Выбор фундамента для пучинистых грунтов

Пучение грунта и его виды

Пучение — способность почвы увеличивать свои объемы из-за заледенения находящейся в ней влаги. Чем большим количеством воды пропитан грунт, тем сильнее он расширяется при минусовых температурах. Изменения объема объясняются разной удельной плотностью двух материалов, которая у воды составляет 1000 кг/м2, а у льда — 910 кг/м2.
Важно: увеличивающий в объеме грунт не может расширяться вниз, поскольку там расположены глубинные, несжимаемые пласты почвы, он поднимается в верх и давит на фундамент, выталкивая его из земли.

Склонность почвы к пучению непосредственно зависит от ее структуры — крупнообломочные, гравелистые и песчаные грунты практически не впитывают воду и не подвергаются пучению, тогда как расширение глины, суглинка, черноземов и супесей, впитывающих воду как губка, максимально. Особенно сильно пучение проявляется после затяжных дождей, длившихся в осенний период. На фактическую величину пучения, помимо типа почвы, влияют два фактора:

• Уровень глубина грунтовых вод;
• Уровень промерзания грунта.

Важно: от уровня промерзания зависит, какой по толщине пласт почвы будет расширяться, от глубины грунтовых вод — сила пучения: если УГГВ высокий, то верхние шары почвы будут постоянно влажными, что приведет к увеличению их пучинистости.

Рис.: Виды воздействия пучения на фундамент

Выделяют два разных по прикладному характеру
вида пучения:

Читайте также:  Изоляционные материалы для кровли и стен

• Вертикальное — действует снизу-вверх, выталкивая опорную часть фундамента. Вертикальное пучение проявляется, если подошва основания расположена в пласте промерзающего грунта, если она заглублена ниже уровня промерзания, вертикальные нагрузки на фундамент не действуют;
• Касательное — выталкивание фундамента происходит в результате трения расширяемой почвы и стенок основания. Такие нагрузки значительно меньше чем вертикальные, однако если здание легкое (каркасный либо деревянный дом) и его вес не может уравновесить выталкивающие силы, проблемы возможны и без активных вертикальных нагрузок.

Важно: деструктивное влияние пучения на фундамент усугубляется тем, что весной, когда содержащийся в почве лед оттаивает, грунт уменьшается в объеме и дом проседает, часто неравномерно, что приводит к разрушению и деформации ответственных элементов здания.

Особенности пучинистого грунта

Пучнистые земли представляют собой наличие в почве участка таких составляющих, которые склонны к скоплению большого количества воды

Пучнистые земли представляют собой наличие в почве участка таких составляющих, которые склонны к скоплению большого количества воды. В результате в сезон морозов эта самая вода кристаллизуется (то есть замерзает), увеличиваясь от этого в объеме, а именно — в почве присутствует лёд, которому требуется место.

Особенно пучнистыми являются такие почвы:

• Мелкопесчаные с высоким уровнем грунтовых вод;
• Глинистые и суглинистые;
• Пылеватые почвы.

Грунт, насыщенный в зимнее время года льдом, начинает пучиться, отыскивая себе место. Таким образом происходит смещение фундамента под воздействием пучнистой земли. Причем в зависимости от степени заглубленности основания негативное воздействие грунта может оказываться как снизу, так и на стенки фундамента. То есть, если основание дома не углубляют ниже уровня промерзания почвы, то такой базис находится как бы на поверхности играющей лавы. Его постоянно деформирует, меняя соответственно и первоначальное положение дома. Если же фундамент углубляют ниже уровня промерзания грунта, то здесь пучинистая земля снизу не оказывает влияния на каркас дома, а вот на боковые его стенки изрядно давит. Стоит ли говорить о негативных последствиях для дома в результате такого влияния на фундамент.

Важно: уровень промерзания грунта в средней полосе России достигает отметки 1,5 метра. И углублять фундамент ниже этого уровня очень затратно. Поэтому стоит подобрать один из приведенных ниже типов фундамента, который отлично справится с нагрузкой, оказываемой на него и домом, и почвой.

Стоит отметить, что в момент промерзания и пучения почва может увеличиваться в объеме в диапазоне 4-12%. И объем увеличения полностью зависит от количества воды в грунте.

