Мероприятия по устройству незаглубляемых фундаментов на пучинистых грунтах. Замена грунтов в основании фундаментов Какой фундамент лучше под непучинистый грунт

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.

1. 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.
2. 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.
3. 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.
4. 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:

1. Определение типа грунта и его состояние.
2. Степень промерзания грунта.
3. Присутствие воды, содержащейся в грунтах.
4. Величину нагрузки от конструкции здания.
5. Наличие подвала.
6. Срок эксплуатации сооружения.
7. Необходимые материалы для укладки.
8. 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.

1. 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.
2. 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.

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

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

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

Поэтапная укладка

Стенки глубоких траншей необходимо укреплять распорками чтобы избежать обвала грунта.

Порядок закладки предполагает выполнение следующих работ:

1. Разбивка плана здания или сооружения.
2. Определение необходимой глубины заложения.
3. Подготовка траншеи.
4. Укладка подушки из гравия и песка, если это необходимо.
5. 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

Перед началом возведения фундамента дома в обязательном порядке должна быть проведена такая операция, как проверка несущей способности грунта. Исследования проводятся в специальной лаборатории. В том случае, если выявлено существование риска обрушения здания при его строительстве на данном конкретном месте, могут быть выполнены мероприятия, направленные на усиление или замещение грунтов.

Классификация

Все грунты подразделяются на несколько основных типов:

• Скальные. Представляют собой цельный скальный массив. Не впитывают влагу, не проседают и считаются непучинистыми. Фундамент на таких основаниях практически не заглубляется. К скалистым относят также крупнообломочные грунты, состоящие из больших В том случае, если камни смешаны с глинистой почвой, грунт считается слабопучинистым, если с песчаной - непучинистым.
• Насыпные. Грунты с нарушенной естественной структурой наслоений. Проще говоря, насыпанные искусственно. Здания на подобном основании строить можно, но предварительно следует выполнить такую процедуру, как уплотнение грунта.
• Глинистые. Состоят из очень мелких частиц (не более 0.01 мм), очень хорошо впитывают воду и считаются пучинистыми. Проседают дома на таких грунтах гораздо сильнее, чем на скалистых и песчаных. Все классифицируются на суглинки, супеси и глины. К ним относятся в том числе и лессы.
• Песчаные. Состоят из крупных частиц песка (до 5 мм). Сжимаются такие грунты очень слабо, но быстро. Поэтому дома, построенные на них, осаживаются на небольшую глубину. Классифицируются песчаные грунты по размеру частиц. Лучшими основаниями считаются гравелистые пески (частицы от 0.25 до 5 мм).
• Плывуны. Пылеватые грунты, насыщенные водой. Чаще всего встречаются в заболоченных местностях. Для строительства зданий считаются непригодными.

Такая классификация по видам выполняется согласно ГОСТ. Грунты исследуют в лабораторных условиях с определением физических и механических характеристик. Данные изыскания являются основой при расчете мощности фундаментов под здания. Согласно ГОСТ 25100-95, все грунты делятся на скальные и нескальные, просадочные и непросадочные, засоленные и незасоленные.

Основные физические характеристики

При проведении лабораторных исследований определяются такие параметры грунтов:

• Влажность.
• Пористость.
• Пластичность.
• Плотность.
• Плотность частиц.
• Модуль деформации.
• Сопротивление сдвигу.
• Угол трения частиц.

Зная плотность частиц, можно определить и такой показатель, как удельный вес грунта. Вычисляется он, прежде всего, для определения минералогического состава земли. Дело в том, что чем больше органических частиц в грунте, тем ниже его несущая способность.

Какие грунты могут быть отнесены к слабым

Порядок проведения лабораторных испытаний также определяется ГОСТ. Грунты исследуются с использованием специального оборудования. Работу при этом проводят только обученные специалисты.

