Из чего состоит плывун. Фундамент на плывуне. Свайный фундамента на плывуне

Плывунами называют водонасыщенные рыхлые породы, обычно пески, которые при вскрытии различными горными выработками разжижаются, приходят в движение и ведут себя подобно тяжелой вязкой жидкости.

Плывунные свойства, кроме песков, при определенных условиях могут проявлять пылеватые суглинки, супеси, т. е. породы, обладающие значительной пористостью.

Основной причиной проявления у пород плывунных свойств является гидродинамическое давление поровой воды, которое создается в результате перепада (градиента) давления грунтовых вод при вскрытии котлована (траншей и т. п.). В связи с обычно малой водопроницаемостью плывунных пород гидравлический градиент вызывает фильтрационное давление на частицы породы, обусловливая их движение по направлению градиента или, иначе говоря, в сторону разгрузки, в котлован. Для определения критического значения градиента фильтрации / кр, при котором порода переходит в плывунное состояние, рекомендуют формулу

где р - плотность породы; п - пористость.

В плывунном состоянии породы утрачивают всякие структурные связи. Частицы переходят во взвешенное положение, т.е. по существу, плывуны имеют в этот момент плотность некоей вязкой жидкости.

Интенсивность плывунных явлений в породах зависит от величины градиента, гранулометрического и минерального состава формы частиц, плотности породы и ряда других факторов.

Плывуны, находящиеся в покое, слабо отдают воду и маловодопроницаемы.

Плывуны разделяют на ложные (псевдоплывуны) и истинные.

Ложные плывуны - это породы, не имеющие структурных связей, обычно в виде различных песков. Переход в плывунное состояние происходит под действием высокого гидродинамического давления потока подземных вод. Коэффициент фильтрации достигает 1-2 м/сут и более. Частицы породы находятся во взвешенном состоянии. Трение между ними сводится к нулю. Пески этого вида плывунов очень легко оплывают. Плотность в безводном состоянии колеблется от 1,5 до 1,75 т/м 3 . Вода светлая или слабо мутная. Взвешивающее действие воды при определенных условиях проявляется также в песках некоторых морских побережий, образуя так называемые зыбучие пески. Под действием гидродинамического давления во взвешенное состояние могут переходить не только пески, но некоторые другие рыхлые породы.

Характерной особенностью ложных плывунов является довольно легкая отдача ими воды. При высыхании они образуют рыхлую или слабо сцементированную массу.

Истинные плывуны - это породы с коагуляционными или смешанными связями в виде глинистых песков, а также супесей, суглинков. Структурные связи обусловлены присутствием глинистых (менее 0,001 мм) частиц с высокими гидрофильными свойствами. Переход в плывунное состояние определяется невысоким гидродинамическим давлением и присутствием притягивающих к себе влагу (гидрофильных) глинистых частиц. Вокруг этих частиц формируются пленки связанной воды, что ослабляет структурное сцепление и уменьшает водопроницаемость пород. Значения коэффициента фильтрации очень низкие - от 0,005 до 0,0001 см/с.

Плотность истинных плывунов в безводном состоянии равна 1,8-2,2 т/м 3 . Разжижение плывунов происходит при влажности, меньшей полной влагоемкости. Глинистые частицы окрашивают воды в серовато-молочный цвет. При высыхании истинные плывуны вследствие склеивающего действия глинистых частиц обра-

зуют довольно сильно сцементированные массы. Характерной особенностью истинных плывунов является слабая отдача воды. Они «плывут» в основном за счет физически связанной воды.

Есть некоторые данные (В.В. Радина, 1975), что в истинных плывунах на имеющейся в них органике развиты колонии микроорганизмов, продукты жизнедеятельности которых способствуют проявлению плывунных свойств.

В строительной практике важно определить способность породы переходить в плывунное состояние и вид плывуна. Это можно сделать по ряду внешних признаков и на основе лабораторных анализов.

