Плывуны на участке

Котлован вскрыт, и его дно затягивает разжиженным песком. Стенки оплывают, вода прибывает быстрее, чем её успевают откачивать. Такой грунт называют плывуном. Плывун это не самостоятельный тип грунта в классификации ГОСТ 25100-2020, а состояние водонасыщенного мелкозернистого грунта. При вскрытии выемкой он теряет структурные связи, переходит в текучее состояние и перемещается вместе с водой. Плывуны разделяют на истинные и ложные, и от этого разделения зависит выбор технического решения. Ниже приведены признаки плывуна, методы его выявления при инженерно-геологических изысканиях, последствия для котлована, фундамента и соседней застройки, а также способы прохождения и закрепления такого грунта.

Что такое плывун

Плывуном называют водонасыщенный грунт, который при вскрытии выемкой или скважиной приобретает подвижность и растекается. Подвижность возникает не сама по себе. Её вызывает гидродинамическое давление восходящего фильтрационного потока подземных вод, направленного в сторону выемки.

Состав грунтов, склонных к переходу в плывунное состояние:

• пески пылеватые и мелкие с преобладанием частиц менее 0,1 мм;
• супеси текучей и пластичной консистенции;
• суглинки текучей консистенции с прослоями пылеватого песка;
• илы и заторфованные разности с органическим веществом;
• переслаивание водоносного песка с водоупорной глиной.

Классификация ГОСТ 25100-2020 разделяет пески по крупности, а глинистые грунты по числу пластичности и показателю текучести. Термин «плывун» в этой классификации как самостоятельный вид грунта не выделен. В отчёте по изысканиям плывунность указывают как специфическое свойство инженерно-геологического элемента, а не как его наименование.

Отсюда следует практическое правило. Слово «плывун» в заключении без указания гранулометрического состава, показателя текучести, коэффициента фильтрации и уровня подземных вод не даёт проектировщику исходных данных. Требуются числовые характеристики выделенного слоя, полученные полевыми и лабораторными методами.

Истинные и ложные плывуны

Разделение введено по причине разжижения и определяет применимость водопонижения. Ошибка в разграничении приводит к тому, что выбранное решение не работает.

Полевое разграничение выполняют по пробе, отобранной из скважины. Пробу истинного плывуна отстаивают: вода остаётся мутной, а осадок сохраняет связность. Проба ложного плывуна расслаивается, вода осветляется. Окончательный вывод даёт лаборатория по гранулометрическому составу и числу пластичности.

Где залегают плывуны и на какой глубине их вскрывают

Плывуны приурочены к водонасыщенным пескам и супесям, перекрытым водоупором. Наиболее часто их вскрывают в четвертичных отложениях: аллювиальных, озёрно-ледниковых, флювиогляциальных и техногенных.

Характерные условия залегания:

• поймы и первые надпойменные террасы рек;
• днища засыпанных оврагов, стариц и прудов;
• участки с высоким уровнем подземных вод и слабым естественным дренированием;
• территории с насыпными грунтами, уложенными на заболоченное основание;
• линзы обводнённого песка внутри толщи моренных суглинков.

Глубина вскрытия зависит от геологического строения площадки и не является постоянной величиной. Плывунный слой встречают и в пределах первых метров, и на глубине более десяти метров. Указывать ориентировочную глубину без бурения на конкретном участке нельзя: соседние участки в пределах одного посёлка могут иметь разный разрез.

Мощность слоя устанавливают по скважинам. От неё зависит выбор решения: тонкий слой прорезают фундаментом или проходят с креплением стенок, мощная толща требует водопонижения, закрепления или свайного основания с опиранием ниже подошвы слоя.

Признаки плывуна на участке

Достоверный вывод даёт только бурение. До начала изысканий на вероятность плывуна указывают косвенные признаки. Они служат основанием назначить расширенную программу работ, а не заменяют её.

Косвенные признаки по участку и окружению:

• вода в пробном шурфе появляется на небольшой глубине и не уходит;
• стенки шурфа или траншеи оплывают в течение нескольких часов;
• дно выемки вспучивается, поверхность становится подвижной под ногой;
• у соседей при копке колодца забой затягивало песком, обсадные кольца уходили с перекосом;
• на смежных участках наблюдаются осадки построек, перекос крылец и отмосток;
• рельеф понижен относительно окружающей территории, весной участок подтапливается;
• растительность указывает на переувлажнение: осока, камыш, хвощ, ольха;
• участок расположен на месте засыпанного водоёма или оврага.

