Возведение столбчатых фундаментов на различных почвах: глине и пучинистых грунтах. Замена грунтов в основании фундаментов Виды, особенности и преимущества ленточных фундаментов

На сегодняшний день очень активно развивается такая отрасль народного хозяйства, как частное строительство. Особое место в данной области занимает возведение фундамента. Фундамент – это основа любого здания и конструкции, которая обеспечивает устойчивость и прочность всего здания. Без знания характера грунта правильно и безопасно возвести фундамент практически не возможно. Чтобы построить фундамент своими руками, необходимо тщательно изучить гидрогеологические особенности конкретного земельного участка. Большое значение имеют такие показатели, как глубина промерзания грунта, влажность почвы, уровень стояния грунтовых вод.

От этих показателей зависит такое свойство грунта, как пучинистость. Строить довольно опасно. Впоследствии это может вызвать перекос фундамента и всего здания. Последнее может стать причиной появления трещин и дефектов в стенах. Чтобы фундамент был защищен от сил пучения, требуется возводить его на сухих и непучинистых землях. Рассмотрим более подробно какие особенности имеет непучинистый грунт, что к нему относится, какие мероприятия можно осуществить для того, чтобы обезопасить фундамент и само здание. Кроме того, здесь можно узнать об использовании фундамента непучинистого грунта.

Непучинистый тип почвы

Проверка почвы – ответственный этап всей работы строителя. Перед тем как непосредственно возводить фундамент для дома, требуется знать, что такое пучение. Итак, непучинистым называется такой грунт, который не подвергается морозному пучению. Пучение включает в себя такое понятие, как степень пучинистости. Она показывает насколько почва может увеличиваться в объеме в результате замерзания при низкой температуре.

Надёжным является фундамент, деформации которого (осадки, пучение) в течение всего срока эксплуатации не превышают значений, допустимых для конструкций дома.

Важнейшим условием надёжного устройства фундаментов в пучинистых грунтах является их устойчивость под действием касательных сил пучения. Деформации фундаментов должны быть равны нулю. Подошвы фундаментов не должны отрываться от основания, на которое они опираются. Это достижимо, когда нагрузки от дома равны или больше касательных сил пучения, возникающих по боковым граням заглублённых в грунт фундаментов (рис. 1).

Рис. 1. Условие надёжного устройства фундаментов в пучинистых грунтах: а — надежно устроенный фундамент; б — ненадёжно устроенный фундамент; gd — нагрузка от дома; τf — касательные силы пучения; df — расчётная глубина промерзания; hfr -величина пучения грунта; hfф — величина деформации пучения фундамента; 1 — фундамент; 2 — зазор (полость).

В действующих Строительных Нормах по проектированию оснований зданий и сооружений принято правило, по которому глубина заложения фундаментов в непучинистых грунтах назначается конструктивно независимо от глубины промерзания, в средне- и сильнопучинистых грунтах — должна быть не менее расчётной глубины промерзания, а в слабопучинистых грунтах глубина заложения фундаментов должна составлять не менее половины расчётной глубины промерзания (табл. 2, СНиП 2.02.01-83*).

При таком заглублении большие нормальные силы пучения, которые могли бы действовать на подошву фундаментов, в средне- и сильнопучинистых грунтах исключаются, а в слабопучинистых грунтах снижаются до незначительных величин. Касательные же силы пучения, действующие по боковой поверхности заглубленных фундаментов, должны быть задавлены весом сооружения .

Это условие, как правило, выполнимо для тяжёлых объектов в промышленном, гражданском и многоэтажном жилищном строительстве. В малоэтажном же строительстве это условие не выполняется. Как показывает практика, нагрузки от малоэтажного дома в большинстве случаев значительно меньше касательных сил пучения.

Требование заложения фундаментов ниже расчётной глубины промерзания было введено в практику строительства в период, когда объёмы малоэтажного строительства с небольшими нагрузками на фундаменты были незначительными и не входили в номенклатуру важнейших объектов пятилеток. Поэтому для таких сооружений (без изменения общего правила заглубления) Нормами предусмотрен комплекс мероприятий, позволяющих обеспечить в пучинистых грунтах требования расчёта по устойчивости малонагруженных фундаментов.

«Кроме возможности изменения глубины заложения фундаментов, следует рассмотреть необходимость применения мероприятий, уменьшающих силы и деформации морозного пучения, а также глубину промерзания» (п. 14.8., СНиП 2.02.01-83*).

Сюда можно отнести:

введение дополнительных связей, ограничивающих перемещение фундаментов;
применение других типов фундаментов;
мероприятия, направленные на преобразование строительных свойств грунтов: уплотнение, полная или частичная замена грунтов с неудовлетворительными свойствами подушками из песка, гравия, щебня и т.п.;
устройство насыпей;
закрепление грунтов;
введение в грунт специальных добавок (засоление, пропитка нефтепродуктами).

Все мероприятия по снижению или исключению деформаций, сил морозного пучения и глубины промерзания можно разделить на конструктивные, инженерно-мелиоративные, физико-химические и теплозащитные.Остановимся подробнее на важнейших из них.

Конструктивные мероприятия

1. При устройстве заглублённых фундаментов под сооружения с большими нагрузками, превышающими суммарные касательные силы пучения, возможно применение как сборных, так и монолитных конструкций.

При устройстве заглублённых фундаментов под малоэтажные дома с нагрузками, меньшими касательных сил пучения, при применении сборных фундаментов по мере промерзания грунта возможен последовательный отрыв верхних блоков от нижних. В пространство между блоками может попадать грунт обратной засыпки (рис. 2), что приводит к образованию и накоплению остаточных деформаций пучения. В этом случае необходим переход на вариант монолитных железобетонных фундаментов.