Профессионалы делят пучнистые земли по степени пучения на такие виды:

• Слабопучнистые почвы. Процент увеличения грунта в объеме не превышает 4%.
• Среднепучнистые. Здесь земля увеличивается в объеме до 8%.
• Сильнопучнистый грунт. Его объем может увеличиться до 12%.

При этом процент вспучивания почвы обусловлен дополнительными факторами, такими как:

Типы фундамента для дома из пеноблоков

• Уровень расположения подземных вод;
• Глубина промерзания почвы;
• Дисперсионные свойства грунта;
• Высота капиллярного смачивания слоёв земли на участке.

Виды фундаментов на пучинистых грунтах

В основе надежности фундамента малых и средних зданий в условиях пучинистых грунтов лежит их способность сохранять устойчивость под влиянием касательных сил пучения.

Если крупные массивные здания, построенные с заложением фундамента на глубине ниже сезонного промерзания грунта, противодействуют касательным силам своей массой, то, чтобы эти силы не разрушили здание небольшой величины и массы, применяют следующие типы фундаментов:

• Ленточный фундамент с заложением ниже глубины промерзания. В таком случае на подошву силы пучения действовать не будут, а для нейтрализации касательных сил трения, воздействующих на боковую поверхность фундамента, проводят ряд мероприятий, о которых – ниже.
• Мелкозаглубленный ленточный фундамент или монолитная плита – так называемые, плавающие фундаменты.
• Столбчатый фундамент.
• Свайный фундамент.

применение ленточного фундамента на пучинистых грунтах

В пучинистых грунтах использованию подлежат исключительно фундаментные ленты глубокого заложения монолитного типа. Сборные конструкции неприменимы ввиду того, что из-за неуравновешенной нагрузки касательные силы пучения могут оторвать верхний пояс фундаментных блоков от нижнего.
Важно: армирование фундамента в данном случае является обязательным — армокаркас обеспечивает пространственную жесткость ленты, что в случае воздействия на фундамент неравномерных деформаций защитит конструкцию от растрескивания.

Читайте также:  Заборы из металлосайдинга: Фото и Видео +Технологии монтажа

Рис.: Варианты монтажа ленточного фундамента в пучинистом грунте

При строительстве легких зданий — домов из каркасных панелей либо дерева, низкий вес постройки не сможет уравновесить касательные силы пучения, даже если его опорная часть размещена ниже глубины промерзания почвы. В данном случае необходимо обустраивать ленту с уширенной подошвой, увеличенное сечение которой работает в грунте как анкер, препятствуя выталкиванию фундамента касательными нагрузками.

Преимущества столбчатого фундамента над другими типами при устройстве их в пучинистых грунтах

Подводя итог, можно выделить некоторые преимущества столбчатых фундаментов относительно других типов. Эти преимущества наблюдаются не только при строительстве фундаментов на пучинистых грунтах, но и в нормальных условиях:

• Устройство столбчатого фундамента в зависимости от выбранного материала для его изготовления и шага столбов будет стоить в 1,5-2 раза дешевле, чем ленточный фундамент, и в 3-3,5 раза, чем плитный, устроенный и в обычных грунтах, и в пучинистых;
• Возможность применения сборных железобетонных плит при устройстве столбчатого фундамента в пучинистых грунтах сокращает трудовые объёмы в два, а то и три раза;
• Есть возможность уменьшения затрат на строительство фундамента, а особенно в пучинистых грунтах. Такая экономия достигается, если уменьшить сечение столбов и выполнить их монолитными;

  
  Конструкция столбчатого фундамента

Также стоит отметить ещё один положительный момент столбчатых фундаментов – это то, что грунт под отдельно стоящим столбом работает гораздо эффективнее, чем под лентой фундамента. Это говорит о том, что даже в пучинистых и слабых грунтах столбчатый фундамент даёт меньшую осадку, чем ленточный, при условии, что они оказывают одинаковое давление на единицу площади опоры.

Применение монолитной плиты на пучинистых грунтах

Монолитный плитный фундамент классифицируется как незаглубленный. В условиях пучинистых грунтов он используется в двух случаях:

• Для возведения тяжелых каменных домов, вес которых дополнительно усиливает устойчивость плиты к изгибам и уравновешивает выталкивающие нагрузки;
• Для строительства небольших сооружений, обладающих низким весом, с которыми плита работает как «плавающая» конструкция.