Если в результате испытаний выявлено, что механические и физические характеристики грунта не позволяют строить на нем сооружения и здания без риска их обрушения или нарушения целостности конструкции, грунт признается слабым. К таковым по большей части относят плывуны и насыпной грунт. Слабыми чаще всего также признаются рыхлые песчаные, торфянистые и глинистые с большим процентом содержания органических остатков грунты.

Если грунт на участке слабый, строительство обычно переносят на другое место с более удачным основанием. Но иногда сделать это не представляется возможным. К примеру, на небольшом частном участке. В этом случае может быть принято решение о возведении свайного фундамента с глубиной заложения до плотных слоев. Но иногда более целесообразной представляется процедура замены или укрепления грунта. Обе эти операции достаточно накладны в плане как финансовых, так и временных затрат.

Замещение грунтов: принцип

Процесс может быть произведен двумя способами. Выбор метода зависит от глубины залегания плотных слоев. Если она невелика, слабый грунт с недостаточной несущей способностью просто удаляется. Далее на плотное основание нижележащего слоя насыпается плохо сжимаемая подушка из смеси песка, и других подобных материалов. Данный способ может быть использован только в том случае, если толщина слоя слабого грунта на участке не превышает двух метров.

Иногда случается так, что плотный грунт расположен очень глубоко. В этом случае подушка может быть уложена и на слабый. Однако при этом следует выполнить точные расчеты ее размеров в горизонтальной и вертикальной плоскостях. Чем она шире, тем меньшей из-за распределения давления будет нагрузка на слабый грунт. Применяться такие подушки могут при устройстве фундаментов всех типов.

При использовании такого искусственного основания возникает риск раздавливания подушки весом здания. В этом случае она просто начнет выпирать в толщу слабого грунта со всех сторон. Сам же дом просядет, причем неравномерно, что может привести к разрушению его конструктивных элементов. Для того чтобы этого избежать, по периметру подушки устанавливаются шпунтовые ограждения. Помимо всего прочего, они предотвращают переувлажнение песчано-гравийной смеси.

Можно ли менять грунт на участке самостоятельно

Замещение грунтов под фундамент должно выполняться только с предварительным проведением соответствующих исследований и расчетов. Сделать подобную работу самостоятельно, конечно, не получится. Поэтому, скорее всего, придется приглашать специалистов. Однако при возведении не слишком дорогих построек, к примеру, хозяйственных, данную операцию можно произвести и «на глазок». Хотя рисковать мы все же не советовали бы, но для общего развития давайте разберемся в указанной процедуре поподробнее. Итак, этапы проведения работ в этом случае таковы:

• Производится выемка грунта до плотного основания.
• В траншею до уровня подошвы будущего фундамента засыпается песок средней крупности. Засыпка производится слоями небольшой толщины с трамбовкой каждого. Перед уплотнением песок должен быть смочен водой. Трамбовку нужно проводить как можно тщательнее. В самом песке не должно быть никаких включений, в особенности крупных. Иногда вместо него используются грунтобетонные смеси и шлаки.

В том случае, если под фундамент использовано искусственное основание, стоит также устроить Это позволит немного повысить плотность окружающего подушку грунта и предотвратить ее выдавливание в стороны.

Работы по созданию дренажной системы

• В метре от здания выкапывают ров. Выемка грунта при этом выполняется ниже глубины заложения фундамента. Ширина - не меньше 30 см. Уклон дна траншеи должен составлять не менее 1 см на 1 м длины.
• Дно траншеи утрамбовывают и засыпают пятисантиметровым слоем песка.
• На песке расстилают геотекстиль с закреплением краев на стеках рва.
• Насыпают десятисантиметровый слой гравия.
• Укладывают перфорированную дренажную трубу.
• Засыпают ее гравием слоем в 10 см.
• Накрывают «пирог» концами геотекстиля и сшивают их.
• Засыпают все грунтом, оставив по углам здания смотровые колодцы.
• На конце трубы устраивают колодец-приемник. Отвести слив нужно хотя бы на пять метров от стены здания.
• На дно колодца насыпают гравий и устанавливают туда пластиковую емкость с просверленными в дне отверстиями.
• Выводят трубу в емкость.
• Сверху колодец накрывают досками и присыпают землей.