Прямые признаки при бурении:

• керн разжижается и вытекает из грунтоноса, монолит отобрать не удаётся;
• уровень воды в скважине быстро восстанавливается после откачки;
• забой заплывает, буровой инструмент прихватывает;
• обсадная труба идёт с усилием, ниже подошвы слоя обнаруживается вынос грунта.

Отдельно оценивают устойчивость соседних зданий. Если рядом расположены строения на мелкозаглубленных фундаментах, вскрытие плывуна создаёт риск их деформаций. Оценку состояния такой застройки выполняют до начала земляных работ.

Как плывун выявляют инженерно-геологические изыскания

Задача изысканий состоит не в констатации плывуна, а в получении числовых характеристик слоя. Состав работ регламентируют СП 47.13330.2016 и СП 446.1325800.2019. Порядок выполнения приведён на странице инженерно-геологических изысканий.

Полевые работы:

• Бурение скважин с отбором проб. Устанавливают разрез, глубину кровли и подошвы слоя, его мощность и выдержанность по площади.
• Статическое зондирование. Непрерывно фиксирует сопротивление грунта по глубине и выявляет слабые прослои, которые скважина между точками пропускает. Метод регламентирован ГОСТ 19912-2012.
• Динамическое зондирование. Оценивает плотность сложения песков и их несущую способность.
• Замеры уровня подземных вод. Определяют установившийся уровень, наличие напора и величину напорного градиента.
• Опытно-фильтрационные работы. Дают коэффициент фильтрации, необходимый для расчёта водопонижения.
• Штамповые испытания. Определяют модуль деформации основания при проектировании ответственных объектов.

Лабораторные исследования:

• гранулометрический состав по ГОСТ 12536-2014, содержание пылеватых и глинистых фракций;
• физические характеристики по ГОСТ 5180-2015: влажность, плотность, число пластичности, показатель текучести;
• прочностные и деформационные характеристики для расчёта основания и ограждения котлована;
• химический состав подземных вод и агрессивность среды к бетону и металлу.

Статистическая обработка результатов и выделение инженерно-геологических элементов выполняются по ГОСТ 20522-2012. Гидрогеологический режим и его сезонные изменения рассматривают в составе инженерно-гидрометеорологических изысканий.

Объём работ назначают программой изысканий исходя из уровня ответственности объекта и сложности инженерно-геологических условий. Ориентировочные расценки на бурение и полевые испытания приведены в прайс-листе на инженерные изыскания: бурение скважин до 10 м от 3 500 ₽ за погонный метр, статическое зондирование от 30 000 ₽ за точку.

Чем плывун опасен при строительстве

Опасность создаёт не сам грунт, а его вскрытие без предварительного расчёта. Перечисленные ниже явления развиваются быстро, в пределах часов, и остановить их после начала сложно.

• Выпор дна котлована. Напор подземных вод превышает вес оставшегося слоя грунта, дно вспучивается и разрушается.
• Оплывание откосов. Стенки выемки теряют устойчивость, проектный профиль котлована не сохраняется.
• Суффозия. Фильтрационный поток выносит мелкие частицы из-под соседних фундаментов и коммуникаций.
• Осадки соседней застройки. Вынос грунта вызывает неравномерные осадки, трещины в стенах, перекос проёмов.
• Прорыв в котлован. При вскрытии напорного горизонта разжиженный грунт поступает в выемку вместе с водой.
• Всплытие подземных сооружений. Незагруженные резервуары, приямки и колодцы выдавливаются гидростатическим давлением.
• Разрушение крепления. Шпунтовое ограждение с недостаточным заглублением теряет устойчивость по низу.
• Повреждение коммуникаций. Смещение грунта разрывает трубопроводы и кабели, проложенные в зоне влияния.
• Деформации возведённого фундамента. Изменение напряжённого состояния основания вызывает крены и раскрытие трещин.

Зона влияния земляных работ на существующие здания определяется расчётом. Обследование конструкций, попавших в эту зону, выполняется до начала работ и служит исходным состоянием для последующего сравнения.

Способы прохождения и закрепления плывуна

Решение выбирает проектировщик по данным изысканий. Ниже приведены применяемые методы и условия, при которых они работают.

