КОЛИ ФУНДАМЕНТ ‘ПЛИВЕ’
ОЗНАКИ СЛАБКИХ ҐРУНТІВ ТА ІНЖЕНЕРНІ РІШЕННЯ В УКРАЇНІ
У будівельній галузі, особливо в Україні з її різноманітними геологічними умовами, поняття ‘пливучий фундамент’ викликає серйозні побоювання. Це не просто метафора, а реальна інженерна проблема, що вказує на нестабільність основи споруди. Ігнорування ознак слабких ґрунтів може призвести до катастрофічних наслідків: від деформацій несучих конструкцій до повного руйнування будівлі. Розуміння цих ознак та застосування адекватних інженерних рішень є критично важливим для забезпечення довговічності та безпеки будь-якого об’єкта.
У цій експертній статті ми детально розглянемо механізми, які призводять до ‘пливучості’ фундаментів, зосередившись на ключових аспектах: властивості ґрунтів, таких як морозне пучіння та їхні типи (глина, пісок, суглинок), а також вплив вологісного режиму. Ми проаналізуємо типові ознаки, що вказують на проблему, та запропонуємо інженерні рішення для її усунення. Особливу увагу приділимо детальному розбору вузлів та технологій, адаптованих до складних ґрунтових умов України, та розглянемо, як проєктувати стійкі фундаменти з урахуванням місцевих нормативів та кліматичних особливостей. Ця інформація допоможе як майбутнім забудовникам, так і власникам існуючих споруд своєчасно виявити та ефективно вирішити проблеми зі слабкими ґрунтами.
ФЕНОМЕН МОРОЗНОГО ПУЧІННЯ: МЕХАНІЗМ ТА НАСЛІДКИ ДЛЯ ФУНДАМЕНТУ
Морозне пучіння ґрунту — це складний фізико-геологічний процес, що є однією з найпоширеніших причин деформацій та руйнувань фундаментів у кліматичних умовах України. Він виникає внаслідок замерзання води в порах ґрунту, що супроводжується значним збільшенням його об’єму. Для пучиністих ґрунтів, таких як глини, суглинки та дрібні пилуваті піски, характерна висока капілярна активність, що дозволяє їм активно підтягувати воду з нижчих шарів, навіть якщо рівень ґрунтових вод знаходиться нижче глибини промерзання. Згідно з ДБН В.2.1-10:2018 ‘Основи та фундаменти будівель і споруд’, глибина промерзання ґрунту в різних регіонах України коливається від 0,8 м на півдні до 1,5 м на півночі, що робить проблему морозного пучіння вкрай актуальною.
Основний механізм пучіння полягає в утворенні крижаних лінз у ґрунті. Коли температура ґрунту опускається нижче 0°C, вода в порах починає замерзати. Однак, замість рівномірного замерзання всього об’єму, волога мігрує до фронту промерзання, де утворюються крижані кристали, які поступово формуються в лінзи. Ці лінзи ростуть, виштовхуючи ґрунт вгору і створюючи надмірний тиск на підошву фундаменту. Після відтавання, крижані лінзи перетворюються на воду, залишаючи пори, що призводить до розущільнення ґрунту та зниження його несучої здатності. Це створює циклічний процес підйому та опускання фундаменту, що викликає нерівномірні деформації, тріщини в стінах, перекоси дверних та віконних прорізів. Визначення ступеня пучиністості ґрунту — критично важливий етап ретельного вибору ділянки та проектування, який вимагає комплексних інженерно-геологічних вишукувань. Виділяють слабопучинисті, середньопучинисті, сильнопучинисті та надмірнопучинисті ґрунти, кожен з яких вимагає специфічних інженерних підходів для мінімізації ризиків.
Для кількісної оцінки пучиністості використовують коефіцієнт відносного морозного пучіння (εhf), який відображає відносну зміну об’єму ґрунту при замерзанні. Значення цього коефіцієнта для різних типів ґрунтів можуть варіюватися від 0,01-0,03 для слабопучиністих (наприклад, крупні піски) до 0,10-0,15 і вище для надмірнопучиністих (пластичні глини, суглинки). ДБН встановлюють граничні значення деформацій, які не повинні перевищуватись. Наприклад, для цивільних будівель нерівномірні осідання не повинні перевищувати 10-15 см, а відносні прогини – 0,002. Недотримання цих норм приводить до значного зниження експлуатаційної придатності споруди та вимагає дороговартісних ремонтних робіт по відновленню правильно спроєктованого фундаменту.