Склонность породы переходить в плывунное состояние можно установить по величине водоотдачи, высокой пористости (более 43 %), по гидрофильное™ глинистых частиц и другим факторам. В полевых условиях способность к плывунности пород устанавливается по образованию в скважинах при бурении водопесчаных «пробок».

Наиболее сложно определить вид плывуна. Для этого необходимо изучить весь комплекс инженерно-геологических и гидрогеологических условий. Можно также использовать некоторые внешние признаки. Так, истинный плывун в котлованах дает скопление воды в виде «цементного» молока. Песок, взятый из котлована, имеет вид маловлажного грунта, воду не отдает и постепенно оплывает в лепешку.

Плывуны осложняют строительство. Они создают большие трудности в проходке строительных выработок, стремясь заполнить выработанное пространство. При условии замкнутого пространства плывуны могут быть надежными основаниями, но создать такой контур трудно. Возможно выпирание плывунов из-под фундаментов, что вызывает оползни, провалы поверхности, деформацию зданий и сооружений. Открытый водоотлив из котлованов опасен проявлением суффозии на окружающей территории. Опасна подрезка склона, дающая выход плывунам. Примером может служить случай со 100-метровым трамплином на Воробьевых горах в Москве. После строительства трамплина строители начали подрезать грунт в нижней части склона, чтобы придать ему необходимую кривизну для безопасного приземления лыжников. Были вскрыты плывуны, которые стремительно заполнили выемку и затопили экскаватор и вызвали оседание откоса. Плывуны очень чувствительны к вибрации и динамическим ударам, даже на значительно удаленных расстояниях от места возмущения.

Борьба с плывунами сложна и не всегда принятые меры дают желаемые результаты. В таких случаях приходится отказываться

от устройств котлованов и применять свайный вариант фундаментов или подошву фундамента не доводить до слоя плывунных пород. В выборе метода борьбы важнейшее значение имеет вид плывуна.

Все способы борьбы с плывунами можно разделить на 3 группы:

• искусственное осушение плывунных пород в период строительства (открытая откачка воды из котлованов, иглофильтры и др.);
• ограждение плывунов путем создания шпунтовых стен (рис. 164);
• закрепление плывунов путем изменения их физических свойств (силикатизация, цементация, замораживание и т. д.).

Для ложных плывунов применимы все способы борьбы. В борьбе с истинными плывунами можно использовать ограждение, замораживание и электрохимическое закрепление. При проходке подземных выработок используют повышенное давление, уравновешивающее давление воды плывуна.

Возможность осушения плывунов зависит от их коэффициента фильтрации. При к ф > 1 м/сут откачку воды производят из скважин; при к ф 1,0...0,2 м/сут следует использовать специальные установки - иглофильтры, позволяющие произвести осушение до глубины 5-6 м, и при иглофильтрах особой конфигурации-до 12-15 м и более. При к ф

Строительный котлован от плывуна можно оградить шпунтовой крепью , задача которой - прорезать слой плывунной породы и принять на себя ее давление. Забивка деревянного шпунта ограничивается глубиной 6-8 м, металлического - 20-25 м. При наличии галечников и прослоев плотных грунтов (мергели и др.) погрузить шпунт не удается.

Рис. 164.

Замораживание плывунов является временным и ненадежным мероприятием. Для этого используют или морозное время года, или специальные холодильные установки. В зимнее время проходку котлованов проводят поэтапно, после каждого периода промораживания грунта на глубину 20-30 см. Искусственное замораживание осуществляют вокруг котлована путем циркуляции в скважинах раствора СаС1 2 , охлажденного до - 20-40 °С. Это создает вокруг котлована зону замороженного водопроницаемого грунта.

Силикатизация - нагнетание в плывуны жидкого стекла. Это возможно при достаточно высокой водопроницаемости плывунов (кф > 0,5 м/сут). Силикатизация требует больших затрат, но весьма эффективна.

