Глубина промерзания грунта напрямую зависит от типа грунта, климатических условий данной местности, уровня грунтовых вод, растительности, уровня снежного покрова, рельеф местности, влажность грунта и других факторов. Параметры и особенности промерзания необходимо знать и учитывать при бурении скважин в разных районах Московской области.
Глубина промерзания грунтов – это случайная величина, которая не может быть постоянной, потому что одни уз выше указанных факторов, практически, не меняются со временем – это тип грунта, рельеф местности, другие же, наоборот, постоянно меняются – это высота снежного покрова, влажность грунта, продолжительность и интенсивность минусовой температуры, уровень залегания грунтовых вод и другие.
Что такое промерзание грунта
Промерзание грунта – расширение почвы, уплотнения земли из-за превращения влаги в кристаллы льда. Сам процесс происходит по-разному, в зависимости от типа земли, региона, глубины. Данный фактор влияет на функционирование колодца, мерзлая почва вызывает горизонтальное и вертикальное смещение бетонных колец. При наличии в опалубке трещин или разломов, вода проникая в них, замерзает распирая бетон, это приведет дорогостоящему ремонту.
Промерзание почвы для водопроводов и септиков
Для прокладывания трубных магистралей водоснабжения учитывается глубина промерзания грунтов СП 131.13330.2012, соответствующая конкретным регионам.
При несоблюдении нормативных требований, в трубопроводе происходит замерзание воды зимой. Если на дачном участке имеется возможность прогреть трубы, то жителям города остается только ждать весны.
При укладывании трубопровода, учитываются следующие факторы:
- вид грунта;
- граница промерзания;
- глубина прохождения грунтовых вод;
- минимальный предел температуры зимой;
- прогрев почвы солнечными лучами;
- толщина снега;
- наличие зеленых насаждений;
- функциональность водопроводной системы;
- циркуляция воды и ее температура;
- скорость промерзания грунта при отрицательных температурах.
Несоблюдение базовых требований при строительстве трубопровода приводит к расползанию льда по магистрали, порыву труб, поломке насоса.
Типы и характеристики земли
Из разнообразия земляного покрова выделим основные с противоположными характеристиками:
- Суглинок — на 60-70% состоит из глиняных пластов с примесями влажного песка. Данный вид покрова обладает малой пластичностью.
- Супесь — рыхлая земля, состоящая, из песчаных частиц с небольшой концентрацией (5-15%) глинистых частиц. Вероятно, самый часто встречающийся вариант в Московской области.
- Торф, насыпные пласты — располагаются в местах бывших руслах рек и водоемов. На данных видах покрова, строительство колодцев, их углубление, последующая эксплуатация — проблематична, происходит это из-за пластичности провоцирующей деформацию колец, труб водопровода из гидросооружения.
- Насыщенная глина — как и предыдущий тип, глину характеризует пластичность, способность аккумулировать влагу и воду. Вода, замерзающая в почве вызывает пучение, оказывая давление на ЖБИ кольца и трубы подачи воды, если они установлены выше уровня промерзания земли.
- Галечный, крупнозернистые грунты — для обустройства колодца, идеальное основание. Этот вид покрова надежно зафиксирует положение шахты и оборудования подведенного от нее. Такие породы в Москве, Подмосковье и территории Московской области встречается не более чем в 10% участков, а глубина залежей воды, в большинстве случаев, глубже среднестатистических.
Существует несколько методов определения вида земли. Один из легких, который можно выполнить прямо сейчас – выройте четыре ямы по периметру участка глубиной по 50-60 сантиметров и сравните с таблицей на картинке.
Почему именно по периметру и нужно четыре ямы? Участок может состоять из различных типов почв, не исключен вариант — на разных концах территории у вас будут разные типы земли.