ІДЕНТИФІКАЦІЯ СЛАБКИХ ҐРУНТІВ: ГЛИНИ, ПІСКИ, СУГЛИНКИ ТА ЇХНІ ОСОБЛИВОСТІ
Тип ґрунту є фундаментальним показником його несучої здатності та поведінки під навантаженням. Кожен тип має унікальні характеристики, які можуть сприяти ‘пливучості’ фундаменту. В Україні найчастіше зустрічаються глинисті, піщані та суглинкові ґрунти, і кожен з них вимагає особливого підходу при інженерно-геологічних вишукуваннях та проєктуванні фундаментів.
Глинисті ґрунти: Характеризуються високою пластичністю, низькою водопроникністю та схильністю до значних змін об’єму при зміні вологості. У сухому стані глини можуть мати високу несучу здатність, але при насиченні водою вони різко втрачають міцність, стають м’якими та розбухають. Це явище, відоме як набухання, може викликати підйом фундаменту. Особливо небезпечними є високопластичні глини та лесові ґрунти, які при зволоженні втрачають структурні зв’язки. Коефіцієнт стисливості глин може досягати 0,5–1,0 МПа⁻¹, що вказує на їхню значну деформівність. При промерзанні, як було зазначено, глинисті ґрунти є сильнопучинистими, що створює додаткові ризики. Ознаками проблем з глинистими ґрунтами є тріщини з характерним V-подібним розкриттям догори, що свідчить про підйом центральної частини фундаменту.
Піщані ґрунти: Залежно від фракційного складу (гравій, крупний, середній, дрібний, пилуватий), піски демонструють різну несучу здатність. Крупні та середні піски в ущільненому стані є добрими основами, оскільки вони мають високу водопроникність і не схильні до пучіння. Їхній коефіцієнт фільтрації може становити від 10⁻² до 10⁻⁴ м/с. Однак пилуваті піски, особливо при насиченні водою, можуть стати ‘пливунами’ – коли втрачають міцність та перетворюються на текучу масу під динамічним навантаженням або вібрацією. Це явище називається розрідженням ґрунту. Такі піски, згідно з ДБН, класифікуються як середньо- або сильнопучинисті. Ознаки ‘пливунів’ часто проявляються як нерівномірні осідання фундаменту, при яких можуть спостерігатися горизонтальні зсуви та розходження елементів конструкцій.
Суглинки та супіски: Це проміжні типи ґрунтів, що поєднують властивості глини та піску. Суглинки містять від 10% до 30% глинистих частинок, а супіски – менше 10%. Вони демонструють помірну пластичність, водопроникність та схильність до пучіння. Їхня поведінка значною мірою залежить від процентного співвідношення фракцій та вмісту вологи. Суглинки зазвичай відносять до середньо- або сильнопучиністих ґрунтів, а супіски – до слабопучиністих. Проблеми з ними можуть проявлятися як комбінація ознак, характерних для глинистих та піщаних ґрунтів, залежно від домінуючої фракції. Висока вологість і циклічні зміни температур роблять їх нестабільними, тому обов’язковим є проведення ретельних лабораторних досліджень для визначення їхніх фізико-механічних властивостей, таких як гранулометричний склад, межі пластичності та вологості, а також модуль деформації та кут внутрішнього тертя.
КРИТИЧНИЙ ВПЛИВ ВОДНОГО РЕЖИМУ: ҐРУНТОВІ ВОДИ ТА КАПІЛЯРНИЙ ПІДЙОМ
Вологісний режим ґрунту є, мабуть, найбільш вирішальним фактором, що визначає його несучу здатність та потенційну ‘пливучість’ фундаменту. Високий рівень ґрунтових вод (РҐВ), а також інтенсивний капілярний підйом, можуть кардинально змінити фізико-механічні властивості будь-якого ґрунту, перетворюючи навіть відносно стабільну основу на проблемну. Згідно з ДБН В.2.1-10:2018, проєктування фундаментів слід виконувати з урахуванням прогнозованого максимального рівня ґрунтових вод на ділянці протягом усього терміну експлуатації будівлі.