Правильное и своевременное применение тех или иных мер борьбы с плывунами позволяет успешно осуществлять строительные работы.

Строительство колодца на любом земельном участке, где строится дом, либо планируется разбить сад-огород, является первоочередной задачей владельца. Многие занимаются этим самостоятельно, даже не подозревая, с какими проблемами при этом можно столкнуться.

Мы хотим рассказать вам, что такое плывун в колодце, о его видах, а так же способах борьбы с этим природным явлением. Наша инструкция и видео в этой статье подскажут, что можно предпринять, если вы столкнулись с ним в проходке.

Плывуны в водоносных горизонтах

Итак, в колодце плывун – что это?

Данное понятие в геологии получил грунт, состоящий из рыхлых пылеобразных песков и несвязных глинистых частиц. Они насыщены водой настолько, что способны оплывать или даже растекаться — отсюда, собственно, и название.

Существует два вида таких грунтов: истинный и ложный:

• В истинных плывунах преобладают коллоидные и глинистые супеси, которые обволакивают, и как бы склеивают более крупные частицы. Образуется своеобразная масса, которая дрейфует в водоносном горизонте, и может переместиться в выработку. Проблема в том, что эта вязкая масса практически не фильтрует и не отдаёт воду, при низких температурах подвергается пучению. Есть мнение, что образуются истинные плывуны не без участия микроорганизмов, обитающих в грунтовых водах.
• Ложный плывун состоит из мелкопористого песка, и практически не содержит глинистых частиц. Это явление по своим характеристикам кардинально отличается от того, что описано выше. Проявляется оно из-за мощного гидродинамического давления, значительно превышающего атмосферное, под воздействием которого находится песчаный пласт. Ложный плывун возникает только в момент вскрытия водоносного горизонта: вода, находящаяся в нём, под напором попадает в проходку, вынося с собой и песок.

Ложный плывун прекрасно отдаёт воду, и особых проблем при не доставляет. А вот истинный плывун, при копке колодца не только усложняет задачу проходчика, но и может представлять опасность для него самого.

Конструкция водозабора: что предпочесть

Из всего вышесказанного, становится понятно, что при строительстве колодцев бороться приходится с истинным плывуном. Чем он объёмнее и мощнее, тем масштабнее мероприятия, проводимые для того, чтобы водозабор был не только построен, но и мог впоследствии нормально функционировать.

Итак:

• Столкнуться с необходимостью борьбы с этим неприятным явлением, приходится не только в процессе прохождения через плывун при рытье шахты. Он может закупорить водоприёмную часть действующего колодца, который ранее эксплуатировался без проблем, и тогда его ствол придётся углублять.
• Прежде, чем приступить к строительству колодца, нужно постараться собрать информацию о характере грунта на вашем участке. Проще всего, когда колодец есть у ваших соседей. Если там проблем с плывунами никогда не было, то есть большая доля вероятности, что и вам не придётся с ним столкнуться.
• Кстати, по соседнему водозабору вы можете сориентироваться, на какой глубине залегают грунтовые воды. Если такого колодца рядом нет, есть ещё один выход – разведочное бурение. Организации, занимающиеся строительством колодцев, оказывают населению и такие услуги. Цена разведочной скважины не превышает 12000 рублей.
• Если разведка показала наличие на трассе проходки истинного плывуна, от строительства шахтного колодца лучше отказаться. Правильным выбором в такой ситуации будет , который вполне можно соорудить своими руками. В более дорогом варианте, это может быть и скважина на песке, обустроенная с соблюдением всех технологий, силами специализированной бригады.

Трубчатый колодец имеет настолько малый диаметр (2,5-5 мм), что грунт, по сути, не бурят, а прокалывают штангой с острым наконечником. Поэтому, абиссинский колодец имеет и другое название: .

