Столбчатые фундаменты на пучинистых грунтах

Анализ рекомендуемых мероприятий

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.

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.

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.

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, не технологичности или отсутствия соответствующих механизмов и оборудования.

Всё же использование ряда мероприятий позволяет обеспечить устойчивость и, следовательно, надёжность фундаментов под малоэтажными домами, но это достигается значительным удорожанием строительства.

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.

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.

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.

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 (тел.: (495) 353-55-75.) Журнал Советы профессионалов №2/2010 г.

Расчет деформации пучения ненагруженной поверхности грунта

1. Деформация пучени ненагруженной поверхности пылевато-глинистого грунта при его промерзании до
расчетной глубины d_f в зависимости от расчетной
предзимней влажности W определяется по формулам

при W > W_pr

(1)

при W£W_pr,(2) где W_pr — влажность предела пучения грунта, определяемая по формуле ,(3) в которой 0,92, r_w, r_s, r_d— плотность,
т/м3, соответственно льда, воды, твердых частиц и сухого грунта;

K_w — коэффициент содержания незамерзшей воды в мерзлом грунте при температуре, равной 0,5 Т_up;

Т_up — минимальная температура грунта, пря которой прекращается его пучение; T_up, K_wопределяются по таблице настоящего приложения;

T — расчетная температура у открытой, оголенной от снега поверхности грунта (°С); принимается равной средней температуре воздуха за зимний период;

W_p, W_cr — те же обозначения, что в ; K_в — параметр, выражающий отношение коэффициентов влагопроводности, равный,(4)

где W_sat— полная влагоемкость грунта;

J_t — температурный коэффициент, равный,(5) гдеy— параметр, характеризующий
зону одновременного пучения, определяется по номограммам (рис., );

h — параметр, выражающий связь между температурой и содержанием незамерзшей воды в зоне промерзания,
определяется по таблице настоящего приложения.

2. Деформация пучения ненагруженной поверхности песчаного грунта определяется по формуле h_f= f_i(6) где f_i— интенсивность пучения, принимаемая равной:

f_i= 0,035 для слабопучинистого песчаного грунта;

f_i = 0,07 для среднепучинистого песчаного грунта.

Таблица

Значения параметров h, K_w, и температуры прекращения пучения T_up различных видов глинистого
грунта

Наименование вида грунта	Число пластичности грунта Jр	Температура прекращения пучения Tup	Значение параметра h	Значение коэффициента Kw при расчетной температуре грунта T, °C
-0,3	-0,5	-1	-2	-3	-4	-6	-8	-10
Супесь	0,02Jp£0,07	-1,5	3,55	0,6	0,5	0,4	0,35	0,33	0,3	0,28	0,26	0,25
Супесь пылеватая
Суглинок
Суглинок пылеватый	0,07Jp£0,13	-2,0	4,25	0,7	0,65	0,6	0,5	0,48	0,45	0,43	0,41	0,4
	-2.5	5,0
Суглинок	0,13Jp£0,17	-2,5	3,8	—	0,75	0,65	0,55	0,53	0,5	0,48	0,46	0,45
Суглинок пылеватый		-3	5,35
Глина	Jp>0,17	-4,0	2,5	—	0,95	0,9	0,65	0,63	0,6	0,58	0,56	0,55

Примечание. Для промежуточных значений
температуры коэффициент K_w
принимается по интерполяции.

Рис.1.
Значение параметра y для суглинков

Рис.
2. Значение параметра y для пылевато-глинистых грунтов

ОПЫТ ПРИМЕНЕНИЯ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫХ МЕРОПРИЯТИИ В ПРАКТИКЕ СТРОИТЕЛЬСТВА

7.1.
Теплоизоляционные мероприятия, применяемые в практике фундаментостроения, подразделяются на временные (только на период строительства) и на постоянные (с учетом их действия в течение всего срока эксплуатации зданий и сооружения).

Во время строительства вокруг фундаментов зданий и сооружений рекомендуется применять временные теплоизоляционные покрытия из опилок, шлака, керамзита, шлаковаты, соломы, снега и других материалов в соответствии с указаниями по
предохранению грунтов и грунтовых оснований от промерзания.

К постоянным теплоизоляционным мероприятиям относятся отмостки, укладываемые на теплоизоляционную подушку из шлака, керамзита, шлаковаты, поролона, прессованных торфяных плит, сухого песка и. др. материалов.

Уложенные теплоизоляционные отмостки вокруг строящегося здания обычно разрушаются при дальнейших монтажных работах движением механизмов и после полного окончания строительных работ их требуется перестраивать, что не всегда выполняется, а поэтому создаются условия для неравномерного водонасыщения грунтов и глубины промерзания грунтов возле фундаментов.

Наибольший теплоизоляционный эффект достигается в тех случаях, когда материал подушки находится в сухом состоянии, но часто теплоизоляционный материал, уложенный в корыто, водонасыщается осенью перед промерзанием и от этого снижается
теплоизоляционный эффект.