Рис. 2. Возможные деформации в пучинистых грунтах сборных фундаментов: gd — нагрузка от дома; τf — касательные силы пучения на границе «грунт — обратная засыпка»; τfр — касательные силы пучения на границе «обратная засыпка — фундамент»; df — расчётная глубина промерзания; dfi — текущая глубина промерзания; 1- фундаментный блок; 2 — зазор (полость); 3 — грунт обратной засыпки.

2. Под тяжёлыми объектами засыпка пазух траншей и котлованов после изготовления фундаментов возможна местным пучинистым грунтом. Под малоэтажными домами засыпка пазух непучинистым крупным или средней крупности песком позволяет снизить величину касательных сил пучения (рис. За).

Рис. 3. Засыпка пазух траншей и котлованов песком: а — ширина пазух, принятая из технологических условий производства работ; б — расчётная ширина пазух, принятая из условия устойчивости фундаментов; gd — нагрузка от дома; τf — касательные силы пучения на границе «грунт — обратная засыпка»; τfp — касательные силы пучения на границе «обратная засыпка — фундамент»; df — расчётная глубина промерзания; 1 — фундамент; 2 — пазуха, заполняемая песком.

Если ширина траншей или размеры котлованов, принятые из технологических соображений, недостаточны при засыпке пазух песком для обеспечения устойчивости фундаментов, можно увеличить их размеры в плане. Чем шире пазухи обратной засыпки непучинистым грунтом, тем меньше касательные силы пучения, действующие на границе с фундаментами (рис. 3б ).

При некоторой ширине траншей остающиеся между фундаментами целики неразработанного грунта могут быть настолько малы, что становится целесообразной разработка котлована под всем домом с заменой пучинистого грунта на непучинистый.

3. При значительных объёмах земляных работ более рациональным может оказаться решение об изменении глубины заложения фундаментов. Например, заложение фундаментов на такую глубину, при которой силы трения непромерзающего грунта совместно с нагрузкой от дома превышают касательные силы пучения (рис. 4а ). Правда, при таком варианте существенно возрастает расход железобетона.

Рис. 4. Варианты заглубления фундаментов: а — значительно ниже глубины промерзания; б — выше глубины промерзания; gd -нагрузка от дома; τf~ касательные силы пучения на границе «грунт — обратная засыпка»; τfр — касательные силы пучения на границе «обратная засыпка — фундамент»; τr — касательные силы трения талого грунта; df — расчётная глубина промерзания; 1 — фундамент; 2 — пазуха, заполняемая песком; 3 — пазуха, засыпаемая местным грунтом или песком; 4 — противопучинная песчаная подушка.

Значительно меньший расход железобетона достигается при заложении подошвы фундаментов выше расчётной глубины промерзания — при устройстве мелкозаглублённых фундаментов. В этом случае принимают такое заглубление, при котором касательные силы пучения не превышают нагрузок от дома (рис. 4б ).
4. Более экономичное решение, чем заглубление фундаментов в талый грунт, может быть получено при увеличении поперечного сечения в нижней части фундамента (рис. 5а,б ), размещаемого ниже глубины промерзания. В этом случае уширенная часть работает как анкер, препятствующий перемещению фундамента под действием касательных сил пучения.

Рис. 5. Анкерное устройство фундаментов: а — ленточный или столбчатый фундамент; б — буровая опора; df — расчётная глубина промерзания; dfmax- максимальная глубина промерзания, зафиксированная за время наблюдений; τf — касательные силы пучения на границе «грунт — обратная засыпка» или «грунт — буровая опора»; τfp — касательные силы пучения на границе «обратная засыпка — фундамент»; σ — реактивное давление промерзающего пучинистого грунта; 1 — столбчатый или ленточный фундамент; 2 — буровая опора.

Реактивное давление пучинистого грунта на анкер способствует устойчивости фундамента. При таком решении, также как и при заглублении в талый грунт, необходимо усиленное армирование фундаментов на разрыв, так как бетон имеет низкое сопротивление растягивающим усилиям.
Для обеспечения надёжного устройства таких фундаментов на весь срок эксплуатации дома заглубление анкерной части рекомендуется выполнять ниже максимально зафиксированной глубины промерзания в регионе строительства.
5. В процессе расчёта фундаментов на устойчивость может возникнуть необходимость перехода на другие типы фундаментов: вместо ленточных заглублённых использовать столбчатые заглублённые; вместо столбчатых заглублённых — мелкозаглублённые ленточные или столбчатые; взамен буровых опор — столбчатые в котлованах; вместо буровых цилиндрических опор — буровые с уширением и др.
6. Для снижения неравномерных деформаций пучения при применении мелкозаглублённых столбчатых фундаментов могут быть предусмотрены мероприятия по повышению прочности и пространственной жёсткости надфундаментных конструкций. Это может быть устройство железобетонных поясов жёсткости в уровне перекрытий, армирование кладки (кирпичной и из других штучных материалов) стен, устройство монолитных перекрытий. При применении ленточных мелкозаглублённых фундаментов возможно устройство монолитных железобетонных цоколей в единой конструкции с фундаментами.