Для её обустройства применяют буровые мини-установки. Чтобы пройти сквозь плывун, бурение производится внутри металлической трубы, ударно-канатным способом — это касается всех видов скважин.

Строительство колодца в сложном грунте

Если, не имея точной информации, вы всё же приступили к рытью: копали колодец – попали на плывун, будьте настороже. Принимайте все возможные меры, которые обеспечат безопасность человека, находящегося в шахте. Нередко, чтобы пройти плывун, бывает достаточно лишь на пару метров углубить шахту.

Итак:

• Питьевые колодцы, особенно глубокие, всегда строятся опускным способом. Суть его такова: выемка грунта из шахты производится постепенно, по мере добавления новых сегментов ствола. Сначала углубление производится не более чем на три метра. В него устанавливается стальной режущий башмак, и первое стеновое кольцо. Затем грунт вынимается: сначала по периметру, затем по всей площади. При этом корпус ствола под воздействием собственного веса оседает ниже.

• Далее, монтируется следующий элемент ствола, и тут самое главное — их качественная фиксация и герметизация. Это важно в любом случае, но если сооружается колодец в плывуне — меры, принимаемые для обеспечения прочности ствола нужно удвоить. Просто качественной герметизации здесь недостаточно. Элементы ствола нужно зафиксировать между собой с помощью металлических скоб, как на фото, либо пластин с болтами.

Совет! При строительстве колодцев в разжиженных грунтах, герметизацию стыков между бетонными стеновыми кольцами лучше выполнять с применением кристаллизующихся грунтовых составов глубокого проникновения, и пластифицированного цементного раствора.

Для кирпичной кладки и деревянного сруба, которые нередко используют при возведении ствола колодца столь надёжную фиксацию обеспечить сложнее.

С замковым соединением – это, наиболее приемлемый вариант. Когда строится колодец на плывуне, лучше отдать предпочтение изделиям с более толстыми стенками.

Как пройти плывун

Как только при выемке грунта показалась мутная жёлто-коричневая вода, значит, проходка вошла в толщу плывуна. Его глубина может быть относительно небольшой: два-три метра, а может достигать и десяти метров.
Так что, добраться до чистой грунтовой воды не всегда удаётся быстро. Рыть такой грунт легко, а вот производить его выемку из-за текучести сложно.

Итак:

• Проблема в том, что разжиженная масса просачивается с наружной стороны ствола, занимая место только что вынутого грунта. Поэтому, чтобы продвинуться вглубь на 15-20 см, приходится поднять на поверхность в пять-шесть раз больше вёдер, чем обычно. И как быстро бы это не делалось – грязевые массы опять заполняют дно.
• Многие задаются вопросом: «А если использовать насос?». К сожалению, делать этого нельзя. Насос откачает значительную массу наружного грунта, стенки колодца окажутся в неустойчивом положении, и могут накрениться. Так что же делать? Ответ на данный вопрос не может быть однозначным, ведь у каждого плывуна свои особенности.

