Воздействие сил морозного пучения на фундамент
Силы морозного пучения действуют не только на основание фундамента, но и на его боковые стенки, ведь грунт увеличивается в объеме не только под основанием фундамента, но и вокруг него. Грунт, находящийся вокруг фундамента, зимой примерзает к его стенкам и при движении тянет его за собой. Таким образом, всю силу пучения можно разложить на две составляющие: одна действует на основание (нормальная составляющая), вторая на стенки (касательная составляющая). Чем глубже закладывается фундамент, тем меньше сила пучения, которая действует на основание фундамента. Но вместе с тем боковая поверхность увеличивается и с ней увеличивается суммарная касательная сила, действующая на стенки фундамента. Воздействие касательного пучения может быть очень значительным – до 5-7 т на квадратный метр. Этого хватит, чтобы выдавить из грунта глубоко заглубленный фундамент, на котором возведен легкий каркасный дом, вес которого не способен уравновесить действие пучения. Поэтому заглубление фундамента на глубину ниже глубины промерзания совсем не гарантирует его устойчивость к пучению. Например, столбчатый фундамент деревянного каркасного дома, заглубленный на два метра, будет выталкиваться вверх касательными силами морозного пучения, основания столбиков фундамента будут отрываться от слоя грунта, на который они опирались, грунт будет сыпаться в образовавшийся зазор и заполнит его. Весной, когда земля оттает, столбику некуда будет опускаться, он так и останется в «приподнятом» состоянии, а на следующий год история повторится.
- Существует две крайности:
- Глубоко заглубленный фундамент: на его основание не действуют силы пучения, зато на его боковую стенку их воздействие максимально. Заглубленные фундаменты применяются для строительства кирпичных, каменных и бетонных домов, вес которых должен уравновесить действие касательных сил пучения.
- Мелко заглубленный фундамент: на его основание силы пучения действуют в полной мере, но зато минимально их касательное воздействие на боковые стенки. Такие фундаменты применяются для строительства каркасных, щитовых и деревянных домов.
График зависимости силы пучения от глубины заложения фундамента
На рисунке показана зависимость величины сил пучения от глубины заложения фундамента. Из него видно, что максимальной силе пучения будет подвержен фундамент, заложенный на глубину около 0,5 м – поэтому это наименее подходящая глубина.
Меры борьбы с пучением и предохранение грунта
Эффективным способом преодоления негативного воздействия сил морозного пучения считается создание тяжелого фундамента, устанавливаемого на достаточную глубину — ниже уровня промерзания
Причем этот уровень в разных регионах может значительно различаться, поэтому при проектировании строительства важно знать специфику местного климата
СНиП рекомендуют принимать во внимание уровень промерзания для всех регионов. По строительным правилам, глубина заложения фундамента должна быть ниже глубины промерзания грунта, поэтому ниже будут приведены данные для близлежащих регионов:. — уровень промерзания в Москве и Московской области составляет 120 см;
— уровень промерзания в Москве и Московской области составляет 120 см;
— для Красноярска и Красноярского края уровень промерзания составляет 210 см, а если это пески средней и большой крупности, тогда до 230 см.
— для Иркутска и Иркутской области эта величина составляет 250 см.
— для Омска — 220 см.
— для Республики Бурятия уровень промерзания составляет 250 см.
— для Забайкальского края 220-260 см.
Одного лишь большого заглубления фундамента в грунт недостаточно. Дело в том, что силы пучения действуют не только вертикально, но и по касательной.
Происходит это следующим образом: грунт примерзает к внешним стенкам фундамента и, тем самым, давит на него, провоцируя деформацию. Сила давления достигает 5-7 тонн на 1 м2. Вот почему основание здания должно быть тяжелым и прочным: его заливают бетоном, а внутри устраивают армирующий каркас.
Типы
Что такое пучинистый и не пучинистый грунт — вопрос, ответ на который можно дать, если понимать, за счет чего внутри почвы происходят такие процессы. Все дело в том, что распирание (пучение) происходит за счет замерзших внутри почвы капель воды. А значит, она должна эти капли в себе задерживать.
Поэтому основные свойства грунта, которые приводят к пучению, это капиллярная активность и способность фильтровать воду. Если почва рыхлая, к примеру, с большим содержанием песка, то вода через нее легко проходит в нижние водные горизонты, не задерживаясь. Такие грунты не относятся к категории пучинистых.
