Сложные грунты: карст, болото, торф и другие специфические грунты

Сложные грунты: площадки, где основание ведёт себя нестабильно. Карст, торф, илы и прочие слабые водонасыщенные, просадочные, набухающие, засолённые, насыпные (техногенные) грунты. Чем они опасны для фундамента? Неравномерными осадками, потерей устойчивости, а в случае карста и вовсе провалами. Поэтому на таких участках программу инженерно-геологических изысканий усиливают: повышается категория сложности условий, растёт число и глубина выработок, добавляют зондирование, специальные методы, а иногда и стационарные наблюдения. Ниже разберём, что относят к специфическим грунтам, чем они опасны и как меняется состав работ.

Сразу оговоримся: все числовые ориентиры в статье даны диапазонами. Точный объём бурения, набор испытаний и глубину выработок определяют индивидуально, по техническому заданию и программе работ для конкретного объекта.

Какие грунты относят к сложным и специфическим

Термин «специфические грунты» закреплён нормативно. Их выделяет ГОСТ 25100 (классификация грунтов) и своды правил: такие грунты требуют дополнительных исследований и особого подхода к проектированию оснований. Рядом стоит понятие «сложные инженерно-геологические условия», и это уже про площадку в целом. Сюда относят опасные геологические процессы, неоднородность напластования, высокий и агрессивный уровень подземных вод. Разберём основные типы.

Карстующиеся (карст)

Карст образуется при растворении водой растворимых пород (известняка, гипса, доломита, каменной соли) с образованием полостей, воронок и провалов. Коварство в том, что полость может прятаться на глубине и никак не проявляться на поверхности до самого момента провала. Карст относят к опасным геологическим процессам, и работы на таких территориях ведут с учётом СП 11-105-97 (часть II). Как правило, понадобятся увеличенная глубина выработок, специальные методы (включая геофизические), а нередко и стационарные наблюдения за развитием процесса.

Заторфованные грунты, торф, илы и сапропели

Это слабые, сильносжимаемые, часто водонасыщенные грунты органического происхождения. Для них характерна большая, длительно протекающая осадка под нагрузкой. Торф способен десятилетиями «доуплотняться». Отсюда и деформации, которые тянутся годами. Для таких грунтов особенно важны корректная мощность слоя по всему пятну застройки и испытания, описывающие сжимаемость и поведение во времени.

Слабые водонасыщенные грунты

Помимо органических, к слабым относят текучие и текучепластичные глинистые грунты, рыхлые водонасыщенные пески. Последние склонны к разжижению при динамических воздействиях. Общая беда у всех одна: низкая несущая способность и большие осадки. Здесь часто решающую роль играет статическое зондирование. Оно непрерывно по глубине показывает прочностные характеристики.

Просадочные грунты

Чаще всего это лёссовые грунты. При замачивании они дают дополнительную просадку, то есть резкое уменьшение объёма от собственного веса и нагрузки. И вот в чём подвох: в сухом состоянии грунт кажется надёжным, а стоит случиться утечке воды или подняться грунтовым водам, и основание «садится». Для таких площадок важны оценка типа грунтовых условий по просадочности и прогноз изменения водного режима.

Набухающие и засолённые грунты

Набухающие глинистые грунты увеличиваются в объёме при увлажнении и дают усадку при высыхании. Отсюда знакопеременные деформации и подъём конструкций. Засолённые грунты содержат растворимые соли; при фильтрации воды они выщелачиваются, а это уже суффозионная осадка плюс агрессивное воздействие на бетон. И тем, и другим нужны специальные лабораторные определения.

Насыпные и техногенные грунты

Это грунты, перемещённые или образованные деятельностью человека: насыпи, отвалы, свалки, строительный мусор. Главная беда в неоднородности и непредсказуемости. Рядом могут оказаться участки с совершенно разной плотностью и составом, а органические включения продолжают разлагаться и уплотняться. Смежную тему изысканий на застроенных участках мы разбираем в материале про изыскания на действующем производстве.

Чем сложные грунты опасны для фундамента

Все перечисленные грунты объединяет одно: они меняют поведение основания, на которое опирается здание. Вот основные механизмы риска:

• Неравномерные осадки. Под разными частями здания залегают грунты с разной сжимаемостью, и фундамент садится неравномерно. Отсюда крены, трещины в стенах, перекосы конструкций.
• Большие и длительные осадки. Торф и слабые грунты деформируются годами. Расчётная осадка может превысить допустимую для выбранного типа фундамента.
• Провалы и локальные деформации. Характерны для карста и суффозии: над полостью образуется воронка, и нагрузка теряет опору.
• Потеря устойчивости. Тут целый набор сценариев: рыхлые водонасыщенные пески способны разжижаться, слабое основание может выдавливаться из-под подошвы фундамента, а склон попросту сползает.
• Агрессивное воздействие на материалы. Засолённые грунты и агрессивные подземные воды разрушают бетон и арматуру, сокращая срок службы конструкций.