• Это может быть однородная масса, состоящая их мелких частиц. Бывает и так, что в ней содержатся крупные включения в виде сцементированных масс песка, или обломков более твёрдых пород. При этом они могут находиться как в состоянии покоя, так и двигаться под напором. Так что, не каждый плывун позволяет пройти сквозь него.
• Если происходит обильный приток воды, работы по проходке шахты останавливают совсем. В таком случае, уже произведённые затраты на строительство колодца могут оказаться напрасными. При более благоприятных условиях, для прохождения плывуна сооружают переборку из досок с заострёнными нижними концами (шпунт). Его ровно, по отвесу забивают в вязкую массу. Стенки шпунта временно изолируют стенки нижней части шахты. Внутри них грунт, выбирают, не обнажая концов переборки.
• В наиболее разжиженных массах, используется специальный ящик с режущим башмаком в основании, и крышкой. В его противоположных концах устанавливают клинья, после чего опускают в шахту и вдавливают в толщу плывуна. Как только ящик наполнится, крышку открывают, производят выборку породы и поднимают её на поверхность. Донный ящик не панацея, с его помощью можно пройти небольшой плывун, не толще одного метра.
• Более массивные плывуны в колодцах проходят другими способами. Здесь тоже может использоваться шпунт, но совсем другой конструкции. Это переборка высотой около 80 см, со скошенными краями. После выборки грунта к ней монтируют такой же сегмент, укрепляют внутренними распорками, и только потом забивают дальше. Водоприёмная часть такого колодца обычно выполняется в виде двойного шатра.
• Очистка колодца от плывуна, вернее очистка воды от мутной взвеси, производится с помощью донного фильтра. Это может быть круглый щит, сбитый из толстых досок хвойных пород, либо осиновые брёвна, расколотые пополам, и уложенные на дно. Поверх деревянного настила насыпают не менее трёх слоёв щебня, разной фракции – чем выше, тем крупнее. Можно даже сверху положить три-четыре крупных булыжника.

Обратите внимание! Обустройство донного фильтра актуально только в ситуации, когда колодец расположен на истинном плывуне. В случае с ложным плывуном, делать этого не следует. Иначе со временем вы получите проблему: фильтр сильно забьётся песком, перекрыв доступ воде.

Время от времени приходится производить текущий ремонт колодцев на плывунах: замену фильтра, установку гидропломб – ведь под постоянным напором грунтовых вод может не выдержать даже самая качественная герметизация.

Для того, чтобы построить шахтный колодец в сложных грунтах, требуется приложить немало сил – тут нужен профессионализм. Желание сделать это без участия специалистов может быть чревато, и экономия, в данном случае, неуместна.

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:

1. Песок плывет, когда вода по законам гидравлики должна прийти в движение и действительно движется, т. е. когда имеется некоторый гидравлический или напорный градиент.
2. Приходят в движение рыхлые породы, имеющие большую пористость.
3. 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).
4. Отнятие воды из рыхлой породы или иммобилизация ее путем замораживания лишает плывун подвижности.
5. Чем труднее порода отдает воду, тем труднее побороть ее плывунные свойства.
6. 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.
7. 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:

1. Для характеристики способности породы перейти в плывунное состояние может быть использован критический градиенте фильтрации.
2. Критический градиент фильтрации должен быть определен на образце породы с такой же пористостью, какую порода имеет в естественных условиях.
3. Характеристикой легкости перехода породы в плывунное состояние может быть испытание водоотдачи породы с естественным и нарушенным сложением и с естественным суммарным содержанием воды.
4. Причины трудной водоотдачи должны быть выяснены, чтобы выявить наличие истинных плывунов.
5. 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.
6. 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.

«Колодец на плывуне» - один из малоутешительных (и довольно распространенных) для поклонников загородной жизни «приговоров». Что такое «плывун» («плавун»)? Как избавиться от мутной суспензии в колодце? И есть ли перспективы у такого автономного источника водоснабжения?

Плывун – это водой насыщенный грунт, характеризуемый высокой тиксотропностью («текучестью»). Такой слой почвы - частая причина:

Сдвига колодезных колец,

Вертикального разрыва ствола колодца с образованием зазоров и пустот между смежными кольцами (и, как следствие, нарушение герметичности),

Интенсивной осадки и провалов вокруг источника водоснабжения с образованием пустот.

Что такое плывун?

Плывун может быть истинным (состоит из пылеватых песков, насыщенных водой, супесей, глинистых и коллоидных смесей, размер частиц которых может быть меньше 0,001 мм) и ложным (мелкопористый песок) (в соответствии с классификацией ученого А.Ф. Лебедева, 1935 г). Свойства ложного плывуна проявляются только при увеличенном гидродинамическом давлении потока фильтрующейся воды. Неприятности, спровоцированные истинным плывуном (сильное пучение слоя при промерзании, невысокое качество воды), активно проявляют себя даже при незначительном механическом воздействии.

