вод;
— определенный состав пород;
— определенное состояние рыхлых пород.
Под благоприятными условиями залегания следует понимать обнаженность пород, вскрытых горными выработками, буровыми скважинами или какими-нибудь естественными процессам например, размывом. Если плывуны залегают глубоко и не вскрываются, то плывунность пород не проявляется. Очень часто при строительстве, опасаясь осложнений, сооружения проектируют таким образом, чтобы не вскрывать породы, которые могут перейти в плывунное состояние.
Наличие разности напоров подземных вод также может служить причиной перехода грунтов в плывунное состояние. Разность напоров во многих случаях зависит от геологического строения и геоморфологических условий местности. Следует также иметь в виду, что естественные гидрогеологические условия могут быть изменены в процессе строительства, и тогда устойчивые горные породы могут перейти в плывунное состояние. Так, например, при откачке воды из котлованов может возникнуть разность напоров, что может привести к переходу грунтов в плывунное состояние.
Классификация плывунов
Перечисленные грунты могут перейти в плывунное состояние при наличии избыточного увлажнения их. Анализ причин, которые вызывают переход грунтов в плывунное состояние, позволили А.Ф. Лебедеву подразделить плывуны на истинные ложные.
Истинные плывуны
Истинные плывуны. Группу истинных плывунов составляют рыхлые горные породы — глинистые пески, супеси, суглинки, глины. Они переходят в плывунное состояние не только под воздействием гидродинамического давления, но, главным образом, из-за наличия в их составе минеральных и органических коллоидов. Коллоиды присутствуют в форме коллоидно-дисперсных минералов типа глауконита и монтмориллонита, а также виде гидроокиси Al, Fe и органических соединений. Все они придают частицам плывунов подвижность и, включая большое количество воды, способствуют растяжению структурной сетки.
Это, в свою очередь, обусловливает уменьшение механическое сцепления между частицами. Вода, присутствующая в плывунных грунтах, находится в связанном состоянии, что затрудняет ее удаление.
Истинные плывуны обладают следующими особенностями:
1.Пористость 36-58%, коэффициент пористости 0,67-1,39.
2.Наличие органических и минеральных коллоидов.
3.Наличие частиц размером менее 5 мкм в количестве не менее 3%.
4.Величина максимальной молекулярной влагоемкости превышает 3%.
5.Присутствие коллоидов в составе истинных плывунов обусловливают слабую фильтрационную способность их. Коэффициент фильтрации для истинных плывунов не превышает см/с (0,9-9 см/сут). Чрезвычайно слабая водопроницаемость их и большая водоудерживающая способность исключает возможность осушения плывунов обычными способами.
6.Истинные плывуны обладают очень низким сопротивлением сдвигу. Предельное сдвигающее напряжение не превышает 0,005 МПа.
7.Влажность истинных плывунов близка к пределу текучести.
8.Угол естественного откоса изменяется от (3-4)° до (8-9)°.
9.Плотность истинных плывунов составляет 1,8-2,2 г/см3.
10.Истинные плывуны своеобразно ведут себя при забивке в них свай. При частых ударах небольшой силы плывун приходит в движение и свая легко погружается в грунт. После окончания забивки происходит остановка подвижек и свая приобрела большую несущую способность.
11.Кусочек плывуна, извлеченный из котлована, имеет вид слабовлажного грунта, вода из него не выступает, но если по нему похлопать ладонью, он расплывается и растекающиеся края, каплями падают с руки.
12.При высыхании истинные плывуны сильно цементируются вследствие склеивающего действия коллоидов.
Внешне истинные плывуны обнаруживаются по следующий характерным признакам:
— При взмучивании в дистиллированной воде истинный плывун образует суспензию, которая не осаждается в течение ряда месяцев.
— В истинных плывунах благодаря наличию коллоидных частиц вода в котлованах обычно мутная.
Ложные плывуны
Ложные или псевдоплывуны представляют собой преимущественно среднезернистые или тонкозернистые пески. Переход их в плывунное состояние происходит под влиянием гидродинамического давления потока подземных вод т.е. в результате наличия гидравлического градиента, возникающего при вскрытии выемки, котлована, траншеи, который, взвешивая частицы грунтов, устраняет трение между ними.
Признаки псевдоплывунов:
1.При взмучивании в дистиллированной воде ложный плывун образует суспензию, которая осветляется в десяти сантиметровом слое в течение 2-3 дней;
- В котлованах, вскрывающих ложные плывуны, вода прозрачная или слабо мутная, быстро светлеющая;
- Ложные плывуны сравнительно хорошо отдают воду, и при естественном или искусственном снижении гидравлического (напорного) градиента они легко переходят в устойчивое состояние.