Устройство выемок, водопонижение и возведение фундаментов в таких условиях выполняются по правилам СП 45.13330.2017. Расчёт оснований ведётся по СП 22.13330.2016, свайных фундаментов по СП 24.13330.2021, защита от подземных вод по СП 250.1325800.2016.

Что делать, если плывун вскрыт при земляных работах

Порядок действий подчинён одной задаче: не допустить выноса грунта из-под соседних сооружений. Последовательность приведена ниже.

• Остановить выемку. Дальнейшая разработка увеличивает приток и ускоряет разрушение стенок.
• Прекратить откачку из котлована. Снижение уровня внутри выемки увеличивает градиент напора и усиливает вынос частиц.
• Пригрузить дно. Обратная засыпка щебнем или песчано-гравийной смесью снижает риск выпора.
• Закрепить стенки. Устанавливают временное крепление на расчётную глубину.
• Обследовать смежные здания. Фиксируют существующие трещины и отметки, устанавливают маяки и деформационные марки.
• Выполнить доизыскания. Бурят дополнительные скважины, отбирают пробы, определяют мощность слоя и уровень воды.
• Скорректировать проект. Решение по креплению, водопонижению и типу фундамента принимают по фактическим данным.
• Организовать мониторинг. Наблюдения за осадками ведут в течение всего периода работ нулевого цикла.

Если деформации соседних построек уже проявились, фиксация их состояния и установление причины выполняются с участием эксперта. Заключение потребуется при разрешении спора о возмещении вреда.

Фундамент на участке с плывуном

Плывун не исключает строительство. Он исключает выбор фундамента по типовому решению без расчёта основания.

Применяемые типы фундаментов:

• Свайный с прорезкой слоя. Сваи опираются на плотный грунт ниже подошвы плывуна. Нижний конец заглубляют в несущий слой на величину, установленную расчётом.
• Плитный. Монолитная плита распределяет нагрузку по площади и воспринимает неравномерные осадки. Применяется при отсутствии возможности прорезать слой.
• Мелкозаглубленный ленточный на подушке. Возможен при залегании плывуна ниже зоны влияния нагрузок и стабильном уровне воды.
• Комбинированный плитно-свайный. Применяется для тяжёлых зданий при значительной мощности слабой толщи.

Общие требования к работам в таких условиях:

• гидроизоляция подземной части рассчитывается на напор подземных вод;
• подвал или заглублённые помещения проверяются расчётом на всплытие;
• дренаж проектируется как постоянно действующая система, а не как временная мера;
• погружение свай выполняется способом, не вызывающим дополнительного разжижения;
• отметка заложения назначается по данным изысканий, а не по глубине промерзания.

Проектирование ведётся по результатам изысканий, выполненных на самом участке. Отчёт по соседнему участку исходными данными не является: граница плывунной линзы проходит непредсказуемо. Состав и порядок работ по площадке приведены в разделе инженерных изысканий для строительства.

Нормативная база

• Градостроительный кодекс Российской Федерации от 29.12.2004 № 190-ФЗ, статья 47 (выполнение инженерных изысканий для подготовки проектной документации).
• Федеральный закон от 30.12.2009 № 384-ФЗ «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений».
• ГОСТ 25100-2020 «Грунты. Классификация».
• ГОСТ 5180-2015 «Грунты. Методы лабораторного определения физических характеристик».
• ГОСТ 12536-2014 «Грунты. Методы лабораторного определения гранулометрического (зернового) и микроагрегатного состава».
• ГОСТ 19912-2012 «Грунты. Методы полевых испытаний статическим и динамическим зондированием».
• ГОСТ 20522-2012 «Грунты. Методы статистической обработки результатов испытаний».
• СП 47.13330.2016 «СНиП 11-02-96 Инженерные изыскания для строительства. Основные положения».
• СП 446.1325800.2019 «Инженерно-геологические изыскания для строительства. Общие правила производства работ».
• СП 22.13330.2016 «СНиП 2.02.01-83* Основания зданий и сооружений».
• СП 24.13330.2021 «СНиП 2.02.03-85 Свайные фундаменты».
• СП 45.13330.2017 «СНиП 3.02.01-87 Земляные сооружения, основания и фундаменты».
• СП 250.1325800.2016 «Здания и сооружения. Защита от подземных вод».