Рівень ґрунтових вод (РҐВ): Якщо РҐВ знаходиться близько до підошви фундаменту або навіть вище, це призводить до повного насичення ґрунту водою. Для глин і суглинків це викликає їх розм’якшення, набухання та значне зниження несучої здатності. Для пилуватих пісків високий РҐВ створює умови для так званих ‘пливунів’ або піщаних фонтанів, що особливо небезпечно при динамічних навантаженнях (наприклад, від транспорту або будівельної техніки поблизу). Значне збільшення гідростатичного тиску води на фундамент також може сприяти його осіданню або, у випадку легких конструкцій, навіть виштовхуванню. Ознаками високого РҐВ можуть бути постійно вологі ділянки, присутність вологолюбної рослинності, затоплення підвалів, а також швидке наповнення водою котлованів після дощу.
Капілярний підйом: Цей феномен проявляється у здатності ґрунту піднімати воду з нижчих шарів вгору по капілярних порах, навіть якщо РҐВ знаходиться значно нижче. Особливо схильні до капілярного підйому дрібнодисперсні ґрунти – глини, суглинки та пилуваті піски. Висота капілярного підйому може досягати 2-3 метрів, а в деяких випадках (для пилуватих глин) – до 5-6 метрів. Це означає, що навіть при глибокому заляганні ґрунтових вод, верхні шари ґрунту під фундаментом можуть бути зволожені до стану повного насичення, що створює умови для морозного пучіння взимку та розм’якшення ґрунту влітку. Контроль та управління вологісним режимом включає в себе використання ефективних дренажних систем, горизонтальної та вертикальної гідроізоляції фундаменту, а також планування території з відведенням поверхневих вод.
Кліматичні фактори та дренаж: В Україні сезонні коливання температури та обсягу опадів значно впливають на водний режим ґрунтів. Весняне та осіннє повені, а також інтенсивні дощі влітку можуть призвести до короткочасного, але значного підвищення РҐВ. Тому проектування системи водовідведення та дренажу має відповідати вимогам ДБН Б.2.1-2:2012 ‘Планування і забудова територій’ та ДБН В.2.5-75:2013 ‘Каналізація. Зовнішні мережі та споруди’. Ефективна дренажна система повинна забезпечувати відведення як поверхневих, так і ґрунтових вод від фундаменту, підтримуючи оптимальний вологісний режим ґрунту основи. Недостатній дренаж – одна з ключових причин, чому фундаменти ‘пливуть’ на ділянках з несприятливими гідрогеологічними умовами.
ОЗНАКИ, ЩО ФУНДАМЕНТ ‘ПЛИВЕ’: ВІЗУАЛЬНА ДІАГНОСТИКА ТА ІНСТРУМЕНТАЛЬНИЙ КОНТРОЛЬ
Своєчасне виявлення ознак нестабільності фундаменту є критично важливим для запобігання подальшим руйнуванням та значним фінансовим витратам. ‘Пливучий’ фундамент рідко проявляє себе раптово; зазвичай цьому передує низка візуальних та непрямих індикаторів, які можна діагностувати. Важливо регулярно оглядати будівлю, особливо якщо вона розташована на ділянці з потенційно складними ґрунтовими умовами.
Візуальні ознаки деформацій фундаменту та стін:
- Тріщини у стінах та фундаменті: Це найочевидніший і найтривожніший сигнал. Тріщини можуть бути вертикальними, горизонтальними або похилими (діагональними). Похилі тріщини, що розходяться догори від кутів дверних та віконних прорізів або від кутів будівлі, часто вказують на нерівномірне осідання або підйом фундаменту. Розкриття тріщин понад 1-2 мм вже є серйозним приводом для занепокоєння. Для контролю динаміки розкриття тріщин встановлюють маяки.