Инженерно-мелиоративные мероприятия

1. Повышение общего уровня строительной площадки путём устройства отсыпки из непучинистого грунта (крупного или средней крупности песка) позволяет уменьшить глубину промерзания пучинистого основания. При этом степень пучинистости грунтов строительной площадки понижается. Подобное мероприятие особенно целесообразно при высоком уровне грунтовых вод.
2. С целью снижения степени пучинистости грунтов строительной площадки путём понижения уровня грунтовых вод может быть устроен глубинный дренаж. Однако это достаточно дорогое мероприятие в бесподвальных домах может быть малоэффективным. Например, при снижении уровня грунтовых вод с глубины 1 м от поверхности до 2 м в суглинках и глинах степень их пучинистости изменяется мало.
В домах с цокольным этажом или техническим подпольем устройство глубинного дренажа, как правило, необходимо выполнять с несколько иной целью — устранения возможности подтопления заглублённых помещений грунтовыми водами.
3. Можно достигнуть снижения пучинистости грунтов за счёт снижения их пористости уплотнением тяжёлыми трамбовками. Вытрамбовывание и выштамповывание траншей и котлованов под фундаменты малоэтажных домов применялось в экспериментальном порядке в 90-е годы в централизованном сельском строительстве. Однако в индивидуальном строительстве этот способ не получил распространения из-за высокой трудоёмкости и стоимости, а также из-за необходимости иметь мощные механизмы и оборудование, которые достаточно быстро выходят из строя.

Физико-химические мероприятия

1. Нормы предлагают мероприятия по снижению пучинистости грунтов введением в грунт специальных добавок. Засоление грунтов позволяет понижать температуру их замерзания. Пропитка слоя грунта нефтепродуктами существенно снижает его смерзание.
2 . Для снижения смерзания пучинистых грунтов с фундаментами предлагается обмазка боковых поверхностей, находящихся в грунте, консистентными смазками или покрытие их полимерной плёнкой.
3. Существуют технологии связывания пучинистых грунтов различными способами: химическим, электрохимическим, буро-смесительным и др.

Теплозащитные мероприятия

Возможно полное или частичное исключение промерзания пучинистого грунта с боковой поверхностью заглублённых фундаментов при закладке вокруг них в грунт утеплителей. В сезонно отапливаемых домах утеплитель закладывают с двух сторон фундаментов, а в регулярно отапливаемых домах — только с внешней стороны (рис. 6).

Рис. 6. Применение утеплителей для исключения промерзания пучинистого грунта: а — в сезонно отапливаемом доме; б — в регулярно отапливаемом доме в зимний период; 1 — фундамент; 2 — утеплитель.

Следует использовать утеплители, которые не поглощают воду. Для этого годятся, в первую очередь, утеплители, изготавливаемые на основе экструдированного пенополистирола, например, «Пеноплэкс», Styrofoam, Styrodur, Primap1ех, Тер1ех, Теплоизоплит и др.

1 . Прежде всего обратим внимание, что необходимость применения многих мероприятий по обеспечению устойчивости заглублённых малонагруженных фундаментов в пучинистых грунтах возникает из-за отсутствия основного условия, на котором основано правило заглубления, — касательные силы пучения не задавливаются нагрузками от малоэтажного дома. Нагрузки от дома в средне- и сильнопучинистых грунтах в подавляющем большинстве случаев значительно меньше касательных сил пучения. Поэтому предлагаемые мероприятия представляются как спасательные меры при устройстве заглублённых малонагруженных фундаментов.
Можно согласиться с применением предложенных мер в виде исключения при небольших объёмах малоэтажного строительства. Однако при массовом строительстве малоэтажных домов проектирование фундаментов с применением спасательных мер противоречит логике строительного искусства.
2. Такие мероприятия, как заглубление фундаментов значительно ниже расчётной глубины промерзания, устройство анкерного уширения ниже глубины промерзания, замена всего пучинистого грунта на непучинистый, закладка утеплителей в грунт и др., ведут к существенному удорожанию строительства.
3. Мероприятия, связанные с засолением грунтов, пропиткой их нефтепродуктами, с покрытием поверхности фундаментов консистентными смазками, были предложены во времена, когда вопросы экологии не стояли так остро, как в настоящее время, и поэтому не принимались во внимание. Следует признать такие мероприятия вредными для окружающей среды и непригодными для применения в малоэтажном строительстве.
4 . Ряд мероприятий: вытрамбовывание и выштамповывание траншей и котлованов, укрепление грунтов введением связывающих добавок, устройство глубинного дренажа под бесподвальными домами не нашли применения в практике строительства малоэтажных домов из-за их малой эффективности, нетехнологичности или отсутствия соответствующих механизмов и оборудования.
5. Всё же использование ряда мероприятий позволяет обеспечить устойчивость и, следовательно, надёжность фундаментов под малоэтажными домами, но это достигается значительным удорожанием строительства.
6. Применение в пучинистых грунтах заглублённых фундаментов при превышении касательных сил пучения над нагрузками от дома только усложняет и удорожает решение задачи по устройству надёжных фундаментов.
Наиболее перспективными по надёжности и экономичности возведения под бесподвальными малоэтажными домами в пучинистых грунтах являются монолитные железобетонные мелкозаглублённые фундаменты, устраиваемые на противопучинной песчаной подушке. Небольшие нагрузки от малоэтажного дома позволяют опирать фундаменты на грунты, находящиеся близко к поверхности. Можно применять незаглублённые и мелкозаглублённые фундаменты. В этом случае потребность во многих мероприятиях просто отпадает, а необходимые — проводят в гораздо меньших объёмах.
7. При заглублении фундаментов ниже расчётной глубины промерзания допустимы только деформации осадок. Деформации пучения не допускаются. При применении же мелкозаглублённых фундаментов допускаются как деформации осадок, так и в ограниченных размерах деформации пучения. Абсолютные значения деформаций для деревянных домов составляют 5,0 см, для деформации равны 0,002 и 0,0005 соответственно.
8. Надёжность мелкозаглубленных фундаментов при выбранной глубине заложения обеспечивают:

расчётом необходимой площади опорной части с учётом нагрузок от дома и расчётного сопротивления грунтов;
расчётом из условия устойчивости необходимой ширины траншей и котлованов, пазухи которых засыпают непучинистым грунтом — в зависимости от нагрузок от дома, выбранной глубины заложения и степени пучинистости грунтов;
расчётом по допустимым деформациям пучения толщины противопучинной нагрузки.