Разумеется, на само здание следует смонтировать водосточную систему.

Как производится усиление грунта

Поскольку замещение грунтов - операция довольно трудоемкая и затратная, часто она заменяется процедурой усиления основания под фундамент. При этом может быть применено несколько разных способов. Одним из самых распространенных является трамбовка грунта, которая может быть поверхностной или глубинной. В первом случае используется трамбовка в виде конуса. Ее поднимают над землей и сбрасывают вниз с определенной высоты. Этот способ используется обычно для подготовки под строительство насыпных грунтов.

Глубинное уплотнение грунта выполняется с помощью специальных свай. Их забивают в землю и вытаскивают. Получившиеся же ямы засыпают сухим песком или заливают грунтобетоном.

Термический способ

Выбор варианта усиления грунта зависит, прежде всего, от его состава, порядок определения которого регулируется ГОСТ. которых была представлена выше, обычно требуют усиления только в том случае, если относятся к нескальной группе.

Одним из самых распространенных методов усиления является термический. Используется он для лессовых грунтов и позволяет выполнить укрепление на глубину примерно в 15 м. В этом случае в землю через трубы нагнетается очень горячий воздух (600-800 градусов по Цельсию). Иногда термическая обработка грунта производится и по-другому. В землю вкапываются скважины. Затем в них под давлением сжигаются горючие продукты. Предварительно скважины герметично закрываются. После такой обработки обожженный грунт приобретает свойства керамического тела и теряет способность набирать воду и разбухать.

Цементация

Песчаный грунт (фото этой разновидности представлено ниже) укрепляется несколько другим способом - цементацией. В этом случае в него забиваются трубы, через которые накачиваются цементно-глиняные растворы или цементные суспензии. Иногда этот способ применяется для заделки трещин и полостей в скальных грунтах.

Силикатизация грунтов

На плывунах, пылеватых песчаных и макропористых грунтах чаще используется способ силикатизации. Для усиления при этом в трубы нагнетается раствор жидкого стекла и Инъекцию можно делать на глубину более 20 м. Радиус распространения жидкого стекла зачастую достигает одного квадратного метра. Это наиболее эффективный, но и самый дорогой способ усиления. Небольшой удельный вес грунта, как уже упоминалось, говорит о содержании в нем органических частиц. Такой состав в отдельных случаях также может быть усилен силикатизацией.

Сравнение стоимости замены и усиления грунта

Разумеется, операция усиления обойдется дешевле полного замещения грунта. Для сравнения давайте сначала подсчитаем, сколько будет стоить создание искусственного гравиевого грунта на 1 м 3 . Выбрать землю с одного кубического метра площади обойдется примерно в 7 у.е. Стоимость щебня составляет 10 у.е. за 1 м 3 . Таким образом, замена слабого грунта обойдется в 7 у.е. за выемку плюс 7 у.е. за перемещение гравия, плюс 10 у.е. за сам гравий. Итого 24 у.е. Усиление грунта обходится в 10-12 у.е., что в два раза дешевле.

Из всего этого можно сделать простой вывод. В том случае, если грунт на участке слабый, следует выбрать для строительства дома другое место. При отсутствии такой возможности нужно рассмотреть вариант возведения здания на сваях. Усиление и замена грунта выполняются только в крайнем случае. При определении необходимости проведения подобной процедуры следует руководствоваться СНиП и ГОСТ. Грунты, классификация которых также определена нормативами, усиливаются подходящими к их конкретному составу методами.