А вот те типы почв, в которых вода задерживается, относятся к категории «пучащие». Это глина, суглинок и супеси. Но тут есть момент, связанный с капиллярной активность. У песчаных типов она ниже, потому что песок втягивает в себя атмосферные осадки на глубину 30 — 40 см. При этом глиняные типы постепенно всасывают влагу на глубину до 1,5 м. Поэтому в первом случае можно обойтись отмостками вокруг фундамента с шириною 1 м, во втором величину придется увеличить до 1,5 — 2,0 м. Это к вопросу, как бороться с пучинистостью.
При высоком уровне расположения грунтовых вод, даже непучинистые почвы могут дать расширение. Поэтому к вспучиванию грунта надо относиться с точки зрения наличия или отсутствие факторов, которые приводят к такому свойству земли. Сюда же можно добавить и расположение дома. Если он возводится на участке с уклоном, то велика вероятность, что такой рельеф приведет к пучению некоторых отрезков, особенно расположенных внизу.
Не забываем и о регионе, где строится дом. Если это юг, где уровень промерзания почвы невелик, то можно о пучении не говорить. Даже глиняные основы, покрытые стандартной отмосткой, легко противостоят низким температурам зимой. На севере это выражается ярче. В некоторых северных регионах земля промерзает до 2 — 2,5 м, а значит, пучение грунта имеет место быть в независимости от типа почвы.
Способы снижения морозного пучения фундаментов.
В настоящее время известны следующие способы снижения морозного пучения фундаментов.
- Замена пучинистого грунта в основании фундамента на непучинистый. Этот способ достаточно эффективен, но нецелесообразен по экономическим соображениям, поскольку связан с большим объемом земляных работ. Кроме того, он осуществим только при строительстве сооружения, но не после его возведения.
- Снижение обводненности промерзающего массива грунта в основании фундамента. Этот способ достаточно эффективен, но требует проведения дорогостоящих работ по устройству дренажной системы для отвода поверхностных и грунтовых вод.
- Увеличение глубины заложения свайных фундаментов с целью усиления защемления свай в грунте ниже глубины сезонного промерзания. Этот способ недостаточно эффективен, так как не обеспечивает достаточную величину удерживающих сил, а также нетехнологичен и неэкономичен.
- Применение обмазок и покрытий фундаментов, предотвращающих их смерзание с грунтом. Практика показывает, что полезное действие их является временным и ненадежным, так как многократное замерзание и оттаивание пучинистого грунта, контактирующего с обмазками, вызывает быструю потерю свойств смазочного материала.
- Замедление процесса промерзания грунтов в контактной зоне путем их засоления. Этот способ достаточно эффективен, но обладает кратковременностью положительного действия из-за быстрого опреснения под действием грунтовых и поверхностных вод .
Приложение А (рекомендуемое). Форма журнала испытаний грунта для определения степени пучинистости
Приложение А (рекомендуемое)
| Объект | ||
| Номер выработки | ||
| Глубина отбора образца | Дата отбора | |
| Лабораторный номер образца | ||
| Наименование грунта | ||
| Строение грунта | ||
| Условия проведения испытаний | ||
| Диаметр образца d | Высота образца h | |
| Площадь образца A | Влажность образца | |
| Плотность образца | ||
| Дата испы- тания | Время отсчета, ч | Вертикальная нагрузка | Вертикальная деформация пучения hf, мм | Толщина промерзшего слоя di, мм | Относительная деформация пучения εfh, д.е. | Степень пучинис- тости | |
| Нагрузка на рычаг F, МН, или показание динамометра | Давление в образце Fn/A, МПа | ||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
| n- отношение плеч рычага. |
| Руководитель лаборатории |
| подпись, фамилия, инициалы |
| Ответственный исполнитель |
| должность, подпись, фамилия, инициалы |
Фактор морозного пучения
Морозным пучением грунта называют одно из свойств, которое определяет степень деформации этого грунта при замерзании и оттаивании. Чем больше воды в слоях почвы, тем глубже она промерзает.
Фото. Последствия морозного пучения грунта и неграмотно устроенного основания
Самое большое морозное пучение у пылеватых и глинистых грунтов, их объем может сильно увеличиваться в размере – до 10% от первоначального параметра. Ниже показатель морозного пучения на песчаных почвах, а на каменистых и скалистых – практически всегда отсутствует. И еще есть одна зависимость – чем больше месяцев с минусовыми температурами в течение года, тем глубже промерзает грунт этой местности.
Глубина промерзания грунта СНиП для многих городов России собрана в ниже представленной таблице.