В домах с цокольным этажом устойчивости заглублённых конструкций в пучинистых грунтах достигают устройством расчётной ширины пазух, засыпаемых непучинистым грунтом, при изготовлении монолитных железобетонных стен.
9. В 2005 году в развитие СНиП вышел Свод Правил (СП 50-101-2004), в котором изложены основные положения по проектированию мелкозаглублённых фундаментов на пучинистых грунтах в малоэтажном строительстве. Данные табл. 2 СНиП 2.02.01-83* не пригодны для применения при выборе глубины заложения фундаментов под малоэтажные дома в пучинистых грунтах.

Л. Гинзбург, кандидат технических наук Журнал Советы профессионалов №2/2010

Характерной особенностью пучинистых грунтов является их подверженность морозному пучению.

Процесс пучения грунта – это результат замерзания находящейся в нем влаги, которая превращается в лед.

Сила пучения глинистых грунтов способна разрушить любое строение, поэтому возведение на таких грунтах требует особой технологии производства работ

Так как плотность льда меньше, чем у воды, его объем больше. Пучинистые грунты включают три вида глинистых почв: супеси, суглинки и глины. В глине содержится очень много пор, что позволяет ей удерживать влагу. Соответственно, чем больше глины и воды содержится в грунте, тем выше его пучинистость.

Под степенью морозной пучинистости понимается величина, показывающая склонность грунта к возможному пучению. Определяют степень пучинистости как отношение абсолютного изменения объема грунта в результате замерзания к высоте грунта до того, как произошло промерзание.

Таким образом, здесь можно определить, как влияет процесс замерзания грунта на его объем. Если показатель степени пучинистости грунта составляет больше, чем 0.01, то такие грунты называют пучинистыми, то есть увеличивающимися на 1 см и более при промерзании грунта на глубину, составляющую 1 м.

Меры против пучения

Сила пучения настолько велика, что способна поднять крупное здание. Поэтому на пучинистых грунтах проводят специальные мероприятия по снижению и предотвращению пучинистости. Можно выделить следующие меры, принимаемые против пучения грунтов:

Пучению подвержены все глинистые виды грунов.

Замена грунта непучинистым крупным или гравелистым песком. Для этого потребуется большой котлован, имеющий глубину, превышающую глубину промерзания грунта. Из прорытого котлована удаляют пучинистый слой грунта, что позволяет засыпать туда песок и тщательно его утрамбовать. Такой материал, как песок, является очень подходящим для установки, так как он обладает очень большой несущей способностью. Данный способ является затратным, поскольку требует выполнения большого объема работ.
Можно также добиться устойчивости, укладывая его на пучинистые грунты на уровне, более низком, чем глубина промерзания. В данном случае силы пучения будут воздействовать только на его боковые поверхности, а не на основание. Примерзая к боковой поверхности основания дома, грунт будет двигать его вверх и вниз. В результате нагрузки силы пучения на 1 кв.м боковой поверхности основания дома может достигнуть 5 тонн. Если дом, построенный на имеет основание, равное 6х6 метров, то площадь его боковой поверхности будет иметь 36 кв. метров. Расчет касательной силы пучения при закладке на глубину 1,5 метра будет в результате составлять 180 тонн. Это является достаточным для того, чтобы деревянный дом поднялся, так как дерево не сможет сопротивляться силе пучения. Поэтому данный способ используют для возведения тяжелых домов из кирпича или железобетонных блоков. Они строятся именно на ленточных видах.
Чтобы уменьшить влияние касательной силы пучения грунта, используют слой утеплителя, который укладывают на слой грунта. Этот способ подходит под легкие строения и мелкозаглубленные. Толщину применяемого утеплителя учитывают в зависимости от климатических условий места строительства дома.
Можно принять меры по отводу воды, чтобы исключить пучение. С этой целью по периметру участка проводят обустройство дренажной системы. Для этого на расстоянии полметра от фундамента на глубину его закладки прокладывают канаву аналогичной глубины. В нее закладывается перфорированная труба, которая должна быть уложена в фильтрующей ткани с соблюдением небольшого уклона. Канаву с трубой, обернутой тканью, необходимо засыпать гравием либо крупным песком. Стекающая из грунта вода должна поступать затем по дренажной трубе в дренажный колодец через отверстие. Чтобы обеспечить естественный отвод воды, необходим достаточно низкий участок для отвода воды. При этом требуется устройство отмостки и ливневой канализации.

Устройство ленточного основания

Общие требования

Основные правила устройства оснований зданий и сооружений изложены в СНИП 2.02.01-83.

Для укладки требуется создать такую конструкцию, которая бы имела допустимый уровень деформации на протяжении срока эксплуатации дома. При этом должно соблюдаться условие высокой устойчивости под воздействием касательной силы пучения грунта. Показатель их деформации при укладке на пучинистых грунтах должен равняться нулю. Чтобы подошва фундамента не отрывалась от основания здания, при его закладке следуют принятому в СНиП 2.02.01 – 83 правилу. Расчетная глубина промерзания по отношению к глубине заложения для грунтов:

непучинистых – не влияет на глубину заложения;
слабопучинистых – превышает глубину заложения;
средне- и сильнопучинистых – меньше, чем глубина заложения.

