Особенности и последствия возникновения плывуна

Особенности и последствия возникновения плывуна очень важны при застройке и другом использовании различных участков. Важно понимать не только то, почему так называют грунт — плывун, но и то, почему его нельзя трогать в ряде случаев. Необходимо проанализировать все причины и последствия, главные способы борьбы с истинным плывуном.

Плывуном называют грунт, который может при определенном механическом воздействии приобретать более жидкую консистенцию. То же самое может происходить и при обнажении такого пласта при проходке котлованов и других разработок. Обычно плывуны состоят из песка и/или близких к нему по структуре и свойствам веществ. Есть и другое определение: плывун — это находящийся посреди грунтовой толщи специфический герметичный объем, в котором сжаты вышележащими слоями увлажненные пески мелкой и пылеватой фракции. Толщина таких образований может составлять 2-10 м.

Причины образования плывунов выяснены пока только в общих чертах. Так, уже давно понятно, что они образуются из-за повышенной влажности и специфической структуры земных пластов. Но подробный механизм появления и развития таких «сюрпризов» еще не описан. Повседневная практика людей показала, что плывуны:

• встречаются главным образом в болотистых местностях;
• отличаются продолговатой формой;
• могут перемещаться лишь по вертикали, но не по горизонтали.

В такие геологические структуры вовлекаются не только пески, но и другие вещества, отличающиеся рыхлостью и содержащие много пор. Речь идет, прежде всего, о суглинках и супесях. Другие породы если и присутствуют в плывунах, то только в очень ограниченном объеме, в виде отдельных частиц, и «погоды не делают». Но такие образования очень интересны не только для геологов и других специалистов, это становится понятным при знакомстве с конкретными их типами.

Пласты грунта с такими свойствами, пока они не открыты вследствие человеческой деятельности или природных процессов, могут существовать спокойно веками и даже тысячелетиями. Во всяком случае геологи и другие специалисты не сомневаются, что такое вполне возможно. Потому наткнуться на плывун можно даже там, где нет никаких подозрительных признаков, проявлений на поверхности. Основные способствующие появлению проблемных мест моменты:

• излишняя увлажненность местности;
• близость водоносных пластов к поверхности;
• похожие на линзу водяные горизонты;
• слои проницаемых для воды пород, сменяемые непроницаемыми для нее (упор в глину, суглинок или коренную породу не даст уходить воде свободно);
• невозможность «разгрузить» водоносный горизонт.

Раассмотрим более подробно особенности.

Такой вид плывуна включает не только песок, но и глинистые частички, они как будто склеивают песчаную массу. Плывун движется внутри водоносных слоев. Истинные плывуны могут быть очень опасны для прокладки колодцев и другой хозяйственной деятельности. Это мелкозернистый песчаный слой или пласт супеси, включающий массу жидкости.

Истинный плывун может поглощать воду, поскольку отличается гидрофильными характеристиками и плохо отфильтровывает ее. Коллоидные частицы, что весьма интересно, образуются во многом за счет микроорганизмов. Когда вскрывают подобный пласт, начинается выход твердого вещества и воды в свободные пространства. Это выражается как раз в заполнении движущейся массой колодцев, скважин, котлованов, отверстий под сваи. Потому и говорят, что истинный плывун нельзя трогать.

Он становится активен даже при малом градиенте напора. Суточный коэффициент фильтрации обычно не превышает 50 см. Как только твердая фракция высохнет, она становится крепкой, как будто сделанной из цемента. Только что открытый в земле плывун отличается затхлым, резко неприятным запахом (который трудно спутать с чем-то еще). Настоящие плывунные породы, замерзая, существенно наращивают свой объем, итогом чего становится появление вспучивающихся в определенные сезоны бугров.

Но подземный плывун не всегда относится к истинному типу. Еще бывают на глубине псевдоплывуны, которые образованы одним только мелкозернистым песком. Такие породы отлично принимают воду и так же быстро избавляются от нее. Причина проста: внутреннее давление в пласте выше атмосферного, и жидкость химически или физически ничем не связана. Когда вскрыт ложный плывун, смесь песка и воды крайне быстро распространяется по всему объему выработки.

Однако опасность сравнительно невелика. Стоит только упасть давлению внутри пласта, твердое вещество перестанет выбрасываться наружу. Ложные плывуны находятся в текучем состоянии лишь при существенном гидравлическом напоре. Как только масса высохнет, она перестает отличаться от простого рыхлого песка. Потому если на участке находится не истинный, а ложный плывун, это очень хорошо.