Таблица «Нормативное значение глубины, на которую промерзает грунт по СНиП, см»
| Город | М | √М | Глубина промерзания грунта по СНиП, м | ||
| суглинки и глины | песок мелкий, супесь | песок крупный, гравелистый | |||
| Архангельск | 46,1 | 6,79 | 1,56 | 1,90 | 2,04 |
| Вологда | 38,5 | 6,20 | 1,43 | 1,74 | 1,86 |
| Екатеринбург | 46,3 | 6,80 | 1,57 | 1,91 | 2,04 |
| Казань | 38,9 | 6,24 | 1,43 | 1,75 | 1,87 |
| Курск | 21,3 | 4,62 | 1,06 | 1,29 | 1,38 |
| Москва | 22,9 | 4,79 | 1,10 | 1,34 | 1,44 |
| Нижний Новгород | 39,6 | 6,29 | 1,45 | 1,76 | 1,89 |
| Новосибирск | 63,3 | 7,96 | 1,83 | 2,23 | 2,39 |
| Орел | 23,0 | 4,80 | 1,10 | 1,34 | 1,44 |
| Омск | 1,80 | 2,20 | 2,40-2,70 | ||
| Пермь | 47,6 | 6,90 | 1,59 | 1,93 | 2,07 |
| Псков | 17,9 | 4,23 | 0,97 | 1,18 | 1,27 |
| Ростов-на-Дону | 8,2 | 2,86 | 0,66 | 0,80 | 0,86 |
| Рязань | 34,9 | 5,91 | 1,36 | 1,65 | 1,77 |
| Самара | 44,9 | 6,70 | 1,54 | 1,88 | 2,01 |
| Санкт-Петербург | 18,3 | 4,28 | 0,98 | 1,20 | 1,28 |
| Саратов | 26,6 | 5,16 | 1,19 | 1,44 | 1,55 |
| Сургут | 93,3 | 9,66 | 2,22 | 2,70 | 2,90 |
| Тюмень | 56,5 | 7,52 | 1,73 | 2,10 | 2,25 |
| Челябинск | 56,6 | 7,52 | 1,73 | 2,11 | 2,26 |
| Ярославль | 38,5 | 6,20 | 1,43 | 1,74 | 1,86 |
Стоит отметить, что фактическая глубина отличается от номинального значения промерзания грунта. Дело в том, что при составлении СНиП учитывались самые плохие погодные условия с отсутствием снежного покрова. Указанные в таблице значения являются максимальными. Теплоизоляторы лед и снег защищают поверхность земли, препятствуют ее сильному промерзанию вглубь.
Грунт под фундаментом дома промерзает также не так глубоко, потому что отопление в холодные месяцы частично согревает верхние слои земли. Поэтому, реальная глубина промерзания грунта ниже нормативной от 20 до 40%.
Можно сократить глубину, на которую данная почва промерзает зимой. Для этого поверхность по периметру фундамента на 1,5-2,5 метра дополнительно утепляют. Это позволяет устраивать мелкозаглубленное ленточное основание, требующее для своего строительства более скромных вложений.
Чем отличаются пучинистые и непучинистые основания
Согласно ГОСТ 25100-2011 существует 5 групп грунтов, которые отличаются по уровню пучения:
- Чрезмерно пучинистые (уровень расширения грунта составляет более 12%);
- Сильнопучинистые – 12%;
- Среднепучинистые – порядка 8%;
- Слабопучинистые – около 4%;
- Непучинистые – менее 4%.
Последняя категория считается условной, так как почвы, в которой не содержится воды, практически нет в природе. К таким основаниям можно отнести только гранит и крупнообломочные породы, но в наших условиях такие грунты встречаются крайне редко.
Говоря о том, что такое пучинистый грунт и как его определить, стоит учитывать его состав и УГВ.
Виды и особенности глинистых грунтов
Ни одна, даже самая незначительная постройка не ставится прямо на землю – ей нужен фундамент. Его главное предназначение – обеспечить устойчивость строения, его стационарное положение. Не выполнив это условие, нельзя рассчитывать на то, что дом, гараж или баня простоят долго. Неравномерные подвижки обязательно приведут к появлению трещин, разломов, напряжений в узлах крепления, провалов. И даже если дом не развалится, он со временем станет непригодным для жилья.
Риск получить такой результат особенно высок при выборе неподходящего фундамента на сложных грунтах, к которым относятся глинистые почвы. Виной всему их состав и связанные с ним свойства.
Любая крупная стройка должна начинаться с анализа грунтаИсточник magmageo.ru
Обойтись без привязанного к участку проекта можно только при возведении второстепенных построек, таких как хозблок или беседка. Тем более, что к моменту их строительства основные строения уже бывают готовы, а выполненные земляные работы позволяют судить о возможных рисках. Для капитальных зданий проект со всеми расчетами необходим. Особенно на пучинистых грунтах.