Данное правило обеспечивает исключение действия больших нормальных сил пучения на подошву основания дома для средне- и сильнопучинистых грунтов. Для слабопучинистых действие сил пучения незначительно. Действующие касательные силы пучения на боковые поверхности фундамента оказываются задавленными под воздействием веса всего сооружения. Поэтому чем тяжелее объект строительства, тем более выполнимо данное условие.

Применение ленточных конструкций

Фундамент, являясь подземной частью здания, принимает нагрузку от веса сооружения и передает ее на плотные слои грунта, то есть основание. Его обрез – это плоскость, находящаяся в подземной верхней части, которая соприкасается с подошвой или основанием фундамента.

Ленточный обладает высокой надежностью и долговечностью, поэтому широко применяется в строительстве.

Устройство ленточных фундаментов проще, чем других, хотя потребуется большой расход материалов и применение автокрана. Лента является железобетонной полосой, закладываемой под стены постройки по ее периметру. При закладке необходимо следить за тем, чтобы поперечное сечение на каждом участке было одинаковой формы.

Применяется данный вид для следующих типов домов:

со стенами, сложенными из камня, кирпича, бетона, обладающих плотностью, составляющей более чем 1000-1300 кг/куб. м;
с монолитными или железобетонными, то есть тяжелыми перекрытиями;
с запланированным подвалом или цокольным этажом, в котором стены подвального помещения образуются за счет стен ленточного фундамента.

Применение ленточного армированного фундамента обеспечивает надежность конструкции стен дома, построенного на пучинистых почвах. При этом он перераспределяет нагрузку от участка с одним видом почвы к участку с другим видом.

Виды

Схема устройства

Ленточные фундаменты делят на два вида: заглубленные и мелкозаглубленные. Такое деление зависит от нагрузки несущих стен постройки на их подземное основание. Оба вида подходят для строительства на пучинистых и слабопучинистых грунтах, обеспечивая достаточную устойчивость зданию. Ленточный фундамент образует железобетонную раму, идущую по всему периметру конструкции строительного сооружения. Расходы на строительство данной конструкции позволяют достичь оптимального соотношения «надежность – экономия». Бюджет на устройство будет составлять не больше 15-20% стоимости строительства всего сооружения или здания.

Для возведения зданий на слабопучинистых грунтах подходит мелкозаглубленный фундамент. Применяется этот вид для строительства пенобетонных, деревянных, небольших кирпичных и каркасных домов. Его закладывают на глубину 50-70 см.

Для строительства сооружений на пучинистых грунтах подходят заглубленные ленточные фундаменты. Перекрытия и стены домов для такого фундамента должны быть тяжелыми, а вес всей конструкции будет препятствовать пучению грунта под тяжестью здания или сооружения.

Для домов, возводимых на пучинистых грунтах, планируют одновременное устройство подвала или гаража. Укладку производят на глубину 20-30 см ниже, чем глубина промерзания пучинистого грунта. Расход материала для второго вида потребуется больше, чем для первого. Под внутренние стены здания можно уложить глубиной от 40 до 60 см.

Низ ленточного заглубленного фундамента закладывается ниже, чем проходит уровень промерзания вод в грунтах. Этим можно объяснить высокую прочность и устойчивость по сравнению с мелкозаглубленным. Тем не менее, трудовые и материальные затраты на заглубленный вид больше.

Устройство на пучинистых почвах

Бетономешалка поможет ускорить процесс приготовления бетонной смеси.

Ленточный фундамент закладывается в теплый период времени года. Закладка не требует применения дорогостоящих видов техники, применяется только бетономешалка и малая механизация.

Вспучивающиеся и глубоко промерзающие грунты не подходят для укладки ленточного фундамента. В таких грунтах его укладка производится в редких случаях. Участок, на котором планируется устройство ленточного или другого типа, должен пройти ряд инженерно-геологических изысканий. Они должны включать:

Определение типа грунта и его состояние.
Степень промерзания грунта.
Присутствие воды, содержащейся в грунтах.
Величину нагрузки от конструкции здания.
Наличие подвала.
Срок эксплуатации сооружения.
Необходимые материалы для укладки.
Оснащение участка для строительства подземных коммуникаций.

Ответственный и грамотный подход к выбору вида для будущего строения определяет его качество. От этого зависят будущие эксплуатационные характеристики здания. В процессе строительства могут возникнуть непредвиденные расходы на исправление ошибок в результате перекосов. Несущие конструкции могут быть подвержены вертикальным и горизонтальным деформациям, неравномерным осадкам, происходящим в грунтах. Могут возникнуть проблемы, связанные с грунтовыми водами.

Закладка заглубленного ленточного фундамента

Предварительный этап и подготовка материалов

Заглубленные ленточные фундаменты – это конструкции с толстыми стенами, толщина которых определяется используемым материалом. На толщину стен влияет сила давления постройки и степень промерзания и влажности грунта. Ленточный фундамент может быть спроектирован с расширением к низу либо иметь ступенчатый вид.

Конструкция устройства на пучинистых грунтах делится на два типа:

Блочный ленточный фундамент монтируют с помощью специальной подъемной техники.