Таблица промерзания различных типов почв
| Вид грунта | Промежуток до грунтовых вод зимой | Залегание трубопровода из колодца или фундамента дома |
| Скальные и полускальные | Любое | Любая, вне зависимости от глубины |
| Пески гравелистые, крупные и средние | Любое | Независимо от глубины, но не менее 0,5 метра |
| Пески мелкие, пылеватые | Более чем на 2 метра, ниже уровня промерзания | Более чем на 2 метра, ниже уровня промерзания |
| Супеси | Превышает расчетный уровень обмерзания почвы менее чем на 2 метра | Не менее 3/4 расчетной глубины покрова, но не менее 0,7 метра |
| Суглинки, глины | Менее расчетной глубины | Не менее расчетного уровня |
Морозное пучение
Морозное пучение – это деформация почвы при замерзании и оттаивании, оно зависит от количества воды содержащейся в грунте, чем ее больше, тем выше уровень пучения.
Самым большим показателем увеличения объема при замерзании обладают пылеватые и глинистые почвы. Объем промерзшей почвы увеличивается до 10%.
- Низкий показатель увеличения объема у песчаных грунтов.
- Каменистые и скалистые почвы сводят фактор пучения к нулю.
- Какое влияние имеет снежный покров.
- Чем больше снега, тем ниже уровень промерзания.
- Владельцы частных домов наносят вред строению и почве, расчищая территорию рядом с домом от выпавшего снега. В итоге получается неравномерное промерзание. Земля получает возможность промерзнуть, увеличиться в объеме и повредить фундамент. В период потепления почва будет оттаивать неравномерно, соответственно просыхать и прогреваться также неравномерно.
Факторы влияния
На уровень промерзания влияют следующие природные показатели:
- Растительность на участке;
- Слой снежного покрова;
- Температура на поверхности;
- Тип поверхности;
- Интенсивность влажности почвы.
При нуле градусов промерзают галечные и грунты крупной фракции. Мелкодисперсные типы промерзают при более низких температурах, мелкозернистые пласты состоят из мелких жилок, соответственно, вбирают большее количество жидкости.
Усредненные данные, при идентичных дневных температурах глубина следующая:
- Суглинки — 130-140 сантиметров;
- Глина, насыпные пласты 135-145 сантиметров;
- Галечные почвы — 172-176 сантиметров;
Строительные нормы и правила
Строительные нормы и правила (СНиП) – это совокупность нормативных актов, регламентирующих деятельность строителей, архитекторов и инженеров. Информация, содержащаяся в этих документах, позволяет возвести долговечное и надежное здание или правильно проложить трубопровод.
Карта, с нанесенными на ней цифрами глубины промерзания грунта, была создана еще в СССР. Она содержалась в СНиП 2.01.01-82. Но позже на смену данному нормативному акту был создан СНиП 23-01-99, карту в него не включили. Сейчас она есть только на сайтах.
Содержащие информацию о глубине промерзания грунта СНиП имеют номера 2.02.01-83 и 23-01-99. В них перечислены все условия, от которых зависит степень воздействия мороза на почву:
Карта нормативной глубины промерзания почвы в разных регионах России
- цель, с которой было возведено сооружение;
- характеристики конструкции и нагрузка на фундамент;
- глубина расположения коммуникаций;
- расположение фундаментов соседних зданий;
- текущий и будущий рельеф территории застройки;
- физические и механические параметры грунта;
- особенности наложений и количество слоев;
- гидрогеологические характеристики района стройки;
- сезонная глубина, на которую промерзает земля.
В настоящее время установлено, что применение для установления глубины промерзания грунта СНиП 2.02.01-83 и 23-01-99 дает более точный результат, чем использование значений, взятых с карты, так как в них учитывается больше условий.
Следует отметить, что рассчитанная степень воздействия низких температур не равна действительной, так как некоторые параметры (уровень нахождения грунтовых вод, уровень снежного покрова, влажность почвы, параметры минусовых температур) не являются постоянными и меняются со временем.