Чтобы понять, какой фундамент лучше для глинистой почвы, нужно знать о её свойствах.
Существует такое понятие, как морозное пучение грунта. Если говорить простым языком, это значит, что он насыщается водой и удерживает её, а в период сильных морозов эта вода замерзает, увеличиваясь в объеме. Соответственно, более объемным становится и грунт, поэтому его начинает выпучивать вверх вместе со всеми находящимися в нем конструкциями.
Легко себе представить, что произойдет с домом, если фундамент под ним будет двигаться, да ещё и неравномерно.
Силы пучения легко выдавливают из земли даже тяжелые конструкцииИсточник eurolos.pro
Глинистые почвы как раз и обладают способностью удерживать в себе воду. Они состоят из мелких пластинчатых частиц, непроницаемых для влаги, которая и задерживается между ними. С другой стороны, большие объемы воды способны размывать глину и переносить её своим потоком, что приводит к обнажению элементов фундамента и его промерзанию.
Однако процентное содержание таких частичек в грунте может быть разным не только в одной местности, но и на соседних участках. И от этого во многом зависят его характеристики и то, какой фундамент делать на глинистой почве:
- Содержание глины менее 5% не влияет на проницаемость грунта. Такие почвы называются песчаными. Они отлично пропускают воду, а под действием нагрузки уплотняются, поэтому на них можно возводить любое основание.
- 5-10% глины в песке – это супесь, которая в сухом состоянии также является надежным основанием для фундамента и мало подвержена пучению. Но при насыщении водой становится текучей и может перемещаться с её потоком. Такой грунт называют плывуном, он образуется при высоком стоянии грунтовых вод. Строить на нем нежелательно, но если другого выхода нет, используют свайный фундамент.
Свайный фундамент на плывунеИсточник stroyfora.ru
Суглинки бывают легкими, средними и тяжелыми в зависимости от процентного содержания глины в песке (от 10 до 50%). Какой фундамент лучше на суглинистой почве, чрезвычайно подверженной морозному пучению, зависит от её однородности, плотности, отметки промерзания, уровня залегания пласта, его толщины и уровня подземных вод. Если он высокий, аварийное проседание здания на мелкозаглубленном ленточном фундаменте неизбежно. Если же водоносные слои расположены гораздо ниже точки промерзания, пучение будет не столь выраженным. Но нужно учитывать и такие факторы, как уровень выпадения осадков, близость природного водоема и многие другие.
Природа сил пучения
Морозное пучение – это увеличение объема грунта при отрицательных температурах, то есть зимой. Происходит это из-за того, что влага, содержащаяся в грунте, при замерзании увеличивается в объеме.
Плотность воды составляет 1000 кг/м3, плотность льда 916 кг/м3, это значит, что при одинаковой массе лед будет занимать больший объем, нежели вода примерно на 9%. Зимой вода, содержащаяся в грунте, превращается в лед, увеличиваясь в объеме, и тем самым создает давление на грунт. Под действием этого давления грунт начинает двигаться. Это давление не может продавить глубоко залегающие нижние плотные слои грунта поэтому выдавливает грунт вверх, а вместе с ним и фундамент дома.
Больше всего морозному пучению подвержены глинистые грунты (объем грунта может увеличиваться на 10-15%, то есть при глубине промерзания 1,5 м – на 15-20 см). Песчаные грунты подвержены пучению гораздо меньше; каменистые и скальные – практически не подвержены. Разница в том, что глина не пропускает сквозь себя воду, поэтому грунты содержащие глину накапливают в себе влагу. А между частицами песка или гравия вода просачивается и уходит в нижележащие слои, а та влага, которая и содержится в песчаном грунте распределяется в нем равномерно, поэтому пучение такого грунта происходит равномерно, что уже не так опасно для фундамента дома.
Зимой сила пучения достаточно велика, чтобы поднять фундамент вместе с домом, при этом нет никакой гарантии, что приподнятый дом весной вернется в исходное положение. Это было бы не так страшно, если бы дом поднимался и опускался равномерно, но это не так. В результате в доме возникают перекосы стен, дверных проемов и окон. В наибольшей степени это относится к каркасным или щитовым домам, в меньшей степени к домам сложенным из бруса, так как они сами по себе представляют жесткую конструкцию. Стены кирпичного дома при пучении могут потрескаться из-за того, что фундамент поднимается неравномерно — с одной стороны больше, с другой меньше. Например, под отапливаемым домом земля не промерзает, и часть фундамента под внутренними стенами дома не испытывает действия пучения, в то время как вокруг дома за внешними стенами фундамента промерзание есть. Осенью с северной стороны дома земля начинает промерзать быстрее, чем с южной: с одной стороны дома есть пучение, с другой — нет.