Применяется редакция документа, действующая на дату выполнения работ. При проверке ранее выпущенного отчёта сопоставление ведётся с требованиями, действовавшими на момент его составления.

Часто задаваемые вопросы

Что такое плывун

Плывун это водонасыщенный мелкозернистый грунт, который при вскрытии выемкой или скважиной переходит в текучее состояние и перемещается вместе с водой. К плывунному состоянию склонны пылеватые и мелкие пески, супеси и текучие суглинки. Самостоятельным видом грунта в классификации ГОСТ 25100-2020 плывун не является, это специфическое свойство выделенного слоя.

Чем истинный плывун отличается от ложного

Причиной разжижения. Истинный плывун содержит глинистые и коллоидные частицы, обладает тиксотропией и воду при откачке практически не отдаёт. Ложный плывун состоит из чистого пылеватого или мелкого песка, разжижается под действием восходящего фильтрационного потока и стабилизируется после снятия напора. Разграничение определяет применимость водопонижения.

На какой глубине встречаются плывуны

Постоянного значения не существует. Плывунный слой вскрывают и в первых метрах разреза, и глубже десяти метров. Глубина кровли и подошвы, мощность слоя и выдержанность по площади устанавливаются бурением на конкретном участке. Данные по соседнему участку исходными не являются.

Как определить плывун на участке до начала строительства

Достоверный ответ даёт бурение скважин с отбором проб и лабораторными испытаниями. Косвенные признаки, такие как высокая вода в шурфе, оплывание стенок, подтопление участка весной и опыт соседей при копке колодца, служат основанием расширить программу изысканий, но самостоятельным доказательством не являются.

Чем плывун опасен для котлована

Основные явления это выпор дна при превышении напора подземных вод, оплывание откосов, суффозионный вынос частиц из-под соседних фундаментов и прорыв разжиженного грунта в выемку. Развитие идёт быстро, поэтому решение по креплению и водопонижению принимается до вскрытия слоя, а не по факту его обнаружения.

Можно ли строить дом на участке с плывуном

Можно при условии проектирования по данным изысканий. Плывун не является запретом на строительство, он исключает выбор фундамента по типовому решению. Требуются расчёт основания, обоснование типа фундамента, проект водопонижения или крепления выемки и постоянно действующий дренаж.

Какой фундамент делают на плывуне

Применяют свайный фундамент с прорезкой слоя и опиранием на плотный грунт, монолитную плиту, распределяющую нагрузку по площади, либо комбинированное плитно-свайное решение. Выбор определяется мощностью слабой толщи, глубиной несущего слоя, уровнем подземных вод и нагрузками от здания.

Как проходят плывун при устройстве котлована

Применяют шпунтовое ограждение с заглублением ниже подошвы слоя, стену в грунте, струйную цементацию, водопонижение иглофильтрами или скважинами, замораживание грунта, а для заглублённых сооружений малой площади опускной колодец. Метод выбирает проектировщик по коэффициенту фильтрации, мощности слоя и условиям окружающей застройки.

Что делать, если плывун вскрыт при земляных работах

Выемку останавливают, откачку из котлована прекращают, дно пригружают, стенки закрепляют. Далее обследуют смежные здания с установкой маяков и деформационных марок, выполняют дополнительное бурение и корректируют проект по фактическим данным. Наблюдения за осадками ведут до завершения работ нулевого цикла.

Помогает ли откачка воды при плывуне

При ложном плывуне снижение уровня воды снимает напор, и грунт уплотняется. При истинном плывуне откачка неэффективна: вода удерживается коллоидными связями и не отжимается. Открытый водоотлив в обоих случаях опасен, поскольку усиливает фильтрационный поток и вызывает вынос частиц из-под соседних сооружений.

Какие изыскания нужны, чтобы выявить плывун

Выполняются инженерно-геологические изыскания: бурение скважин с отбором проб, статическое и динамическое зондирование, замеры уровня подземных вод, опытно-фильтрационные работы, лабораторные определения гранулометрического состава и физических характеристик. Состав работ регламентируют СП 47.13330.2016 и СП 446.1325800.2019.

Плывун или плавун: как правильно

Правильная форма «плывун». Так термин употребляется в инженерно-геологической и строительной литературе. Написание «плавун» относится к другим значениям и в описании грунтов не применяется.