Реальное промерзание грунта
Региональная нормативная глубина промерзания
| Область | Суглинки, глины | Пески мелкие, пылеватые | Пески гравелистые, средние | Галечный грунты, крупнозернистые |
| Москва | 1,35 | 1,64 | 1,76 | 2,00 |
| Дмитров | 1,38 | 1,68 | 1,80 | 2,04 |
| Владимир | 1,44 | 1,75 | 1,88 | 2,12 |
| Тверь | 1,37 | 1,67 | 1,80 | 2,03 |
| Калуга | 1,34 | 1,64 | 1,75 | 1,98 |
| Тула | 1,34 | 1,63 | 1,74 | 1,98 |
| Рязань | 1,41 | 1,72 | 1,84 | 2,09 |
| Ярославль | 1,48 | 1,80 | 1,93 | 2,19 |
| Вологда | 1,50 | 1,82 | 1,95 | 2,21 |
| Нижний Новгород | 1,49 | 1,81 | 1,94 | 2,20 |
| Санкт-Петербург | 1,16 | 1,41 | 1,51 | 1,71 |
Грунты для строительства колодцев
Возведение нового колодца, мероприятие не из дешевых, важно на первоначальных стадиях учесть нюансы строительства и эксплуатации, которые не возможно устранить впоследствии. Если залежи воды близки к поверхности, подойдет любой тип почвы. Если участок находится на торфе или иле, глубине залежей жидкости ниже десяти метров и уровне промерзания около двух, потребуется усиление конструкции шахты, утеплению стен источника.
Лучший земляной покров для рытья — скалистый, средние и крупные пески, с небольшой глубиной промерзания.
Преимущество породы:
- Почва не подвержена пучению;
- Не промерзает;
- Не деформируется;
- Ее подмывает и не размывает.
Проблема породы — работа на таком виде почв требует затрат времени и опыта колодезных мастеров.
При рытье гидросооружения, значимый фактор — уровень подземных вод, они должна быть ниже глубины промерзания. При нахождении жидкости выше, она будет замерзать, что приведет к пучению земляных пластов, происходит это неравномерно, что приводит к деформации или частичному смещению бетонных колец.
Если ваш участник расположен на следующих типах почв: пылеватых и мелких песках, суглинках и супесях, вам необходимо еще до строительства источника определить уровень залегания грунтовых вод.
Для выявления таких покровов используйте следующий способ: киньте фрагмент земли в воду, он быстро превратился в жидкую субстанцию? — такая почва при намокании будет проседать и легко поддаваться воздействию ледяного грунта. При таком виде земли обязательно требует усиления конструкции колодца.
Снег на участке также влияет на глубину промерзания. Чем его больше, тем больше тепла под землей и выше температура земляного покрова.
Расчетная глубина грунтового промерзания
Согласно СП 22.13330.2016 Основания зданий и сооружений (актуализированная редакция СНиП 2.02.01-83*) — глубина промерзания грунта рассчитывается по следующей формуле: h=√М*k, а точнее – корень квадратный из суммы абсолютных среднемесячных температур (зимой) в определенном регионе. Полученное число умножают на k – коэффициент, который для каждого типа почвы имеет различное значение:
- суглинки и глина – 0,23;
- супеси, мелкие и пылеватые пески – 0,28;
- крупные, средние и гравелистые пески – 0,3;
- крупнообломочный грунт – 0,34.
Схема промерзания грунта под фундаментом
Рассмотрим расчет глубины, на которую промерзает почва, на конкретном примере: Для примера выбран город Вологда, среднемесячные температуры для которой взяты из СНиП 23-01-99 и выглядят следующим образом:
| Месяц | Температура в градусах Цельсия | Месяц | Температура в градусах Цельсия |
| Январь | -11,6 | Июль | 17,2 |
| Февраль | -10,7 | Август | 15,3 |
| Март | -5,4 | Сентябрь | 9,4 |
| Апрель | 2,4 | Октябрь | 3,2 |
| Май | 10,0 | Ноябрь | -2,9 |
| Июнь | 15,0 | Декабрь | -7,9 |
Опираясь на вышеупомянутую формулу, необходимо сложить все минусовые температуры. Число М равняется 38,5. При извлечении квадратного корня получилось 6,2. Почва в этом регионе – суглинки и глина, поэтому коэффициент равен 0,23. Путем перемножения двух чисел находят нормативную глубину промерзания грунта в Вологде. Она равна 1,43 метра. Если в какой-то части области встретятся песчаные почвы с песком крупной фракции, итог будет иным: 6,2 * 0,3 = 1,86 м.