В ряде случаев экономически целесообразно взамен заглубления фундамента сквозь небольшую толщу слабых (иловатых, заторфованных, насыпных и т. п.) грунтов или же укрепления слабых грунтов, расположенных под фундаментом, удалить эти грунты и на их место уложить подушку из песка, гравия, камня, цементно-грунтовой, известково-грунтовой смеси или другого малосжимаемого материала.

Рис. 5.3. Схема устройства подушки
слева - при малой толщине слоя слабого грунта; справа - при большой толщине слоя слабого грунта; 1 - фундамент; 2 - подушка из малосжимаемого материала; 3 - пласт прочного грунта; 4 - слабый грунт

При толщине слоя слабого грунта 1,5-2 м целесообразно уложить подушку непосредственно на подстилающий пласт более прочного грунта (слева на рис. 5.3). Если слабый грунт распространяется на значительную глубину, размеры подушки назначают из условия уменьшения под ней давления до величины, не превышающей расчетного сопротивления этого грунта. При этом толщину подушки и ее ширину понизу принимают исходя из распределения давления под углом а к вертикали от 20 до 40°. Величина угла а зависит от физико-механических свойств материала подушки.

Применять подушки целесообразно под одиночные и ленточные фундаменты с шириной подошвы 1 -1,5 м в глинистых, суглинистых и песчаных грунтах с расчетным сопротивлением 0,10-0,15 МПа выше уровня . Для устройства подушки используют материал с расчетным сопротивлением под подошвой фундамента 0,20-0,25 МПа. В песчаных и супесчаных грунтах для устройства подушек используют несвязные грунты. В суглинистых и глинистых грунтах во избежание скапливания воды в котловане подушки делают из трамбованных связных грунтов или же используют для их устройства смесь грунтов с цементом или с известью.

Для устранения возможности бокового расширения грунта под фундаментом, предотвращения выпирания слабого грунта, а также предохранения основания от подмыва применяют шпунтовые ограждения, которые в отдельных случаях оставляют в грунте на весь период эксплуатации сооружения. Шпунтовые ограждения могут быть использованы также при устройстве грунтовых подушек для сокращения объемов работ по удалению слабого грунта из котлована и отсыпке подушки.

В зависимости от конструкции ограждения, глубины забивки шпунта в грунт ниже подошвы фундамента, а также физико-механических свойств грунтов основания его несущая способность в результате использования шпунтового ограждения может быть повышена до 2 раз, а осадки основания уменьшены в 2-3 раза. Наилучшей конструкцией ограждения, воспринимающей силы распора грунта основания, является круглое в плане ограждение из плоского стального шпунта.
4. В каких случаях применяют замену слабых грунтов?

5. Какова роль шпунтовых ограждений при укреплении грунтов?

6. Что такое цементация, битумизация, силикатизация, смолизация грунтов?

При создании проекта для застройки, в первую очередь, определяют тип грунтов, так как от этого напрямую зависит вид фундамента. Так, столбчатый – наименее затратный в финансовом плане (до 18% от бюджета всего строительства), но не на каждой почве он может быть применим. Песчаные грунты и супеси для такого фундамента подходят, а вот суглинок, торфяники и глинистые участки, а также почвы, подверженные горизонтальным смещениям, требуют дополнительного укрепления.

Как определить тип грунта самостоятельно

Для самостоятельного определения типа грунта следует проделать некоторые манипуляции:

1. Взять немного земли и смочить ее водой. Из смеси сделать кольцо. Если в грунте много песка, его сделать не получится. Супесь разделится на мелкие фракции. При наличии глины, кольцо останется целым.
2. Насыпать грунт с участка в стакан с водой (1\3 на 250 мл) и взболтать. Чем мутнее получится суспензия, тем больше глины содержится в почве.
3. Чтобы выявить наличие влаги, необходимо взять часть земли и положить ее на тонкий лист бумаги. Дать полежать 7-10 минут, после чего землю стряхнуть и оценить степень ее промокания. Чем больше будет влажное пятно, тем водонасыщеннее грунт.
4. Оценить степень глубины подземных вод можно при помощи замеров уровня воды в близрасположенных колодцах или скважинах. А также высоты их размещения относительно участка застройки.