- Перекоси дверей та вікон: Якщо двері заклинює, їх важко зачинити або вони самі відчиняються/зачиняються, а вікна нещільно прилягають до рам, це може бути наслідком деформації стін, викликаної рухом фундаменту. Зазвичай спостерігається у верхніх кутах прорізів.
- Нерівномірне осідання підлоги: Провисання або нахил підлоги, особливо на першому поверсі, є прямою ознакою нерівномірного осідання фундаменту або ґрунту основи. Це може бути помітно при використанні будівельного рівня.
- Відшарування оздоблення: Відпадання штукатурки, шпалер або плитки, особливо в кутах кімнат або на стиках стін, може бути наслідком деформацій стін, що є вторинною ознакою проблем з фундаментом.
- Зміни у зовнішньому благоустрої: Просідання вимощення навколо будинку, деформації садових доріжок, парканів або інших елементів ландшафту, розташованих близько до будівлі, можуть свідчити про загальну нестабільність ґрунту на ділянці.
Інструментальний контроль та лабораторні дослідження:
Для точної діагностики та визначення причин ‘пливучості’ фундаменту необхідні професійні інструментальні вимірювання та інженерно-геологічні вишукування. Це включає: геодезичні спостереження за осіданнями фундаменту (нівелювання реперів та марок), визначення крену будівлі, відбір зразків ґрунту з-під фундаменту та з прилеглої території для лабораторних аналізів (визначення фізико-механічних властивостей, гранулометричного складу, вологості, межі пластичності та пучиністості). Важливо також провести гідрогеологічні дослідження для визначення РҐВ та його сезонних коливань. Лише комплексний підхід, що поєднує візуальну діагностику з професійними вишукуваннями, дозволить точно встановити причини проблеми та розробити ефективний план її вирішення, допомагаючи уникнути будівельних помилок на подальших етапах.
ІНЖЕНЕРНІ РІШЕННЯ ДЛЯ СЛАБКИХ ҐРУНТІВ: РОЗБІР ВУЗЛІВ ТА ТЕХНОЛОГІЙ
Успішне будівництво на слабких ґрунтах вимагає не лише точної діагностики, але й застосування адекватних інженерних рішень, що враховують специфіку ґрунтових умов та навантаження від будівлі. Детальний розбір вузлів та технологій є ключовим для забезпечення стабільності та довговічності фундаменту. В Україні інженери використовують ряд перевірених методів, які дозволяють компенсувати низьку несучу здатність та деформативність ґрунтів.
1. Фундаменти глибокого закладання:
- Пальові фундаменти: Це один з найбільш ефективних методів для слабких ґрунтів. Палі передають навантаження на глибші, міцніші шари ґрунту, що знаходяться нижче зони промерзання або шарів з низькою несучою здатністю. Використовуються різні типи паль: забивні (залізобетонні, металеві), буронабивні (з армуванням та бетонуванням на місці), гвинтові. Вибір типу паль залежить від геологічних умов, навантаження та економічної доцільності. Ростверк, що об’єднує головки паль, забезпечує рівномірний розподіл навантажень на палі та запобігає їхньому нерівномірному осіданню.
- Стовпчасті фундаменти: Якщо несучі шари ґрунту залягають на порівняно невеликій глибині (до 3-4 м), можна застосовувати стовпчасті фундаменти, які спираються на ці шари. Важливо забезпечити адекватне армування та гідроізоляцію.
2. Фундаменти дрібного закладання з покращенням основи:
- Утеплена Шведська Плита (УШП): Хоча УШП відноситься до плитних фундаментів дрібного закладання, вона може бути ефективною на слабопучиністих ґрунтах за рахунок комплексного підходу. Система утеплення по периметру та під плитою мінімізує промерзання ґрунту, а ретельно підготовлена піщано-гравійна подушка з дренажем забезпечує стабільну основу та відведення води. Це зменшує ризик морозного пучіння та нерівномірного осідання. Важливо забезпечити якісну гідроізоляцію та ефективну дренажну систему для відведення вологи.