Ленточные сборной конструкции могут строиться с использованием заводских железобетонных блоков. Среди достоинств данного вида можно выделить возможность возведения в любой сезон. Такой фундамент прост при его монтаже на пучинистых грунтах, который можно произвести в короткие сроки. Недостатком является высокая цена конструкции и возможность пропускания влаги в условиях недостаточной гидроизоляции. Это требует устройство отмостки и водоотведение.
Ленточные, имеющие монолитный тип, строятся из бетонных растворов высокого качества. Их конструкции, обладающие любой сложностью, оборудованы армированным каркасом, заложенным в единую монолитную ленту. Недостатком конструкции является большая длительность процесса кладки.

В ходе подготовительных работ к кладке ленточного фундамента, устанавливаемого на пучинистых грунтах, необходимо учесть следующие моменты:

Деревянная опалубка фундамента должна быть надежно зафиксирована, чтобы не произошло ее разрушение под давлением залитого бетона.

Ширину основания следует взять больше ширины стен здания, учитываемой при проектировании, на 15 см.
Исключить возможные простои путем составления плана работы при изготовлении ленточного типа своими руками.
Обустроить склады путем завоза необходимых материалов на место строительства, чтобы залить конструкцию за один подход.
Обязательно зафиксировать положение всех элементов ленточного фундамента с использованием шнура с кольями.
Заранее выровнять все неровности рельефа на месте будущего фундамента с использованием реек и уровня.

Итак, для укладки заглубленного ленточного фундамента потребуются инструменты и материалы:

Уровень.
Вязальная проволока.
Штыковые и совковые лопаты.
Шнур для разметки.
Ребристая арматура (сечением 10-14 мм).
Пиломатериалы, топор, молоток, гвозди и ножовка для устройства опалубки.
Цемент, песок, щебень.
Бетономешалка в качестве оборудования.

Поэтапная укладка

Стенки глубоких траншей необходимо укреплять распорками чтобы избежать обвала грунта.

Порядок закладки предполагает выполнение следующих работ:

Разбивка плана здания или сооружения.
Определение необходимой глубины заложения.
Подготовка траншеи.
Укладка подушки из гравия и песка, если это необходимо.
Установка опалубки.

Перед началом работ после очистки места строительства производят разбивку плана здания или сооружения. При этом с готовых чертежей на поверхность земельного участка переносятся все размеры планируемого фундамента. Устанавливаются столбы, служащие обноской, находящейся на расстоянии от 1 до 2 метров до будущих стен дома, со стороны которых прибивают доски. На этих досках отмечаются размеры траншей котлована, а также фундамента и стен дома. Расстояние измеряется рулеткой для обеспечения точности измерения, а углы вычисляют с помощью треугольника. Они определяют расположение перпендикулярных осей.

Возведение начинается с устройства песчаной подушки на дне траншеи.

Очень важно для пучинистых грунтов определить глубину их промерзания, наличие грунтовых вод, сделать расчет нагрузки грунта на фундамент. Он закладывается на глубину ниже промерзания пучинистых грунтов, поэтому является заглубленным.

Технология укладки на начальном этапе связана с прорытием траншеи. Подготовить ее можно с использованием экскаватора или своими руками с помощью лопаты. Траншея будет являться основанием, которое требуется в конце подготовки сделать ровной без обрушений и неровностей. Траншею роют глубиной до 1 метра, при этом не устанавливая креплений. Ее стены должны быть вертикальными. Если глубина более метра, то делают откосы, чтобы не происходило осыпание грунта из распорок.

Готовая траншея должна быть уложена слоями гравия и песка, высотой 12-15 см каждый. Оба слоя после укладки утрамбовываются с использованием воды. Готовая подушка прокладывается слоем пленки из полиэтилена. Альтернативным вариантом является проливка бетонного раствора, которая выдерживается в течение недели. В результате более жидкий бетонный раствор прочно схватывается.

Этап подготовки опалубки и вязка арматуры

Диаметр и количество рядов продольной арматуры в каркасе зависит от конструкции возводимого сооружения.

Для сооружения опалубки берут струганые доски, толщина которых составляет от 40 до 50 мм. Можно использовать щитовую опалубку, смоченную водой перед тем, как произвести заливку бетонного раствора. Для использования с этой целью применяют шифер, фанеру и другие подходящие материалы. Возводя опалубку, ее одновременно держат под контролем на правильный уровень вертикальности. Для завода в строение канализации с водопроводом в опалубку укладываются трубы из асбестобетона.

По мере обустройства опалубки в нее закладывают армированный каркас. Арматуру монтируют в опалубке, получая каркас по всему периметру будущего фундамента. Используемые прутки арматуры должны иметь везде одинаковый диаметр. Каркас из арматуры монтируется с помощью вязки, что должно производиться в соответствии с проектными документами. При его монтаже тщательно соблюдают технологию устройства выбранного типа, сборного или монолитного.

При отсутствии специального проекта стандартный армированный каркас составляется в вертикальном положении. Берется два ряда арматурных прутьев по ширине фундамента, которые скрепляют горизонтально, применяя вязальную проволоку. Необходимое количество арматуры определяется шириной фундамента и проводится через каждые 10, 15 либо 25 сантиметров.

Заливка конструкции

Для уплотнения укладываемой в опалубку бетонной смеси, следует использовать глубинный вибратор.

После подготовки опалубки и вязки армированного каркаса производят заливку бетоном. Толщина каждого слоя заливки должна быть около 15-20 см. Утрамбовывать заливку следует специальной трамбовкой из дерева. Так, чтобы исключить все пустоты в конструкции, простукивают стенки опалубки с помощью или деревянного молотка.