Именно поэтому достоверная геология для сложной площадки не формальность, а исходные данные. Без них проектировщик не сможет корректно выбрать тип основания и фундамента. Как геологический разрез используется в расчёте фундамента, подробно показано в статье про состав геологических изысканий.

Как меняется программа изысканий на сложных грунтах

Когда на площадке выявлены специфические грунты или опасные процессы, ей, как правило, присваивают повышенную (II или III) категорию сложности инженерно-геологических условий. На состав работ это влияет напрямую. Что обычно усиливают:

• Число и расположение выработок. Сетку скважин сгущают. Задача в том, чтобы надёжно «оконтурить» слабый слой или зону процесса по всему пятну застройки, а не попасть в неё случайно.
• Глубину выработок. На сложных грунтах её часто увеличивают: нужно пройти слабую или карстующуюся толщу и достичь устойчивого основания.
• Полевые испытания. Активно идут в ход статическое и динамическое зондирование. Они непрерывно по глубине фиксируют прочность и помогают не пропустить слабые прослойки между скважинами.
• Специальные методы. Для карста и неоднородных толщ привлекают геофизические исследования. А для просадочных, набухающих, засолённых грунтов ставят специальные лабораторные определения (просадочность, набухание, содержание солей).
• Стационарные наблюдения (мониторинг). На активных опасных процессах (карст, подтопление, склоновые) могут потребоваться режимные наблюдения за уровнем вод и развитием процесса во времени.

Нормативную основу здесь задают СП 47.13330.2016 (общие положения) и СП 11-105-97, прежде всего часть II: она посвящена работам на специфических грунтах и при опасных геологических процессах, включая карст. Классификацию даёт ГОСТ 25100, а расчёт оснований по полученным характеристикам ведут по СП 22.13330. Уместность каждого документа определяют по виду грунтов и задачам объекта.

На сложных площадках вырастает и роль смежных видов изысканий. Гидрогеологический и водный режим нередко становится ключевым фактором. Это касается просадочных, набухающих, карстующихся грунтов. Отсюда и более тесная связь с гидрометеорологическими изысканиями, а точная привязка выработок и рельефа опирается на инженерно-геодезические изыскания. Похожая логика «усиленной программы» работает и на других непростых территориях. Её мы разбираем в материале про изыскания в горах и на акватории.

Почему на сложных грунтах нельзя экономить на геологии

Соблазн сократить объём бурения ради цены особенно опасен именно на сложных площадках. Цена ошибки тут несопоставима со стоимостью самих изысканий:

• Недостаточный объём работ часто оборачивается замечаниями экспертизы и доработкой отчёта. Об этом подробно в статье про то, почему изыскания не проходят экспертизу.
• Пропущенный слабый слой или полость приводят к переделке проекта фундамента уже после старта. А в худшем случае доходит до деформаций построенного объекта.
• Заниженная категория сложности «на бумаге» не делает грунт проще. Она лишь откладывает проблему до котлована или эксплуатации.

Разумный объём изысканий на старте обычно дешевле и предсказуемее, чем устранение последствий. От чего вообще зависит стоимость работ и почему «сложность площадки» остаётся одним из главных факторов цены, разобрано в материале от чего зависит цена изысканий.

Практический вывод: что делать застройщику

Если есть подозрение, что площадка попадает в категорию сложных, действуйте по шагам:

1. Соберите исходные данные о районе. Заболоченность, известные провалы, насыпной характер участка, близость старых выработок. Каждый из этих признаков уже сигнал к усиленной программе.
2. Заложите корректное техническое задание. В ТЗ должны быть отражены класс сооружения и задачи. Именно от него зависит достаточность объёма. Как составить ТЗ, мы рассказываем в статье про техническое задание на изыскания.
3. Не выбирайте подрядчика только по минимальной цене. Слишком низкий бюджет часто означает урезанный объём бурения. А это ровно то, на чём нельзя экономить на сложных грунтах.
4. Дайте изыскателю выявить специфику. По первым выработкам категорию сложности и состав работ корректируют. Это нормальная инженерная практика, а не «накрутка».
5. Передайте отчёт проектировщику целиком. Решение по типу основания и защитным мероприятиям принимают на полном комплекте данных.

Чтобы прикинуть состав и ориентировочную стоимость изысканий с учётом сложности вашей площадки, воспользуйтесь калькулятором на странице стоимости. Он покажет диапазон цены и сроки вехами. Не уверены, какие грунты вас ждут? Опишите объект и его расположение. Мы поможем оценить категорию сложности и предложим разумный объём инженерно-геологических изысканий под вашу задачу.