- Плитні фундаменти: Монолітна залізобетонна плита, що закладається під всією площею будівлі, ефективно розподіляє навантаження на велику площу, знижуючи питомий тиск на ґрунт. Це робить її хорошою опцією для слабких, стисливих ґрунтів. Плита працює як єдине ціле, що дозволяє уникнути нерівномірних осідань. Для пучиністих ґрунтів обов’язковою є компенсаційна подушка з непучиністих матеріалів (пісок, щебінь) товщиною не менше глибини промерзання.
3. Заходи щодо покращення властивостей ґрунту:
- Ущільнення ґрунту: Для піщаних та суглинкових ґрунтів можна застосовувати віброущільнення або трамбування, що збільшує їхню щільність та несучу здатність.
- Заміна ґрунту: У випадку сильно деформованих або слабких ґрунтів може бути вигідніше повністю замінити шар ґрунту під фундаментом на непучиністий (пісок, щебінь). Товщина заміни визначається розрахунком, але має бути не менше глибини промерзання.
- Хімічне закріплення ґрунту: В окремих випадках, для особливо складних умов, застосовують ін’єкції хімічних розчинів (цементних, смоляних), які підвищують міцність та водонепроникність ґрунту.
Вибір конкретного рішення завжди базується на даних інженерно-геологічних вишукувань та детальному статичному розрахунку, що відповідає вимогам ДБН В.2.1-10:2018 та іншим чинним нормативам України.
ПРОЄКТУВАННЯ ФУНДАМЕНТІВ В УМОВАХ УКРАЇНИ: НОРМИ ТА КЛІМАТИЧНІ ОСОБЛИВОСТІ
Проєктування фундаментів в Україні має суворо відповідати державним будівельним нормам (ДБН) та враховувати специфічні кліматичні та геологічні особливості регіонів. Клімат України характеризується значними сезонними коливаннями температури та вологості, що прямо впливає на поведінку ґрунтів, особливо їхню схильність до морозного пучіння та зміни несучої здатності. Основним нормативним документом є ДБН В.2.1-10:2018 ‘Основи та фундаменти будівель і споруд’, який встановлює вимоги до вишукувань, проєктування та будівництва фундаментів.
Кліматичні фактори:
- Глибина промерзання: В Україні глибина сезонного промерзання ґрунту є ключовим параметром. Вона коливається від 0,8 м на півдні (Одеська, Херсонська області) до 1,5 м на півночі та сході (Чернігівська, Сумська, Харківська області). Для забезпечення стабільності, підошва фундаменту повинна закладатися нижче цієї нормативної глибини для пучиністих ґрунтів.
- Опади та водний режим: Значна кількість опадів, особливо навесні та восени, впливає на рівень ґрунтових вод та вологість ґрунту. Це вимагає обов’язкового влаштування ефективних дренажних систем та гідроізоляції фундаменту, згідно з ДБН В.2.1-3:2010 ‘Споруди промислових підприємств. Фундаменти’.
- Температурні коливання: Часті переходи температури через 0°C створюють умови для багаторазових циклів замерзання-відтавання, що посилює деградацію ґрунту та деформації фундаментів.
Нормативні вимоги та проєктування:
Проєктування починається з комплексних інженерно-геологічних вишукувань, що включають буріння свердловин, відбір зразків ґрунту та лабораторні дослідження для визначення фізико-механічних характеристик (гранулометричний склад, межі пластичності, вологість, щільність, коефіцієнт фільтрації, модуль деформації, кут внутрішнього тертя, питоме зчеплення). На основі цих даних інженер-геолог надає висновок щодо типу ґрунтів, їхньої несучої здатності та рекомендації щодо типу фундаменту. ДБН В.2.1-10:2018 також вимагає врахування можливих техногенних впливів, таких як вібрації від транспорту або сусідніх будівель, що можуть провокувати розрідження пилуватих пісків.
При розрахунках фундаментів використовується метод граничних станів. Фундамент перевіряється за першою групою граничних станів (несуча здатність) та за другою групою (деформації – осідання, прогини, крени). Максимально допустимі осідання та крени будівель встановлюються ДБН та залежать від типу будівлі, її конструктивної системи та матеріалів. Наприклад, для житлових будівель з несучими стінами з цегли або дрібних блоків, граничні осідання не повинні перевищувати 10-15 см, а відносні прогини – 0,002. Відхилення від цих норм може призвести до структурних пошкоджень.