Столбчатый фундамент подходит для легких построек (каркасные дома, подсобные постройки, дачи, бани) без подвалов и погребов. Его можно закладывать на всех типах грунтов, если уровень грунтовых вод не слишком высок. В зависимости от типа почвы он может быть:

• заглубленным. Такой фундамент опускают до 1 м ниже линии промерзания грунтов. Это подходящий вариант для влажных пучинистых почв (болотистые, с высоким горизонтом подземных вод, грунты на глине);
• малозаглубленным (или мелкозаглубленным). Закладывается на глубину до 70 см от уровня промерзания. Применяется на песчаных и скалистых почвах;
• незаглубленным. Глубина не более 50 см. Фундамент устанавливают на крепких грунтах с ровной поверхностью.

Также столбчатые фундаменты бываю опорно-столбчатыми, столбчатыми из труб или столбчато-ленточными.

Закладка фундамента на непучинистых и пучинистых почвах

Непучинистые грунты – это участки земли, образованные по большей части из остатков разрушенных горных пород (гравийные, щебневые, песчаные), являющие собой крупнозернистый материал. Чем больше частицы у такой почвы, тем меньшее влияние будет оказываться на прочность фундамента. Это наиболее безопасные грунты для любых типов построек.

Столбчатый фундамент на таких грунтах закладывают неглубоко (применяю незаглубленную или мелкозаглубленную кладку). В некоторых случаях достаточно и 20−30 см.

К пучинистым почвам относятся супеси, пылевые пески, глины с высокой влажностью и суглинки. Основная характеристика – увеличение объемов почвы при замерзании воды, которая находится в ее составе. Для таких грунтов наиболее удачный фундамент – столбчатая конструкция. Она минимизирует действие касательных сил, и основа не подвергается разрушению при промерзании почвы.

Если нестойкий грунт имеет очень высокий процент влажности, при закладывании фундамента, его верхний шар заменяют на непучинистый (верхние 2\3 слоя). Для отапливаемых домов – с наружной стороны, для неотапливаемых – снаружи и внутри.

При очень пучинистых грунтах или утяжеленном строении (из кирпичной кладки) рекомендуется использовать перевязку (рындбалку). Она может располагаться на поверхности почвы или иметь небольшое заглубление. Это поможет максимально избежать влияния пучения грунта или его подвижек.

Закладка фундамента на глине

Глинистые грунты (с содержанием глины около 10-30%) очень пластичны, подвержены размыванию, не держат форму и могут смещаться. Устойчивость домов на них зависит от правильной закладки фундамента.

Способы укрепления почвы:

• механическая трамбовка при помощи технического оборудования (каток);
• электроосмос. В шар грунта вводят стержневые клеммы под напряжением до 5 А\м 2 . После воздействия током необходимый участок становится более плотным, сухим, что минимизирует пучение;
• электрохимическое влияние. Помимо тока, в грунты добавляют специальные смеси (к примеру, хлористый кальций);
• частичная замена грунта. На глубину до 1 м удаляется верхний слой почвы и засыпается более прочный, который послойно утрамбовывается.

При наличии склонов, их укрепляют бетонными упорами или панелями, под уклоном 50-60 относительно склона.

Технология закладки

Для пучинистых грунтов предпочтительнее выбирать столбы с расширением внизу, в остальных случаях подойдут конструкции в виде параллелепипеда или цилиндра. Есть несколько способов закладки столбчатого фундамента.

Первый способ. Под столбы выкапывают ямы, которые размерами превышают параметры столбов на 30−40см, затем в них устанавливают опалубку и каркас из арматуры. Далее заливают бетон. После его застывания, опалубку снимают, а столб засыпают. Технология позволяет создавать монолитные железные столбы высокой прочности и устойчивости, но требует большого объема работ.