Способы борьбы

Исходя из вышеуказанной классификации, различаются и методы борьбы с плывунами. Истинный плывун трудно отделяет воду, поэтому при высушивании такого слоя используют электродренаж или вакуумирование. Для борьбы с ложным плывуном применяют иглофильтры (особый интерес представляют устройства, созданные Ярцевым В.К и Аргуновым П.П.) и трубчатые колодцы.

При проведении строительных или горных работ также активно используются проходческие щиты, кессоны и технология замораживания грунтов.

В ограниченных условиях приусадебного участка борьба с плывунами сводится к соблюдению следующих рекомендаций:

НЕ ВЫКАЧИВАТЬ СРАЗУ БОЛЬШОЕ КОЛИЧЕСТВО ВОДЫ (при чистке колодца), поскольку в таком случае образовавшиеся пустоты быстро затягиваются суспензией,

При бурении колодца и в перерывах важно быстро заполнять ствол водой, не допуская смещения гидродинамического равновесия, при котором песок, лишенный естественного пригруза, «пойдет вверх»,

Устанавливать специальные фильтры строго НА ВОДОНОСНЫЙ ГОРИЗОНТ,

Не бояться небольшой высоты столба воды в колодце при плывунах (в норме от 050 см до 1,5 м), построенного по всем правилам, поскольку главное не высота столба воды, а водоотдача (дебит) колодца.

Методы работы

Стены шахты перед плывунами необходимо дополнительно укрепить колодезными кольцами, срубом или проходческими щитами. Сегодня в подавляющем большинстве используют для этих целей железобетонные кольца. Перед возведением колодца в плывунах стыковые промежутки между соседними кольцами затирают или заделывают цементным раствором, поскольку в зыбкой почве это сделать не представляется возможным.

Если попытка пройти слой суспензии (обязательно без остановок и перерывов) не увенчалась успехом, водоприемную часть колодца приходится устраивать в плывуне. При этом дисперсные частицы будут всегда подниматься на определенную высоту и попытки «вычерпать ил» не увенчаются успехом.

Сегодня помимо традиционных инструментов строительства колодца активно используются технологии обезвоживания, согласно которым ложные плывуны закрепляют посредством снижения напора воды и, как следствие, уплотнением слоя песка. Это достигается при помощи иглофильтров, дренажных траншей и специальных «замораживающих растворов».

Современные компании («Гидроинжстрой») и тд предлагают против плывунов щит с мелкой сеткой из металла и специальную трубку, обтянутую мелкой сеткой, которая вбивается в землю ниже плывуна не несколько метров. Так получают дополнительный слой осветленной воды без мутного осадка.

Другим вариантом «обхода» плывуна является установка металлических труб при помощи кувалдометра на глубину водоносного слоя. К трубе приваривается конус, в котором рассверливаются отверстия. После этого конус обтягивается двойным слоем капроновой ткани. Такая самодельная «насосная станция» может использоваться в случае, если толщина слоя плывуна небольшая.

Ошибки работы

1. Очень часто «закрыть» суспензию непрофессионалы предлагают круглым щитом из досок, «придавливают» который щебнем или галькой. Не стоит забывать о том, что под давлением столба воды щит опускается, оставляя между стенками бетонных колец зазор, через который песок снова поднимается, образуя мутный слой поверх такой «пробки».

2. Часто муть предлагают просто вычерпать. В результате чистой воды хватает ненадолго – суспензия и ил снова образуются на дне колодца.

3. Нередко дачникам предлагают и третьей радикальное решение в борьбе с плывунами – углубление колодца. Однако увеличивать глубину шахты без предварительной разведки (бурения) рискованно, поскольку в результате можно получить не только желтоватый цвет воды, но и неприятный сюрприз в виде «сухого колодца».