Особливу увагу приділяють захисту фундаменту від впливу агресивних ґрунтових вод, використовуючи гідроізоляційні матеріали, що відповідають ДБН В.2.6-14-97 ‘Захист будівельних конструкцій, будівель та споруд від корозії’. Продумане проєктування з урахуванням усіх цих факторів дозволяє звести до мінімуму ризики, пов’язані зі слабкими ґрунтами, та забезпечити надійність будівлі протягом всього терміну її експлуатації.
ДРЕНАЖНІ СИСТЕМИ ТА ГІДРОІЗОЛЯЦІЯ: ОБОВ’ЯЗКОВІ КОМПОНЕНТИ ЗАХИСТУ ВІД ВОДИ
Ефективна дренажна система та надійна гідроізоляція є обов’язковими компонентами захисту фундаменту від негативного впливу води, особливо на ділянках зі слабкими та пучиністими ґрунтами в Україні. Без цих систем навіть найнадійніший фундамент може бути підірваний руйнівною дією ґрунтових та поверхневих вод. Вони є першим рубежем оборони проти ‘пливучості’ фундаменту.
Дренажні системи:
- Призначення: Основна функція дренажу – зниження рівня ґрунтових вод та відведення надмірної вологи від фундаменту будівлі. Це критично важливо для запобігання насиченню ґрунту водою, зменшення ризиків морозного пучіння та розм’якшення ґрунту основи.
- Типи дренажу:
- Кільцевий дренаж: Прокладається по периметру будівлі на певній відстані від фундаменту (зазвичай 1-3 метри) на глибині нижче підошви фундаменту або нормативної глибини промерзання. Ефективний для зниження загального рівня ґрунтових вод на ділянці.
- Пристінний дренаж: Розташовується безпосередньо біля стін фундаменту, збираючи воду, що просочується крізь ґрунт до основи. Зазвичай складається з дренажної труби, обсипаної щебенем, геотекстилю та дренажної мембрани. Цей тип дренажу забезпечує локальний захист фундаменту.
- Пластовий дренаж: Влаштовується під всією площею фундаментної плити у вигляді шару з фільтруючого матеріалу (щебінь, гравій) та дренажних труб. Застосовується для плитних фундаментів та у випадках високого РҐВ, коли необхідно запобігти підтопленню основи.
- Компоненти дренажу: Дренажні труби (перфоровані, в оболонці з геотекстилю), щебінь (фракції 20-40 мм), геотекстиль (для запобігання замулюванню щебеню), оглядові колодязі, збірний колектор та дренажний колодязь або злив у каналізацію. Проєктування дренажу повинно відповідати ДБН В.2.5-75:2013.
Гідроізоляція фундаменту:
- Призначення: Створення водонепроникного бар’єру, що перешкоджає проникненню води безпосередньо в конструкцію фундаменту та підвальних приміщень.
- Типи гідроізоляції:
- Обмазувальна: Нанесення бітумних, полімерних або цементних мастик на зовнішню поверхню фундаменту. Це базовий рівень захисту від капілярної вологи.
- Обклеювальна: Використання рулонних бітумно-полімерних матеріалів (гідроізол, руберойд, євроруберойд), які наплавляються або наклеюються на фундамент. Забезпечує більш надійний бар’єр проти напірних вод.
- Проникна (проникаюча): Спеціальні суміші, які проникають у пори бетону, кристалізуючись там і утворюючи водонепроникний шар. Ефективна для підвищення водонепроникності самої бетонної конструкції.
- Мембранна: Застосування профільованих ПВХ або HDPE мембран з виступами, які створюють повітряний зазор для вентиляції та відведення води.
- Горизонтальна та вертикальна гідроізоляція: Горизонтальна гідроізоляція (між фундаментом і стінами) запобігає капілярному підйому вологи в стіни будівлі. Вертикальна гідроізоляція захищає бічні поверхні фундаменту та стін підвалу від ґрунтових вод. Всі гідроізоляційні роботи повинні виконуватись відповідно до ДБН В.2.6-220:2017 ‘Покриття будівель і споруд’. Комбіноване застосування дренажу та гідроізоляції забезпечує максимальний захист будівлі від ефективних дренажних систем, що є основою довговічності та стійкості конструкції на будь-якому типі ґрунту.