Под понятием «плавающая» плита обозначается способность монолита, размещенного на поверхности грунта, опускаться и подниматься вместе с почвой. К такому фундаменту выдвигаются повышенные требования к устойчивости на изгиб (достигается за счет усиленного армирования и увеличения толщины), поскольку из-за неравномерного промерзания грунта (в центре дома почва всегда сохраняет плюсовую температуру) под фундаментом образуется яма глубиной 10-20 см.

Рис.: Схема промерзания грунта под плитным фундаментом

Важно: на низкоплотных и просадочных грунтах строительство фундаментной плиты должно сопровождаться ее утеплением слоем ЭППС толщиной 10-15 см. и обустройством песчаной подсыпки толщиной 30-50 см. Такое решение обеспечивает равномерность промерзания грунта под периметром фундамент и, как следствие, отсутствие провала по центру плиты.

Мероприятия, противодействующие касательным силам пучения

Противодействовать касательным силам пучения при устройстве ленточного фундамента можно путем проведения ряда мероприятий:

• строительство не сборного, а монолитного железобетонного фундамента
• засыпка дна и пазух траншеи под фундамент песком: чем шире слой боковых пазух, тем меньше влияние касательных сил пучения
• значительное увеличение глубины заложения фундамента с целью увеличить общую массу строения до такой величины, которая будет превосходить силы пучения
• анкерное устройство фундаментов: расширение нижней части, на которое будут воздействовать реактивные, направленные вниз, силы пучения
• подсыпка крупного песка для повышения общего уровня площадки: тем самым уменьшается глубина промерзания грунта под зданием
• устройство дренажных траншей, что особенно актуально при высоком уровне грунтовых вод
• мероприятия по утеплению фундамента

Материалы для Вас:

1. Несущая способность свай
2. Сколько стоит фундамент для дома

Свайный фундамент на пучинистых грунтах

На наш взгляд свайный фундамент на пучинистых грунтах – наиболее целесообразный вариант устройства фундамента. Судите сами: перечисленные выше мероприятия, которые не всегда эффективны и весьма дорогостоящие, в случае со свайным фундаментом не нужны.

Общая площадь поверхности свай, на которую будут воздействовать касательные силы пучения, настолько мала, что ими можно пренебречь. Глубина погружения железобетонных свай варьируется в пределах 5-12 метров (для возведения многоэтажных зданий могут применяться составные конструкции общей длиной до 24 метров), что значительно ниже уровня промерзания грунта в любой точке России.

Читайте также:  Как сделать обрешетку к шиферу своими руками

Рис.: Схема фундамента из ЖБ свай

Фундамент на свайных опорах переносит нагрузку от веса постройки на пласт глубинного несжимаемого грунта. Это позволяет строить здания в условиях высокого уровня грунтовых вод, где из-за низкой плотности пропитанной влагой почвы ленточные фундаменты не обеспечивают требуемой надежности.

Важно: при обустройстве свайно-ростверковых фундаментов на пучинистых грунтах, обвязка свай всегда делается висячей — поднятой над уровнем почвы на 30-40 см. Укладывать ростверк непосредственно на грунт нельзя, поскольку при расширении почвы его может оторвать от свайных опор.

Фундамент на забивных сваях пригоден для строительства в пучинистых грунтах зданий любой этажности и веса — от легких каркасных сооружений до многоэтажных домов. На такой фундамент не работают воздействия вертикального пучения, а касательные силы не оказывают на железобетонные сваи серьезных нагрузок.

Таким образом, при относительной доступности по стоимости, свайный фундамент в условиях пучинистых грунтов гораздо надежнее, чем более дорогостоящие ленточные и плитные фундаменты.

Полезные материалы

Устройство свай

В данной публикации приведена информация о технологии обустройства фундаментов из буронабивных…

Технология устройства буронабивных свай

Буронабивные сваи имеют цилиндрическую форму, а их каркас стоит из подвергшихся армированию окружностей и продольной арматуры.

Методы возведения основания на грунтах с пучинистыми свойствами

Расположения основания ниже уровня промерзания грунта — залог его устойчивости в будущем.

Распространенным решением проблемы возведения надежного основания на грунтах с пучинистыми свойствами является глубокое расположение основы, которое будет находиться ниже уровня промерзания почвы.