Бетонный раствор готовят на месте, используя бетономешалку. При этом цемент, песок и щебень берется в пропорции 1:3:5 соответственно. Данный состав варьируют в зависимости от того, какое время года и какую сложность имеет строение.

Консистенция и состав каждого слоя должны быть одинаковыми. Зимой пользуются подогревателем бетона, обкладывая всю конструкцию минеральной ватой и применяя специальные морозостойкие присадки. Бетон льют с небольшой высоты, используя желоба, иначе заливка может окончиться расслоением бетона.

Чтобы удалить воздух из бетона, его в конце всех работ по заливке протыкают в разных местах с помощью щупа. Чтобы ленточный фундамент стал прочным равномерно, его покрывают пленкой.

На заключительном этапе снимают опалубку спустя 4-6 суток после того, как произведена заливка бетона. Срок зависит и от того, при какой температуре выполнялась заливка, и от ее толщины. После снятия опалубки проводится обратная засыпка с использованием глины и песка. Утрамбовывается засыпка с помощью воды и выравнивается.

В верхней части фундамент обрабатывают специальным гидроизоляционным раствором. Вид состава зависит от того, насколько глубоко залегает конструкция. Проводится теплоизоляция, если это необходимо.

При устройстве заглубленного ленточного фундамента на пучинистых грунтах учитывается глубина промерзания, которая является постоянной величиной для каждого населенного пункта. Она зависит от климатических условий и уровня влажности. В отличие от мелкозаглубленного фундамента, используемого для слабопучинистых грунтов, заглубленный не включает песчаную подушку. Опорой для заглубленных ленточных фундаментов служит неразрешенная структура грунта, который не является переувлажненным.

Мелкозаглубленный на пучинистых грунтах

Строительство заглубленных ленточных фундаментов в условиях местности с пучинистыми грунтами является дорогим. Оно требует больших финансовых затрат. Повышенное влияние касательной силы пучения на конструкцию, превосходящее нагрузку от самого строения, усложняет технологию строительства. Поэтому наиболее перспективным решением является возведение бесподвальных малоэтажных домов на пучинистых грунтах. Для таких строений характерно использование ленточных монолитных железобетонных мелкозаглубленных фундаментов. Для них требуется противопучинная песчаная подушка. При малейшей нагрузке от дома его фундамент опирается на грунт, который находится близко от поверхности. По причине отсутствия необходимости проведения дополнительных мероприятий расходы на устройство данного вида фундамента значительно уменьшаются.

Не нашли ответа в статье? Больше информации

При возведении фундамента на пучинистом грунте, необходимо учитывать постоянные и временные воздействия на почву. В зимний период почва влияет на грунт с удвоенной силой, а связано это с пучением. Современные технологии позволяют обойти пучение, и возвести надёжное основание.

Пучение грунта — это увеличение объема почвы при переходе из талого состояния в мерзлое и резкое уменьшение объема при таянии мерзлой почвы. Пучение зависит от состава грунта, уровня грунтовых вод и пористости почвы. При замерзании вода в почве увеличивается на 10-14 %, грунт пучинится и может поднять здание.

К пучинистым грунтам относят мелкие и пылеватые пески, все виды мягкопластичных почв (супеси, суглинки). Уровень грунтовых вод открыто влияет на пучинистость почвы. Если вода находится ближе к поверхности, то воздействие пучинистых сил на строение в 2-3 раза сильнее. Чем мельче структура почвы, тем быстрее грунт станет влажным.

Фундамент, заложенный на уровне промерзания грунта, может сильно пострадать. Даже при значительном весе постройки, она может подняться при пучении почвы. В момент оттаивания почвы грунт опускается, и конструкция неравномерно проседает. Стены начинают перекашиваться, а через 5-7 лет основа фундамента придет в полное несоответствие строительным нормам.

Способы борьбы с пучением грунта

Замена пучинистого грунта. Данный способ самый эффективный. При заложении фундамента грунт на глубину 50-70 см убирается, а на его место засыпают щебень и песчаную подушку.
Удаление влаги с почвы. Для ограждения грунта от обильных осадков по всему периметру фундамента конструируют отмостку. Ширина отмостки должна быть шире обратной засыпки, чтобы вода не проникала под фундамент.
Утепление грунта. Для борьбы с пучением можно утеплить грунт возле фундамента. Если грунт промерзает на 1,5 метра, то и утепляют полосой шириной 1,5 метра вокруг периметра дома.

При возведении фундамента на пучинистой почве учитывайте изменение грунтовых вод в разные сезоны. В различных регионах вода поднимается на разную высоту.

Варианты заложения фундамента на пучинистом грунте

При выборе фундамента необходимо учитывать силы воздействия грунта, рассчитать массу здания, чтобы фундамент не треснул.

Ленточный заглубленный фундамент на пучинистых почвах используют редко. Глубина закладки такого фундамента не должна быть выше 1,5 метра, иначе силы пучения будут напрямую действовать на основу. Данный тип фундамента закладывают под тяжёлыми каменными и кирпичными домами. Если строение предполагает использование бетонных блоков и дерева, то заглубленный ленточный фундамент на пучинистой почве может повести себя непредсказуемо, например, поднятие здания и перекашивание стен.
Мелкозаглубленный ленточный фундамент широко применяется на пучинистых почвах, так как закладывается выше глубины промерзания. Данный тип подходит для домов из бруса, бревна и бетонных блоков. Монтирование такого фундамента производят в промерзающем слое грунта. Этот фундамент отличается высокой надежностью и прочностью для зданий с небольшим весом.
Свайных фундамент на пучинистом грунте применяют, если глубина промерзания почвы не более 1,5 метра, и используется каркасный тип остова. Величина свай составляет от 3 до 4 метров. Такой фундамент является устойчивым основанием, но для его закладки потребуется специальная техника. В частном строительстве используют винтовые сваи, которые вкручиваются в грунт.
Столбчатый фундамент оптимален для пучинистого грунта. Его простота закладки и экономичность являются главными критериями выбора. Закладывают столбчатый фундамент в промерзающем слое грунта, используя столбы. Расстояние между столбами не должно превышать 2 метров.