Правильное и неправильное заложение основания относительно уровня промерзания грунта
По мере укрупнения фракции грунта возрастает глубина его промерзания. А глинистые почвы еще зависят от степени пучинистости, потому что большое число влаги в слоях земли приводит к повышению показателя морозного пучения. Здесь срабатывает закон физики – при замерзании молекулы воды расширяются.
Как обезопасить колодец
Чтобы обезопасить колодец от возможных проблем при промерзании грунты и пучения почвы, выход из положения — усиление конструкции шахты.
- С помощью фрагментального скобирования бетонных колец;
- Монтаж металлических пластин по всей высоте шахты;
- Утепление шахты до уровня промерзания.
Если у вас сделана подводка воды из колодца, трубы необходимо расположить ниже промерзания.
Колебания влажности грунта
Промерзание и оттаивание грунта связаны с движением грунтовых вод. Горизонт грунтовых вод, несколько повышенный осенью, зимой понижается, а при начале таяния резко повышается. Грунтовые воды могут соприкасаться с нижней поверхностью мерзлого грунта и благодаря своей сравнительно высокой температуре (4—6°) значительно ускорять его оттаивание.
После кратковременного весеннего поднятия уровень грунтовых вод падает, и оттаивание опять несколько замедляется.
В течение всего осенне-зимнего периода происходит перемещение влаги между зонами мерзлого и талого грунта всегда по направлению от теплых к холодным его слоям, обусловливаемое целым рядом физических явлений
Установка скоб и анкеров
Чтобы обеспечить стволу источника воды стабильность, прочность, предотвратить смещение колодезных колец и не допустить образования вертикальных разрывов, проводится скобирование, то есть жесткое сочленение стыков ЖБИ анкерами и металлическими скобами. Скрепление конструкции осуществляется также, как при строительстве, так и у действующих источников (в качестве одного из этапов профилактических, ремонтных работ).
Фиксация может быть произведена двумя способами — установкой колец с замком и скоб. Замковые кольца способны противостоять боковому давлению грунтов, но не решают проблемы вертикальных разрывов. Без скобирования некоторые кольца во время подвижки грунта могут сместиться, в результате чего происходит искривление шахты.
Как проводится скрепление колец?
Для установки используется по 2-4 скобы на каждый стык (количество зависит от места монтажа). Перед монтажом на соседних кольцах (недалеко от шва) перфоратором проделываются отверстия нужного размера, в которые и устанавливаются скобы или анкера, закрепляемые мощными болтами. В итоге «держатель» связывает верх нижнего кольца и низ верхнего.
Особенности качественного скрепления:
- Желательно скобировать всю шахту, независимо от типа грунта для достижения наилучшей стабильности конструкции;
- Скрепление лишь 2-3 верхних стыков не допускается, если колодец стоит на плывуне, песчаных грунтах, а также в местности, где выпадают обильные осадки; во всех этих случаях нужно полностью скобировать шахту;
- Работы по скреплению проводятся с применением специального инструмента, с соблюдением правил безопасности, поэтому не стоит спускаться в шахту без необходимого оборудования и при отсутствии навыков проведения ремонтных работ в колодце.
Утепление шахты и водопровода
Утепление колодца — процесс обустройства для сохранения тепла внутри резервуара. Подробнее о технологию утепления шахты, так же ознакомьтесь для чего нужно утеплять шахту.
Если утеплить шахту можно уже после эксплуатации источника, то водопровод из колодца и трубы, нужно до подводки воды.
Траншея копается ниже уровня промерзания с запасом в 20-30 сантиметров, а качестве страховки используется технология греющего кабеля. Вокруг трубы или внутри ее протягивают кабель на который подается тепло, это тепло помогает поддерживать постоянную температуру в системе водопровода.