Сразу стоит указать, что плывуны действительно опасны как при строительстве, так и при последующей эксплуатации построенных зданий. На них невозможно толком соорудить даже простой забор без риска, что тот упадет. Хуже всего то, что даже песчаный вид поверхности участка не дает гарантии, что внизу нет плывуна.

Наиболее серьезны такие риски:

• изменение природного гидрогеологического режима местности, понижение уровня воды в колодце или сокращение дебета скважины;
• повышенное засорение подземных вод (вплоть до того, что «вода из колодца хрустит на зубах»);
• ослабление несущей способности расположенных выше плывуна слоев грунта;
• неоднородная просадка и резкое изменение рельефа;
• крен построек;
• появление трещин в фундаментах и цоколях;
• деформация проемов окон и дверей;
• непригодность домов для жизни, вплоть до полного ухода под землю;
• разрыв водопровода и отопительных сетей, канализационных и газовых магистралей, технологических трубопроводов;
• разрушение ЛЭП и иной инфраструктуры, шоссе и железных дорог;
• появление оползней различной величины;
• механический снос деревьев, кустов и травянистых участков, высыхание растительности на корню из-за резкой перемены водного режима;
• заполнение плывунами колодцев и скважин, тоннелей, шахт, метрополитена и других подземных объектов.

Очевидно поэтому, что плывун — грозный противник даже для современных людей. Особенно велики риски при прорыве влажного грунта в тоннели и подземные выработки. Они могут оказаться надолго парализованными. Устранение завалов требует много времени, средств и сил. Оползни, ущерб для надземного строительства и сельского хозяйства, экологический вред, впрочем, нисколько не лучше — и надо четко понимать, как со всем этим бороться.

Увы, при строительстве домов и иной хозяйственной деятельности заблаговременно определить присутствие плывуна практически невозможно. У него нет внешних проявлений на поверхности земли, и даже опытнейшие профессионалы, даже какие-либо приборы тут не помогут. Обнаружение плывунов происходит только в процессе самого строительства. Если такой «подарок» находится вблизи от места земляных работ, стенки котлована «ползут», разрушаются. Иной раз все выглядит еще хуже — котлован почти моментально наполняется изливающейся грунтовой массой; отыскать плывун в глубине почвы заранее помогают лишь инженерно-геологические работы.

Радикальной мерой противодействия плывунам является их осушение. Если породы очень проницаемы для воды (индекс проницаемости 1 м за сутки), придется пробурить одну или несколько скважин, из которых можно откачать перемешанную с песком воду вибрационными насосами. Если водопроницаемость ниже 1 м за сутки, для откачки воды применяют забивные и опускные фильтры. Очень слабо проницаемые (0,2 м и менее за сутки) плывуны вынуждают использовать иглофильтры.

Иногда применяют в особенно сложных случаях еще электрический дренаж. Он обеспечит осушение даже слабо фильтрующихся грунтов. Также можно делать различные шпунтовые ограждения (изолирующие плывун механически). При проходке горных выработок и туннелей используют опускные колодцы, то есть трубы крупного диаметра. Сейчас для их закладки применяют строительные вибрационные машины. Однако шпунты из любых материалов могут быть погружены только на 10-25 м, не глубже.

Кроме того, забивать шпунты невозможно, если над плывуном расположена галечная порода, либо под ним находится галечно-валунное отложение. Остановить плывун внутри колодца весьма сложно. Его можно зато обойти ударно-канатным бурением. Правда, такой метод осложняет монтаж дна обсадной колонны. Другими выходами окажутся использование абиссинской методики и максимально плотное сжатие колец (через них вода не должна проникать вообще).

Убрать плывуны перед капитальным строительством или в процессе его могут только опытные специалисты. И все равно эта работа окажется очень трудоемкой, потребует использования современной техники. В частном строительстве профессиональные методики используют очень редко. Но все же есть способы, позволяющие обезопасить себя от нестабильности грунтов:

• строительство домов на сваях;
• строительство на плитах;
• обустройство ленточного фундамента;
• укрепление и стабилизация вышележащих пластов (засыпка подушки толщиной минимум 0,3 м);
• создание максимально широкой отмостки вокруг готового здания.