Факторы, способствующие пучению грунта
Основные факторы влияющие на процесс расширения грунта:
Насыщенность водой. Чем выше уровень грунтовых вод на участке, тем более сильно проявляет себя пучение. Необходимо понижать уровень грунтовых вод если это возможно. Количество осадков. Глубина залегания подземных вод. Температура и длительность заморозков
Важно учитывать глубину промерзания грунта, которая во всех регионах разная. Влажность воздуха
Рельеф участка. Тип грунта на участке. Это немаловажный фактор, так как сила морозного давления зависит от состава почвы и ее способности удерживать влагу.
Таблица: Глубина заложения фундамента с учетом видов грунта.
| Виды грунтов | Расстояние от поверхности планировки до уровня грунтовых вод в период промерзания | Глубина заложения фундамента от поверхности планировки |
| Скальные и крупнообломочные грунты, а также пески гравелистые, крупные и средней крупности | Любое | Не зависит от расчетной глубины промерзания |
| Пески мелкие и пылеватые, а также супеси мелкой консистенции | Превышает расчетную глубину промерзания на два метра и более | |
| Пески мелкие и пылеватые, а также супеси независимо от их консистенции | Менее расчетной глубины промерзания или превышает ее менее чем на два метра | Не менее расчетной глубины промерзания |
| Супеси пластичной и текучей консистенции | Любое | |
| Суглинки и глины с твердой консистенцией | Превышает расчетную глубину промерзания на два метра и более | Не зависит от расчетной глубиныпромерзания |
| Суглинки и глины мягкопластичной консистенции | Может назначаться менее расчетной глубины промерзания при условии защиты грунтов основания от увлажнения поверхностными водами, а также от промерзания в период строительства и эксплуатации | |
| Суглинки и глины текучепластичной и текучей консистенции | Любое | Не менее расчетной глубины промерзания |
| Суглинки и глины независимо от их консистенции | Менее расчетной глубины промерзания или превышает ее менее чем на два метра |
Морозное пучение в разных видах грунта
Пучение грунта — явление физическое, возникающее в холодное время года, при минусовых температурах. Оно особенно опасно в водонасыщенных почвах, содержащих большой объем влаги. Чем больше воды, тем сильнее проявляется расширение и тем выше поднимается грунт. При потеплении лед превращается обратно в воду и грунт оседает. Но, поскольку грунтовая масса редко бывает однородной, то и подъем-оседание грунта происходит неравномерно. Силы давления по-разному воздействуют на части фундамента, отчего происходят деформации.
Не всегда морозное пучение заметно и разрушительно. В пористых грунтах негативное влияние нивелируется тем, что силы давления распространяются в горизонтальном направлении. Оттого воздействие на фундамент бывает минимальным. В сильно пористых почвах пучение и вовсе отсутствует — в том случае, если вода свободно уходит вглубь ниже уровня промерзания.
Глинистые грунты, как правило, сильно насыщены влагой. Вода в них распределена неравномерно, особенно если глина перемежается с песчаными и другими прослойками. В подобных условиях пучение наверняка способно оказать вред строительному сооружению, если его фундамент недостаточно мощный и глубокий.
Как бороться с силами пучения?
Для защиты от морозного пучения существует несколько способов: замена грунта на непучинистый, удаление влаги из грунта, утепление грунта. Замена грунта на непучинистый (т.е. на песчаный) возможна при заложении фундамента. Под его основание укладывают подушку из утрамбованного песка высотой около 30 см и шириной на 20 см больше, чем ширина фундамента. Смысл этой подушки в том, чтобы, во-первых, равномернее распределить нагрузку от фундамента, во-вторых, уменьшить действие нормальной составляющей сил пучения на мелкозаглубленный фундамент. Здесь надо понимать, что песчаная подушка снижает действие пучения не за счет того, что песок непучинистый грунт, а за счет уменьшения слоя пучинистого грунта. Если при глубине промерзания 1,5 м укладывать фундамент на глубину 1 м, то слой пучинистого грунта составит 50 см а его возможное увеличение до 5 см. Если под тот же фундамент делать песчаную подушку 30 см, то слой пучинистого грунта составит уже не 50 см а 30 см, и его возможное увеличение будет не больше 3 см. Непучинистый грунт также рекомендуется использовать для обратной засыпки после того, как фундамент залит и опалубка с него снята. Так в непосредственном контакте с фундаментом будет находиться непучинистый грунт, не содержащий влаги, который не будет примерзать к его стенкам. Со временем (через несколько лет) песок в обратной засыпке и в подушке может заилиться: частички глины из окружающего грунта будут попадать в него, и он потеряет свои непучинистые свойства. Для защиты от заиливания песчаную подушку и обратную засыпку нужно отделить от остального грунта пленкой или фильтрующей тканью.