КОМПЛЕКСНИЙ ПІДХІД ДО ІНЖЕНЕРНОЇ ГЕОФІЗИКИ: ДІАГНОСТИКА ТА ПРОГНОЗУВАННЯ
Коли мова йде про ‘пливучий’ фундамент, візуальної діагностики та традиційних інженерно-геологічних вишукувань не завжди достатньо для повного розуміння прихованих процесів, що відбуваються в ґрунті. Сучасний комплексний підхід вимагає застосування інженерної геофізики, яка дозволяє отримати детальну інформацію про структуру ґрунтових шарів, наявність прихованих порожнин, зон розущільнення, аномалій вологості та рівня ґрунтових вод без руйнівних втручань.
Основні методи інженерної геофізики:
- Георадарне зондування (GPR): Цей метод використовує радіохвилі для створення профілю ґрунту. Георадар дозволяє виявляти зміни щільності, вологість, межі ґрунтових шарів, наявність прихованих комунікацій, фундаментів, а також зони розущільнення ґрунту або скупчення води. Ефективний для виявлення прихованих водоносних горизонтів або зон з аномально високою вологістю, які можуть сприяти ‘пливучості’ фундаменту. Глибина зондування GPR може досягати 10-20 метрів залежно від типу ґрунту та частоти антени.
- Сейсморозвідка: Використовує поширення сейсмічних хвиль (пружних коливань) у ґрунті для визначення фізико-механічних властивостей шарів. За швидкістю поширення хвиль можна оцінити модуль пружності, щільність та міцність ґрунту. Методи, такі як сейсмічне просвічування або метод відбитих/заломлених хвиль, допомагають ідентифікувати зони зі зниженою міцністю, ущільнені або розущільнені ділянки, а також визначити глибину залягання скельних або міцних ґрунтових шарів.
- Електророзвідка (метод вертикального електричного зондування – ВЕЗ): Ґрунтується на вимірюванні електричного опору ґрунту, який залежить від його складу, щільності та вологості. ВЕЗ дозволяє визначити глибину залягання ґрунтових вод, межі водоносних горизонтів, а також зони підвищеної вологості. Це особливо корисно для виявлення потенційних джерел підтоплення фундаменту.
- Вимірювання статичного та динамічного зондування: Хоча це більше належить до інженерно-геологічних методів, воно доповнює геофізику. Статичне зондування (CPT) дозволяє отримати безперервний профіль опору ґрунту на значну глибину, що дає уявлення про його несучу здатність та деформівність. Динамічне зондування (DPT) використовується для оцінки щільності та міцності ґрунтів.
Прогнозування та моделювання:
Дані, отримані за допомогою інженерної геофізики, інтегруються з результатами традиційних бурових робіт та лабораторних аналізів. Це дозволяє створювати детальні 3D-моделі геологічної структури ділянки та прогнозувати поведінку ґрунту під навантаженням. Застосування чисельного моделювання (наприклад, методом скінченних елементів) дозволяє інженерам імітувати різні сценарії навантаження та оцінити потенційні деформації фундаменту. Такий комплексний підхід, що відповідає вимогам ДБН В.2.1-1:2008 ‘Ґрунти. Методи лабораторних випробувань’, значно підвищує точність прогнозування та дозволяє вибрати найбільш оптимальне та безпечне рішення для проєктування фундаменту на складних ґрунтових умовах, мінімізуючи ризики ‘пливучості’.
ДОВГОСТРОКОВА СТАБІЛЬНІСТЬ: МОНІТОРИНГ ТА ПІДТРИМАННЯ НАЛЕЖНОГО СТАНУ
Забезпечення довгострокової стабільності фундаменту – це не одноразове завдання, а безперервний процес, що вимагає систематичного моніторингу та своєчасного підтримання належного стану як самого фундаменту, так і оточуючих його ґрунтів. Навіть після реалізації найсучасніших інженерних рішень, вплив природних факторів та можливі зміни в гідрогеологічному режимі ділянки можуть поступово призвести до нових проблем. Це особливо актуально для будівель, розташованих на схильних до ‘пливучості’ ґрунтах в Україні.