Данное решение будет надежно предотвращать воздействие пучения в нижней части основания, однако боковые стенки базиса по-прежнему будут не слишком надежно защищены от такого рода деформационных воздействий.

При недостаточной прочности закладываемого основания, материал может быть деформирован или смещен.

При закладке базиса на большую глубину, данный способ будет существенно бить по карману, поскольку потребуется большое количество материала.

Как правило, оптимальный фундамент на пучинистых грунтах должен надежно сопротивляться воздействию пучения, а также равномерно распределять деформационные явления по всей площади основания, чтобы не допускать повреждения стен.

С данной проблемой, как нельзя лучше, справляется мелкозаглубленный базис, который характеризуется небольшой глубиной закладки. Неглубокая закладка нивелирует касательное влияние проблемного грунта, ведь основание представлено монолитным сооружением.

Чтобы мелкозаглубленное основание надежнее справлялось со своей работой, под ним устраивают специальную подушку, которая состоит из материалов, не подверженных пучинистым свойствам. Это может быть песок либо щебень средних размеров.

После заливки бетонной смеси, внешнюю сторону основания, вплоть до самой подушки, также прокладывают непучинистыми материалами, а затем присыпают землей.

Столбчатый базис на грунтах с пучинистыми свойствами

При частном малоэтажном строительстве, который выполняется в условиях пучинистого грунта, оптимальным решением может стать использование столбчатого основания.

Грамотный столбчатый фундамент на пучинистых грунтах обычно устраивается ниже уровня промерзания.

Данный способ позволяет сэкономить значительную сумму денег. Чтобы избежать напряжения, касательно воздействующего на опорные столбы, следует сделать выбор в пользу столбов из железобетона.

Столбчатые основания, которые выполнены с применением железобетонных конструкций, представляют собой оптимальное решение для заложения базиса на грунтах, характеризующихся пучинистыми явлениями. Данная технология является очень удобной и обладает высокой технологичностью, поскольку подходит и для таких типов грунта, как:

• заболоченные области;
• сырые участки;
• почва с высоким уровнем залегания грунтовой влаги.

На таких почвах столбчатое основание может быть представлено таким типом конструкции, в котором к опорному каркасу жестко привязывается анкерная площадка, служащая опорой для строения.

Несущие столбы такого основания могут быть представлены следующими изделиями:

• Асбоцементные трубы с армированной внутренней стенкой, заполненные бетоном.
• Железобетонные конструкции.
• Металлические трубы, защищенные с внутренней стороны песчано-цементным составом, а с внешней – металлом или эпоксидной смолой.

В качестве арматуры может использоваться проволока, чей диаметр составляет 6-12 мм, а также стержни из металла либо металлические отходы: части водопровода, газопроводные трубы, уголки.

Приготовление бетона следует производить только с использованием высокомарочного цемента. На роль заполнителя подойдут песок или щебень из гранита. Чем жестче бетон – тем прочнее его структура.

Как изготовляют ленточные монолитные сооружения?

Чтобы грамотно установить ленточный фундамент на пучинистых грунтах, следует придерживаться определенного порядка.

Читайте также:  Визитная карточка загородного дома – кованая калитка

На начальном этапе готовится котлован, глубина которого представлена значениями от 0.5 м. до 0.7 м.

После того, как яма готова, ее боковые откосы прокладываются материалами с гидроизоляционными свойствами. Это могут быть как толь, так и полиэтилен.

Затем котлован засыпается песком, при этом насыпка идет слоями. Каждый слой, толщина которого должна составлять от 20 до 30 см, необходимо утрамбовывать.

Гидрозащита обеспечивает успешное противодействие песка заиливанию. Последующий этап характеризуется проведением работ по установке опалубки. Хотим отметить, что если вы не знаете как правильно делать опалубку или заливать бетон, то у нас вы всегда можете заказать строительство фундамента под ключ.

Подушка из песка укрывается прослойкой с гидроизоляционными свойствами, после чего в опалубку устанавливаются прутки из арматуры, диаметром до 1.2 см.

На финальном этапе работ идет заливка основания бетонной смесью, которую готовят определенным образом. Укладка верхней арматуры происходит непосредственно на сырую бетонную смесь, до того, как соответствующие мероприятия будут завершены. Очень важно соединять арматуру именно методом вязки, поскольку сварочное соединение привносит в структуру основания хрупкость и ломкость.