Другая мера по борьбе против пучения — это удаление влаги, в свою очередь эту меру можно разделить на две составляющих — защита от попадания влаги с атмосферными осадками и удаление уже имеющейся влаги. Чтобы оградить грунт вокруг фундамента от осадков в виде дождя и тающего снега по всему периметру дома нужно делать отмостку. Ее ширина должна быть больше ширины обратной засыпки, чтобы вода отводилась подальше от фундамента.
Утепление грунта вокруг дома позволяет уменьшить или вообще исключить промерзание земли. Благодаря утеплению грунта становится возможно строительство мелкозаглубленных фундаментов за счет искусственного уменьшения глубины промерзания. Однако это возможно только в областях, где среднегодовая температура положительная. Ширина полосы утеплителя должна соответствовать глубине промерзания: если земля промерзает на 1,5 м, то утеплять надо вокруг дома полосу шириной 1,5 м. Толщина утеплителя зависит от его теплоизоляционных свойств и от климатических условий.
Еще одна мера по защите фундамента от морозного пучения, применяемая при строительстве любых видов фундаментов, — это сделать его поверхность более гладкой. Сам по себе бетон — пористый материал, и с его поверхностью грунт хорошо смерзается и при пучении сильно воздействует на него. Самый простой способ устранить это — прокладывать рубероид между поверхностью фундамента и грунтом. Рубероид более гладкий материал, и движущийся грунт будет по нему скользить, и касательная составляющая силы пучения значительно снижается.
Читайте так же:
Промерзание грунта приводит к его пучению и негативному воздействию на фундамент здания. Глубина промерзания зависит от типа грунта и климатических условий.
В этой статье рассмотрены основные типы грунтов — скальный, крупнообломочный, песчаный и глинистый, каждый из которых имеет свои свойства и отличительные признаки.
Пучинистый грунт – это такой грунт, который подвержен морозному пучению, при промерзании он значительно увеличивается в объеме. Силы пучения достаточно велики и способны поднимать целые здания, поэтому закладывать фундамент на пучинистом грунте без принятия мер против пучения нельзя.
Несущая способность грунтов – это его основанная характеристика, которую необходимо знать при строительстве дома, она показывает какую нагрузку может выдержать единица площади грунта. Несущая способность определяет, какой должна быть опорная площадь фундамента дома: чем хуже способность грунта выдерживать нагрузку, тем больше должна быть площадь фундамента.
Грунтовые воды – это первый от поверхности земли подземный водоносный слой, который залегает выше первого водоупорного слоя. Они оказывают негативное воздействие на свойства грунта и фундаменты домов, уровень грунтовых вод необходимо знать и учитывать при заложении фундамента.
Свойства пучинистых грунтов и их классификация
Пучинистые грунты — проблема номер один для строителей. Зимой, когда приходят холода, они увеличиваются в размерах, сжимая фундаменты и приподнимая их. Вследствие чего, на конструкции последних появляются трещины. Борются с этим явления по — разному, но чтобы начать борьбу, нужно понять, что это такое.
Что такое пучинистый и не пучинистый грунт — вопрос, ответ на который можно дать, если понимать, за счет чего внутри почвы происходят такие процессы. Все дело в том, что распирание (пучение) происходит за счет замерзших внутри почвы капель воды. А значит, она должна эти капли в себе задерживать.
Поэтому основные свойства грунта, которые приводят к пучению, это капиллярная активность и способность фильтровать воду. Если почва рыхлая, к примеру, с большим содержанием песка, то вода через нее легко проходит в нижние водные горизонты, не задерживаясь. Такие грунты не относятся к категории пучинистых.
А вот те типы почв, в которых вода задерживается, относятся к категории «пучащие». Это глина, суглинок и супеси. Но тут есть момент, связанный с капиллярной активность. У песчаных типов она ниже, потому что песок втягивает в себя атмосферные осадки на глубину 30 — 40 см. При этом глиняные типы постепенно всасывают влагу на глубину до 1,5 м. Поэтому в первом случае можно обойтись отмостками вокруг фундамента с шириною 1 м, во втором величину придется увеличить до 1,5 — 2,0 м. Это к вопросу, как бороться с пучинистостью.