По своей природе, плывун это изолированный слой грунта, настолько пропитанный водой, что перенимает ее свойство растекаться как жидкость. В его составе могут быть разного рода пески и супески, а также другие породы с примесью коллоидных частиц, которые обеспечивают ему текучесть. Чем лучше отшлифованы частицы в плывуне, тем более он подвижен.

Плывун это изолированный слой грунта, настолько пропитанный водой

Научно о плывунах

Само явления плывунов известно с тех пор, как начали строиться сооружения с углубленной подземной частью. Сегодня нет единой теории, которая бы объяснила их образование, или помогала с достоверной точностью определить наличие плывуна на определенном месте.

Гипотез появления плывунов много, некоторые ученые винят в этом техногенные факторы, что пока не подтверждено.

Плывуны делятся на два типа:

• Истинный - содержит коллоидные частицы;
• Ложный - движется только под давлением фильтруемой воды.

Коллоидные частицы в плывунах - это последствие попадания в подземные воды различной органики, и ее последующее там разложение. В статичном положении они удерживают плывун от размыва, а под нагрузкой, частички начинают скользить.

Плывун - явление местное. Невозможно точно определить, на какую площадь он распространен. Толщина пласта варьируется от 50-70 см до 10 метров. Мельчайшие песчинки, почти ил, насыщены водой и герметично заперты между слоями породы. Обычно, масса плывуна находится под давлением, что объясняет резкий приток, когда его открывают при копке.

Если большой объем плывуна выйдет из природной емкости, эффект может быть разрушительным, вплоть до обвала близкорасположенных инженерных и бытовых сооружений. Они уходят под землю или начинают постепенно крениться.

Колодцы на плывунах

Поскольку определить плывун и избежать его, возможности нет, то при строительстве колодцев, он открывается довольно часто. Утешительно то, что столб воды в таком колодце хоть и небольшой (редко больше одного кольца), но компенсируется быстрым ее притоком.

Плывун в колодце меняет методику его углубления. Ни в коем случае нельзя полностью откачивать всю воду, которая выжимается вместе с песком. Это только стимулирует быстрое заполнение шахты. Иногда приток настолько стремителен, что рабочие едва успевают выбраться наружу

Это если положение дел устраивает заказчиков. Иначе приходится углублять колодец в очень тяжелых условиях, практически с постоянным риском для жизни. Иногда даже приходится использовать водолазное оборудование. Сложность работы сказывается на ее стоимости.

Песок из плывуна будет постоянно выходить в шахту. Чтобы замедлить этот процесс, нужно организовать давление в самом стволе колодца. Для этого можно просто не откачивать воду и выборку грунта проводить прямо в ней. Если плывун полностью не открылся, его можно предупредить, заполнив шахту водой. Такой маневр позволит остановить небольшое давление массы песка. В тяжелых случаях используют глинистые взвеси, иногда с присадкой барита или металлических опилок.

На промышленных стройках для прохождения плывунов используют заморозку грунта. в бытовом масштабе - обсадные кольца, или можно подождать периода года с самым низким уровнем грунтовых вод. К сожалению ни один метод не гарантирует положительный исход для судьбы колодца.

Песок из плавуна попавший в шахту колодца

Трудности при копке на плывуне

Когда открывается плывун, обычно уже потрачено много сил, а в шахту опущено не менее 4-5 колец. Тут и начинается лотерея. Уже спущенные кольца может просто накренить, как Пизанскую башню, а может просто увести в сторону самое нижнее кольцо. Уход нижнего кольца случается не сразу, а придя утром к шахте, копатели отмечают, что его сильно увело в сторону. Ослабить влияние плывуна помогают бетонные кольца с замками, или скрепленные скобами. Тогда их будет тяжелее сместить.

Мощные плывуны, сносящие все на своем пути, встречаются не часто. Речи о продолжении строительства колодца в таком месте быть не может. Рациональнее просто выбрать для него другое место.