Фундамент нельзя оставлять на простой, его сразу нагружают, распределяя нагрузку на опоры вертикально, используя уровень. Укладывают столбы на стяжку из песка и цемента.

Используя в качестве столбов железобетонные конструкции можно производить закладку основания на грунт:

с высоким уровнем влаги;
сырой и сильно увлажненный;
заболоченный.

Осадка фундамента

Осаждению здания может способствовать неравномерное распределение нагрузки на основание. Если в одной части дома глухие стены, а в другой только арочные, то вес давит на фундамент с разной силой, в основании появляются трещины, а конструкция перекашивается.

Некоторые особенности возведения здания также влияют на осадку. Часть дома, выстроенная летом, просядет меньше части, достроенной зимой. Чтобы избежать неравномерной осадки, здание лучше строить в одно время года, или зимой использовать легкие виды материалов.

Строительство на пучинистом грунте — процесс сложный, не допускающий ошибок. Соблюдение мер по защите от действия пучинистых сил сохранит здание от разрушения и перекашивания конструкции.

Строительство фундамента на пучинистых грунтах дело очень не простое. Здесь необходимо учесть силы воздействия, рассчитать нагрузку и массы, чтобы фундамент стал надежной опорой для того типа сооружение, которое вы планируете возводить. Итак, начнем с определения.

Пучинистым грунтом называется грунт, подверженный морозному пучению. Вычисляется величина пучения по формуле:

E = (H – h) / h,

где E – степень пучинистости, h – высота грунта до замерзания, H – высота замерзшего вспучившегося грунта.

Таким образом, можно определить величину изменения объема грунта при промерзании. Пучинистыми являются грунты, степень пучинистости которых больше 0,01 (при промерзании на 1 метр, грунт увеличивается в объеме на 1 см).

Сам процесс пучения грунта происходит по причине замерзания влаги в грунте, а, как известно, лед расширяется, тем самым расширяя объем грунта. Поэтому понятие пучинистости грунта полностью определяется наличием в грунте воды. Чем больше воды, тем больше грунт вспучивается. Пучинистыми являются все глинистые грунты, суглинки и супеси. Глинистые грунты имеют много пор, удерживающих влагу, поэтому чем больше глины в грунте, тем более пучинистым является грунт.

Этапы работ

Следует помнить, что силы пучения велики и могут поднимать целые здания, поэтому строительство сооружений на пучинистых грунтах должно происходить только с принятием мер против пучения.

Рассмотрим способы противодействия пучинистым грунтам:

Самым радикальным методом является замена пучинистого грунта на непучинистый. Для этого роют большой котлован, глубиной большей уровня промерзания. Пучинистый грунт убирают, а вместо него засыпают утрамбованный песок, являющийся замечательным основанием для фундамента, потому что песок имеет высокую несущую способность и не удерживает в себе влагу. Такой способ является наиболее надежным, но и подразумевает очень серьезные затраты, потому что включает большой объем земельных работ.
Вторым способом противодействия пучинистости является строительство фундамента , закладываемого на глубину ниже промерзания грунта. В этом случае фундамент избавляется от воздействий пучинистости на основании фундамента. На стены же фундамента силы пучинистости по-прежнему будут воздействовать. Хотя данное воздействие и будет на порядок меньше, но и оно может вызвать существенные проблемы. При примерзании к стенам фундамента, грунт будет тащить его за собой вверх/вниз с силами, достигающими 5 тонн на 1 м 2 . Прикинем силу воздействия на дом 6 на 6 метров и с глубиной ленточного фундамента 1,5 метра. Таким образом площадь боковой поверхности составляет 36 м 2 . Силы воздействия пучинистого грунта могут достигать до 180 тонн, чего будет достаточно, чтобы поднять деревянный дом. Поэтому данный метод походит при строительстве тяжелых железобетонных и кирпичных домов .
Третьим способом борьбы с пучинистыми грунтами является утепление . Данный способ наилучшим образом подходит для строительства легких малозаглубленных домов. Укладывая на грунт возле дома утеплитель, можно добиться, чтобы этот грунт никогда не замерзал. Ширина утеплителя в данном случае должна соответствовать глубине промерзания. Таким образом, если грунт промерзает на глубину 1,5 метра, то нужно укладывать утеплитель шириной также в 1,5 вокруг дома. Толщину утеплителя необходимо подбирать индивидуально.
И еще одним способом строительства фундамента на пучинистых грунтах является отвод воды. Если не будет воды, значит, не будет и пучения. Для реализации отвода воды создают дренажную систему, а именно роют канаву в полуметре от фундамента, глубиной равной уровню заложения фундамента. В эту канаву под небольшим углом укладывают перфорированную трубу, завернутую в фильтрующую ткань. После чего трубу засыпают гравием или крупным песком. Таким образом, вода, образующаяся в грунте, будет просачиваться в трубу через ее отверстия, и далее выводиться по трубе в более низкую область или специально приготовленный для этих целей колодец.

После реализации представленных здесь способов, фундамент будет служить вам верой и правдой долгие годы.