При высоком уровне расположения грунтовых вод, даже непучинистые почвы могут дать расширение. Поэтому к вспучиванию грунта надо относиться с точки зрения наличия или отсутствие факторов, которые приводят к такому свойству земли. Сюда же можно добавить и расположение дома. Если он возводится на участке с уклоном, то велика вероятность, что такой рельеф приведет к пучению некоторых отрезков, особенно расположенных внизу.
Не забываем и о регионе, где строится дом. Если это юг, где уровень промерзания почвы невелик, то можно о пучении не говорить. Даже глиняные основы, покрытые стандартной отмосткой, легко противостоят низким температурам зимой. На севере это выражается ярче. В некоторых северных регионах земля промерзает до 2 — 2,5 м, а значит, пучение грунта имеет место быть в независимости от типа почвы.
Критерии выбора типа фундамента
- Высокий уровень надежности
- Повышенная прочность
- Возможность работы с любым типом зданий
- Возможность выполнения строительства в короткие сроки
Основные минусы:
- Длительный период времени на земляные работы
- Большая масса материалов
- Высокая стоимость материалов
- Сложность работы
При установке фундамента на сваях надо учитывать его основные положительные и отрицательные особенности.
Плюсы:
- Минимальное количество используемых строительных материалов
- Доступная стоимость
- Низкая усадка материалов
- Простота исполнения
- Возможность установки на самых трудных участках
Минусы:
Из основных недостаток можно выделить только один – при проведении работ требуется использовать специализированное оборудование.
В качестве материала для установки свай можно брать дерево, бетон, а также железобетонное полотно.
Типы свай. Разделяются в зависимости от способов установки в землю:
- Забивной тип свай. Предварительно изготавливаются и затем опускаются в почву.
- Набивной вид. Установка производится непосредственно в земле в специальном канале.
Также сваи классифицируются по способам состояния в почве:
- Стойка. Устанавливается в плотную землю. Оказывает дополнительное давление на грунт
- Висячий вид. Устанавливается в случаях низкой плотности грунта.
Для достижения высокой экономичности рекомендуется использовать деревянные сваи. Однако при их установке следует учитывать характеристики грунта. При постоянной его влажности произойдет быстрая порча оборудования, и снизится срок его эксплуатации.
Для увеличения срока службы и достижения наибольшей прочности рекомендуется использовать сваи из железобетона. Они не подвержены разрушениям из-за влажности, но находятся в высокой ценовой категории.
Нормы для размеров
Самым распространенным и надежным для грунтов МПГ вариантом отмостки — это монолитный бетон. Действующими нормами предусматриваются 2 типовых размера конструкции по ширине, которая зависит от грунта:
- на не пучинистой глине от 0,70 м;
- на пучинистой почве от 1 м.
Для просадочного грунта предъявляются более высокие требования по ширине:
- для первого типа просадочности — свыше 1,5 м;
- для второго типа просадочности — свыше 2 м.
В обоих случаях отмостку делают шире котлованных пазух на 0,45 м.
Угол уклона отмостки нормируется в диапазоне от 1 до 10%, но для пучинистой почвы минимальный угол составляет 5,0%. При этом нижний край отмостки обязан быть выше «0»- уровня земли на 50 мм.
Правильный пирог
В данный момент существуют много отлично зарекомендовавших себя строительных пирогов отмостки и на пучинистом, и на не пучинистом грунте.
Для того чтобы создать правильный пирог отмостки на пучинистых почвах, необходимо:
- Выполнить замену слоев МПГ на непучинистый.
- Исключить глину из траншеи, чтобы она не удерживала воду в пироге.
- Укрупнить фракции песка через добавления слоя щебня, чтобы не происходил застой влаги и она, не задерживаясь, просачивалась в нижние слои.
- Выполнить систему для дренажа подпочвенных слоев, чтобы отводить влагу из пирога.
- Выполнить теплозащиту, чтобы при минусовых температурах атмосферного воздуха, лед не достигал пучинистого грунта.