В большинстве случаев максимальная толщина плывуна не превышает 1-2 метров, а значит, есть возможность докопать колодец до конца.

Плывун может появиться там, где его не было в прошлом году и наоборот - уйти. Был случай, когда при чистке колодца он обнаруживался и заносил песком рабочего за несколько минут. Поэтому, соблюдение техники безопасности всегда должно быть на первом месте

Остановить плывун небольшой активности можно с помощью шпунтованных досок. Их торцы плотно замыкаются, напоминая вагонку или ламинат, а один край заострен. Они вбиваются в дно колодца по периметру последнего опущенного кольца на глубину 0,5 м, образовывая своего рода щит, который удерживает плывун. Внутри контура выбирается грунт, а затем доски вбиваются глубже, и все повторяется снова. Таким способом можно пройти плывун, но не застраховать кольца от смещения.

Второй вариант развития событий - плывун выявлен на глубине более 10 метров, вода в нем чистая. Профессионалы не советуют предпринимать попытки углублять сильнее, если столба воды достаточно для бытовых нужд. Взвешенный песок может повести себя при дальнейшей копке не самым приятным образом. Проглотит несколько колец, полностью занесет дно колодца, а сам копатель едва успеет спастись. Спасти человека из плывуна с большим наносом невозможно. Поэтому обязательно ремень безопасности и исправный подъемный механизм, который вытащит копателя наружу по первому сигналу.

Как вариант, можно «догнать» колодец, пробурив в нем скважину, но стоимость бурения ощутимо выше. Получится подобие кессона.

Последствиями упорных стараний победить плывун становятся приход в негодность ближних построек, расположенных на нем. Пока он закрыт, его наличие никак не влияет на здания, но движение становится причиной провалов и проседания почвы. В процессе можно потерять всю буровую колонну.

Фильтрация воды из плывуна

Как упоминалось выше, плывун содержит песок, воду и органические примеси, придающие ему подвижность. Поэтому считается, что вода в нем далека от допустимых санитарных норм. Точный ответ может дать только экспертиза.

Недостаток воды из плывуна, в том, что она содержит много песка. Попадая в водопровод, он будет постепенно приводить его в негодность. Выход в установке фильтров грубой очистки.

Засыпка плывуна щебенкой не даст никакого результата. Плывун способен затянуть большие количества материала. Как правило, вода набирается до определенного уровня, после чего напор ослабевает, и после отстаивания ее можно использовать

На дно колодца с плывуном часто опускают донный фильтр - круг из дерева, нержавеющей стали. Он сокращает попадание песка из плывуна. Чтобы древесина не всплывала, ее нагружают валунами или слоем гальки крупной фракции.

Для щита годятся только дуб и ольха. Их древесина от нахождения в воде становятся только крепче, но придает ей специфический привкус, который со временем исчезнет.

При слабых плывунах, можно углубиться до нужного водоносного слоя, с хорошей водой, нужно только использовать самозамыкающиеся бетонные кольца или скобы. Чтобы мутная вода не выжималась в колодец, внутрь шахты опускают пластиковую трубу, которая служит гидроизоляцией.

Попытки полностью вычерпать плывун бесполезны. Даже если на вооружении мощный насос и много времени. Каждая откачка жижи приводит к ее поступлению из недр земли.

Уход за колодцем на плывуне

Обустройство еще не повод впадать в уныние, или планировать новое строительство. Его можно использовать долгие годы, при соблюдении правил эксплуатации.

Такой колодец нельзя полностью откачивать, чтобы не «разбудить» плывун. На дне всегда должен оставаться не меньше, чем 30-40 см воды, которая будет сдерживающим фактором.

Воду придется дополнительно обрабатывать фильтрами. Чистку колодца выполнять в 1,5-2 раза чаще, чем в обычном случае. Также нужно внимательно следить за положением колец, чтобы вовремя заменить смещение.