Второй способ. Применяется специальный фундаментный бур – ТИСЭ-ф, с его помощью можно делать скважины в диаметре до 20 см, с расширением внизу до 60 см. Это более простой метод, позволяющий осуществлять закладку фундамента самостоятельно.

На что обращать внимание? В местах пересечения стен (точки наибольших нагрузок), под стойкой каркаса, возводятся столбы на расстоянии, кратном шагу балкам нижней обвязки (1,5 − 2,5 м). Сечение бетонных блоков или столбов из кирпича должно быть не меньше 50х50 см. Толщина стен с шаром термоизоляции – до 25 см, перекрытия (кроме цокольного) сделаны из дерева.

Столбы монтируют вертикально, на них кладут бетонные блоки. Между столбами устанавливают забирку − легкую стенку, утепляющую подпол и защищающую его от влажности. Она должна быть одинаковой по всему периметру строения (как правило, это кирпич или бетон). Толщина стенки – 12 см, уровень заглубления в почву – 25 см. Если грунт на глине и очень пучинистый, забирку устанавливают на подушку из песка высотой 20 см и шириной 30 см.

С ростверком или без него

Ростверк – верхняя часть, связывающая столбы в одну конструкцию, его делают из железобетонной ленты, которая придает постройке большей устойчивости на подвижных грунтах, а также равномерно распределяет вес дома на все столбы.

Его наличие не всегда обязательно, так как нижний венец деревянного сруба выполняет эту роль. Но для каркасных домов, возводимых на пучинистых почвах или на участках с уклоном ростверк нужен. Главное, ростверк нужно монтировать так, чтобы он не заглублялся в почву и не опирался на нее. Иначе зимой он может оторваться от столбов и фундамент деформируется.

Отсутствие ростверка – самый экономный и простой способ заложить фундамент. Его применяют, если почвы не слишком пучинистые, а здания легкие, малогабаритные и не требуют ленточной опоры (деревянный сруб, каркасный дом).

Если фундамент на глине под столбы до глубины промерзания, почву заменяют на смесь из крупнозернистого песка, щебня или гравия, поливают водой и утрамбовывают.

Чем тяжелее строение, тем мощнее должны выбираться столбы и шаг делаться чаще (1,5 м). Меньше делать нерационально, но и свыше 3 м шаг превышать нельзя. Сечение столбов может быть различным, в зависимости от материала (кирпич, монолит, дерево). На глине оптимальный вариант – железобетон.

Зачем армирование монолитному столбчатому фундаменту

Бетонные столбы прочны на сжатие, но плохо переносят нагрузки на растяжение или изгиб. Чтобы избежать подобной деформации фундамент нужно армировать в зонах, где может возникнуть растягивание. К примеру, при пучении верхняя часть столбов будет выталкивать вверх, тогда как нижняя – удерживаться в непромерзающем слое почвы, в результате столбы могут потрескаться. Здесь и пригодится вертикальное армирование.

Каркас из арматуры состоит из вертикальных ребристых прутьев (класс A-3) с диаметром 1,2 см. Ребристые прутья выбираются для обеспечения лучшего контакта с бетоном. Их соединяют при помощи тонкой гладкой монтажной арматуры (диаметр 0,6 см), которая сама по себе не воспринимает нагрузку, а только связывает прутья в одну конструкцию.

При армировании столбов диаметром до 20 см необходимо 2 прутка. Если высота столба около 2 м, ребристую арматуру перевязывают монтажной через каждые 80−100 см, то есть в 3−4 местах.

При наличии ростверка, его также армируют. Делают 2 пояса (нижний и верхний), каждый из которых включает в себя минимум по 2 продольных прута. Для такого армирования используют арматуру с диаметром 1,2 см и поперечным сечением. Арматурный каркас погружают в бетон полностью, уровень над поверхностью ростверка – 3−5 см.