Систематичний моніторинг:
- Геодезичні спостереження: Регулярні геодезичні вимірювання (нівелювання) за осіданнями фундаменту є основою моніторингу. Встановлення постійних реперів та спостережних марок на фундаменті та в різних частинах будівлі дозволяє відстежувати динаміку вертикальних та горизонтальних деформацій. Періодичність вимірювань може варіюватися від щоквартальних до щорічних, залежно від стану об’єкта та рекомендацій експертів.
- Візуальний огляд: Продовження регулярних візуальних оглядів тріщин у стінах, перекосів дверних та віконних прорізів, стану вимощення та дренажних систем. Важливо фіксувати будь-які зміни, фотографувати їх та порівнювати з попередніми даними. Встановлення тріщиномірів (маяків) на помічених тріщинах дозволяє об’єктивно оцінити їхнє розкриття та активність.
- Моніторинг рівня ґрунтових вод: На ділянках з потенційно високим РҐВ рекомендується встановлення спостережних свердловин (п’єзометрів) для регулярного вимірювання рівня води. Це дає змогу оперативно реагувати на його підвищення та запобігати негативним наслідкам.
Підтримання належного стану:
- Обслуговування дренажних систем: Дренажні системи потребують регулярного очищення від замулювання та засмічень. Оглядові колодязі повинні бути доступними для інспекції. Несправна дренажна система втрачає свою ефективність і може стати причиною проблем з фундаментом.
- Контроль стану вимощення: Вимощення навколо будівлі є важливою частиною системи водовідведення поверхневих вод. Тріщини або просідання вимощення повинні своєчасно ремонтуватися, щоб вода не проникала в ґрунт біля фундаменту.
- Підтримання покрівлі та водостічних систем: Несправні водостічні труби або пошкоджена покрівля можуть призвести до неконтрольованого скидання великої кількості води безпосередньо біля фундаменту, що різко підвищує вологість ґрунту. Регулярний огляд та ремонт цих елементів є обов’язковим.
- Благоустрій території: Правильне планування ділянки з ухилами, що відводять воду від будівлі, посадка відповідних рослин, що поглинають вологу, або навпаки, уникнення посадки великих дерев близько до фундаменту (кореневі системи можуть пошкоджувати фундамент або дренаж) – все це сприяє стабільності ґрунту.
Дотримання цих рекомендацій та своєчасне втручання дозволять забезпечити довговічну та надійну експлуатацію будівлі, мінімізуючи ризики, пов’язані зі слабкими ґрунтами та їх ‘пливучістю’.
FAQ
Що означає, коли фундамент ‘пливе’?
Які ґрунти найбільш схильні до морозного пучіння в Україні?
Як впливає вологісний режим на стабільність фундаменту?
Які перші ознаки проблем з фундаментом можна помітити візуально?
Які інженерні рішення застосовуються для будівництва на слабких ґрунтах в Україні?
Чи можна використовувати геофізичні методи для діагностики слабких ґрунтів?
Glossary
- Морозне пучіння: Процес збільшення об’єму ґрунту при замерзанні води в його порах, що призводить до підйому та деформації фундаментів.
- Вологісний режим ґрунту: Сукупність процесів надходження, розподілу та відведення води в ґрунті, що впливає на його фізико-механічні властивості та несучу здатність.
- Пливун: Дрібнодисперсний піщаний або супіщаний ґрунт, насичений водою, який під впливом вібрації або навантаження перетворюється на текучу масу, втрачаючи несучу здатність.
- Капілярний підйом: Підняття води вгору по дрібних порах ґрунту проти сили тяжіння, що призводить до зволоження верхніх шарів ґрунту навіть при глибокому заляганні ґрунтових вод.
- Інженерна геофізика: Комплекс методів, що використовують фізичні поля (сейсмічні, електричні, радіохвильові) для дослідження геологічної будови ділянки та визначення властивостей ґрунтів без руйнівних втручань.