Правильный пирог для разных грунтов:
| Пучинистый грунт толщина пирога от 450 до 700 см | Глина толщина пирога от 200 до 400 см |
| Гидроизоляция | Гидроизоляция |
| Песок, слой 0,15 м | Песок, слой 0,15 м |
| Пеноплекс или экструдированный пенополистирол | |
| Геотекстиль для торфяных грунтов | Асфальт либо тротуарная плитка, слой 0,10 м |
| Щебенка, фракция 30 мм, слой 0,10 м | |
| Песок, слой 0,15 м | |
| Железобетон, слой 0,12 м |
Какие типы фундаментов можно использовать
Для пучинистых грунтов самое важное — глубина заложения и уровень воды. Именно в зависимости от них подбирается фундамент
Можно привести несколько наиболее распространенных вариантов для различных случаев.
Заглубленные и мелкозаглубленные
Если УГВ расположен достаточно глубоко (более 1,5 м) применяют ленточные и столбчатые фундаменты. При этом контролируют, чтобы отметка подошвы находилась на расстоянии не менее 50 см от воды в глинистой почве. Если говорить о водонасыщенных грунтах, то глубина закладки для глин, суглинков, супесей и мелких песков не менее промерзания, а для крупнообломочных — любая (для заглубленных зависит от высоты подвала, для мелкозаглубленных от 0,5 м). Можно также выбрать плитный фундамент мелкого или глубокого заложения.
При этом для предотвращения появления сил морозного пучения и подтопления конструкций необходимо предусмотреть следующие мероприятия для фундамента:
- Подсыпка. Под подошву ленты или отдельных столбов предусматривают слой сыпучего материала. Он станет дренирующим и разравнивающим элементом. В качестве материала для создания применяют щебень, гравий, крупный или средний песок. Иногда строители в целях экономии предлагают использовать в качестве подсыпки шлак. Этот материал характеризуется низкой стоимостью, но может привести к негативным последствиям: усадки, опасность для здоровья человека. Толщина подсыпки зависит от характеристик грунта, в среднем составляет 30-50 см.
- Гидроизоляция фундамента. Для ленточного в обязательном порядке потребуется вертикальная обмазка битумом или обработка другими материалами, укладка рулонной изоляции по обрезу фундамента (например рубероида) и отмостка, которая предотвратит попадание дождевой и талой воды.
- Дренаж. Он устраивается по периметру здания на 30-50 см ниже отметки подошвы фундамента. Труба укладывается не дальше, чем на расстоянии 1 метр от конструкции.
При закладке ниже глубины промерзания опорам не потребуется утепление, для мелкозаглубленных оно необходимо. В качестве наиболее оптимального материала для выполнения работ можно назвать экструдированный пенополистирол.
Незаглубленные (плита и лента)
Если УГВ приближен к поверхности, но глубина расположения более 50 см, используют плитные основания и незаглубленные ленточные фундаменты
Важно помнить, что не зарытая в землю лента может устраиваться только для небольших строений и применять ее требуется с крайней осторожностью. Незаглубленные столбчатые опоры использовать нельзя, ввиду их низкой несущей способности
При этом важно позаботится об утеплении фундамента, поскольку он не защищен от морозов слоем почвы. Для заливки ленточного фундамента можно применять опалубку из пенополистирола
Этот элемент не снимается после заливки и служит теплоизоляцией. Для утепления фундаментных плит используют экструдированный пенополистирол, который от обычного отличается более высокой прочностью.
Для обеспечения надежности можно заменить часть грунта на участке на грунт с достаточными прочностными характеристиками. Если имеющийся на участке грунт неустойчивый, можно сделать подсыпку. При этом сложно рассчитать, какое количество материала потребуется, его добавляют до тех пор, пока основание не станет устойчивым, не вытиснится лишняя влага, а сыпучий материал не перестанет уходить в почву.
Свайные
Если УГВ расположен ближе, чем на 50 см от поверхности земли, стоит отказаться от незаглубленных фундаментов в пользу свайных элементов. Возможно два варианта, первый из которых наиболее трудоемкий. Заключается метод в том, что на площадке выполняют временное водопонижение и заглубляют ниже глубины промерзания буронабивные сваи. Второй вариант — винтовые сваи. Это более простой способ. Винтовые сваи также применяют для болотистых участков местности, на которых невозможно применение других типов оснований.
Одним из вариантов буронабивных свай могут стать элементы по технологии ТИСЭ. Это сваи с уширенной нижней частью (напоминают гвоздь со шляпкой вниз). Уширение предотвратит выдергивание под действием сил морозного пучения и увеличит несущую способность.
Какой бы тип фундаментов не был выбран все необходимые действия при глинистых грунтах и высоком уровне подземных вод нужно сделать одновременно и в полном объеме. Только комплекс этих мероприятий позволит предотвратить повреждение фундамента, заложенного выше глубины промерзания при пучинистой почве.