Если учесть все инженерно-технологические особенности закладки столбчатого фундамента, знать тип почвы, уровень грунтовых вод и характер будущей постройки – такая основа будет долговечной и прочной на износ десятилетиями.

Большинство домов строится в регионах с умеренным климатическим климатом, однако это не означает, что при возведении построек не возникает проблем. Пучинистые грунты являются одной из них. Дело в том, что в условиях морозного пучения фундаментальное основание постройки может быстро потрескаться, вследствие чего пострадает его целостность, а соответственно и прочность основы.

Существует масса методов решения подобных проблем. Однако прежде чем начать предпринимать какие-либо действия, необходимо учесть особенности пучения земли.

Как происходит пучение

Так как плотность воды больше чем у льда, то в процессе ее замерзания ее объем изменяется в большую сторону. Исходя из этого влага, находящаяся в почве, становится причиной расширения ее массы. Отсюда и появилось такое понятие, как силы морозного пучения, то есть – силы, влияющие на процесс расширения грунта. Сама же почва в этом случае называется пучинистой.

Полезно! Уровень расширения грунта обычно составляет 0,01. Это означает, что если верхний слой земли будет промерзать на глубину 1 м, то объем почвы увеличится на 1 см и больше.

Само морозное пучение происходит по нескольким причинам:

• Из-за глубины залегания верхнего водоносного слоя. Если вода расположена близко к поверхности, то даже при условии замены глины на гравелистый песок будет неэффективна.
• Исходя из глубины промерзания земли в холодный период в конкретном регионе.
• В зависимости от типа почвы. Больше всего воды содержится в глине и суглинках.

Исходя из состава почвы и климатических условий, выделяют пучинистые и непучинистые грунты.

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.

Как самостоятельно определить степень пучения грунта

Чтобы «в домашних» условиях определить есть ли на вашем участке пучинистые грунты, то проще всего выкопать шурф (вертикальную выработку) глубиной около 2 м и подождать несколько дней. Если на дне вырытого шурфа не образовалась вода, то необходимо пробурить (для этого используется садовый бур) скважину еще на 1,5 м. Когда в скважине появится вода, при помощи планки замеряется расстояние от уровня грунтовых вод до поверхности.

Для определения типа грунта достаточно произвести визуальный осмотр почвы. На основе этих данных можно сделать примерные выводы о степени расширения земли в холодное время года.

Если грунт слабопучинистый, то УГВ будет находиться ниже расчетной глубины промерзания. Это значение напрямую зависит от типа почвы:

• пылеватые пески – 0,5 м;
• супеси – не более 1,0 м;
• суглинки – 1,5 м;
• глина – 2 м.

Если грунт относится к среднепучинистым, то уровень грунтовых вод будет находиться ниже глубины промерзания на:

• 0,5 м, если преобладают супеси;
• 1,0 м – суглинки;
• 1,5 – глина.

Если грунт сильнопучинистый, то УГВ будет ниже на:

• 0,3 м – если почва в основном состоит из супеси;
• 0,7 м – суглинка;
• 1,0 м – глины.

Если глина и суглинки расположены довольно близко к расчетной глубине промерзания почвы – это не самое лучшее основание под фундамент мелкозаглубленного типа. Однако, это не означает, что строить на таких почвах нельзя.

Как решить проблему пучинистых почв

Существует масса способов, которые позволят понизить уровень пучения почвы. Рассмотрим самые распространенные.

Замена грунта

Замена пучинистого грунта считается наиболее трудозатратным и дорогостоящим процессом, так как предполагается полное удаление почвы, находящейся на месте будущей постройки. После этого засыпается новая земля или крупнозернистый песок и гравий, и фундамент укладывается на непучинистую почву.

Утяжеление здания

Чем меньше вес постройки, тем больше вероятность того, что на нее будет оказывать давление земля, разбухающая в холодное время года. Чтобы этого не происходило, рекомендуется возводить более массивные постройки. Однако, это также ведет к серьезным финансовым затратам.

Возведение плитного фундамента

Придать дополнительный вес зданию и предотвратить давление грунта можно установив в качестве основания для дома плитный фундамент. Цельная монолитная плита высотой более 20 см, заглубленная в землю будет подвергаться силам морозного пучения, однако в этом случае она просто равномерно приподнимется зимой и займет исходное положение, когда температура воздуха повысится.

Технически построить плитный фундамент не сложно (трудности могут возникнуть только на этапе ), тем не менее, такая основа тоже обойдется недешево.

Установка свайного фундамента

Если вы хотите обойтись малой кровью, то дешевле всего будет установить свайный фундамент. Однако стоит учитывать, что подобные конструкции подходят только для домов небольшого веса (каркасных, сооружений из сип-панелей и так далее).

В качестве фундаментального основания подойдут:

• винтовые сваи, которые вкручиваются в почву чуть ниже уровня промерзания;
• армированные конструкции (в этом случае необходимо подготовить скважины и установить в них стержни, обмотанные рубероидом и металлическим каркасом).

После установки свай, элементы соединяются при помощи распределяющих нагрузку плит или балок (ростверка), которые укладываются по периметру будущей постройки и утепляются пенопластом или пенополистиролом.

Некоторые строители возводят на пучинистых почвах кирпичные столбчатые конструкции высотой до 60 см и заглубляют их примерно на 15 см, однако такие основания подходят только для беседок, летних кухонь и прочих сооружений, не предназначенных для проживания.

Постоянное отопление дома

Если сравнивать температуру почвы, расположенной под отапливаемым и неотапливаемым домом, то в первом случае она будет выше почти на 20%. Соответственно, если в здании круглогодично будут проживать люди и постройка будет отапливаемой, то сила пучения сведется к минимуму.

Дренаж грунта

Чтобы предотвратить распирание почвы, можно снизить содержание воды в земле. Для этого необходимо соорудить дренажный колодец, который будет находиться на некотором отдалении от постройки. Чтобы построить такую систему необходимо:

• Вырыть траншею вокруг дома.
• Заложить в нее трубы с небольшими отверстиями по бокам. Чтобы вода от дома отводилась самотеком, необходимо укладывать трубы под небольшим уклоном по направлению к дренажному колодцу. Соответственно, чем ближе к колодцу расположен трубопровод, тем глубже он закладывается.
• Обсыпать трубы гравием и покрыть геотекстилем.

Теплоизоляция грунта

Чтобы снизить пучинистость грунта, можно возвести отмостку. Обычно такая конструкция изготавливается по периметру постройки для того, чтобы защищать фундаментальное основание от дождевых вод. Но, если произвести более мощную теплоизоляцию отмостки, можно будет снизить уровень расширения земли в зимний период.

Чтобы изготовить утепленную отмостку, необходимо придерживаться следующих рекомендаций:

• Ширина отмостки должны быть на 1-1,5 м больше ширины промерзания грунта.
• В качестве основы для отмостки рекомендуется использовать песок, который тщательно трамбуется и проливается водой.
• На песок укладывается пенополистирол или любой другой утеплитель слоем около 10 см.
• Сверху укладывается гидроизоляция (рубероид).
• На гидроизоляционный слой укладывается щебень и все заливается бетоном.
• Перед бетонированием рекомендуется выполнить армирование стальной сеткой диаметром 4 мм и размером ячеек 15 х 15 мм.

В заключении

Зная какие грунты преобладают на участке, можно вычислить уровень их пучения, соответственно можно подобрать лучший вариант обустройства фундаментального основания или снизить объем влаги в почве. Некоторые строители дополнительно утепляют фундамент, так как это также позволяет понизить уровень влияния влаги на бетонную основу дома.