В некоторых случаях вместо устройства отмосток применяют задернение поверхности грунта у наружных стен и, как показывает опыт, промерзание грунта под растительным покровом снижается на половину по сравнению с глубиной промерзания
грунта под оголенной поверхностью грунта.

Неравномерные усадки фундамента на пучинистом грунте

Усадка возможна и неизбежна даже на плотном скалистом грунте, не говоря о пучинистых слоях. Распространенные деформационные явления от усадки грунта:

1. Изгибание фундамента внутрь или наружу: чаще всего вызвано неравномерностью усадки. Изгибание вверх опаснее, так как отражается на прочности стропильной системы и кровли;
2. Боковые сдвиги: если одна часть ленты просела, а другая – поднялась, то возможно движение объекта в сторону. Зона посередине этого отрезка – наиболее опасная;
3. Наклон здания может произойти, если объект высокий, а фундамент – незаглубленный или мелкозаглубленный;
4. Дом перекосился: это последствия неравномерных усадок локальных участков основания;
5. Горизонтальный сдвиг: смещение локальных участков у фундамента во время вспучивания грунта.

Для минимизации или полного нивелирования возможных усадок и последствий на пучинистых участках желательно использовать легкие стройматериалы: ячеистые бетоны, дерево, полый кирпич, керамзитоблоки.

Схема заложения МЗЛФ для дома из пеноблоков

Пример расчета

Экономически обоснованная конструкция фундамента одного и того же деревянного дома будет значительно отличаться друг от друга в зависимости от разновидности грунтов основания. Проиллюстрируем это на примерах и рассчитаем фундамент этого же , реконструкция которого описана на нашем сайте, на непучинистом, слабопучинистом и чрезмерно пучинистом грунтах. См. соответственно страницы данного раздела Правильный фундамент, Расчет основания фундмента и приведенное ниже:

Аналогично могут быть расчитаны фундаменты малоэтажных зданий других типов, за исключение плитных. Примеры расчета фундамента с учетом жесткости конструкции здания приведены в действующих в настоящее время ОСН АПК 2.10.01.001-04 «Проектирование мелкозаглубленных фундаментов малоэтажных сельских зданий на пучинистых грунтах».

Нагрузки на фундамент

Значения основного сочетания для расчета основания фундамента реконструируемого деревянного здания согласно 5.2.1 с принятами коэффициентами надежности по нагрузке γ_f согласно , равна

F=F₁-G_f,rec=88,12-16,72=71,49 кН.

F_m=F₂-0,9×G_f,rec=88,21-0,9×16,72=73,16 кН.

Характеристики грунта основания

Допустим, что по испытаниям образцов грунта основания фундамета установлено, что на глубине 0,2-6,0 м залегает слой глины желто-коричневой, относящейся в соответствии с классификацией к тяжелой (таблица Б.16), мягкопластичной глине (таблица Б.19), имеющий следующие характеристики:

• плотность грунта ρ= 19,9 кН/м3,
• плотность сухого грунта ρ= 15,2 кН/м3,
• природная влажность W=31%,
• влажность на границе текучести W_L=37,
• влажность на границе раскатывания W_p=16%,
• число пластичности I_p=21,
• показатель текучести I_L=0,71,

В соответствии с классификацией грунт основания относится к тяжелой (таблица Б.16), мягкопластичной глине (таблица Б.19).
подземной воды на глубине 1,69 м от дневной поверхности.

d_fn = d√M_t = 0,23•√34,6 = 1,35 м

• где d -величина, принимаемая равной для суглинков и глин 0,23 м;
• M_t — безразмерный коэффициент, численно равный сумме абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур за год в данном районе, принимаемых по СП 131.13330

Глубина сезонного промерзания грунта

Нормативную глубину сезонного промерзания грунта d_df, м, принимают равной средней из ежегодных максимальных глубин сезонного промерзания грунтов (по данным наблюдений за период не менее 10 лет) на открытой, оголенной от снега горизонтальной площадке при уровне подземных вод, расположенном ниже глубины сезонного промерзания грунтов.(5.5.2 СП 22.13330.2016)

Глубина сезонного оттаивания
-определяется наибольшим за год расстоянием по вертикали от поверхности грунта (без учета растительного покрова) до кровли многолетнемерзлого грунта. (4.1.1 ГОСТ 26262-2014)

_f

d_f = k_hd_fn = 1•1,35 = 1,35 м.

_h

Cтепень морозного пучения грунта

Относительная деформации пучения ε_fh= 0,123, характеризующая степень морозного пучения грунта, определена по рисунку 6.11 по рассчитанному параменту R_f = 0,0154 и показателю текучести грунта основания I_L=0,71. Параметр R_f вычислен по .

R_f = 0,67•1,99•[0,012(0,31-0,1) + 0,31(0,31-0,203)2/0,291•0,16•5,882]=0,0153

При расчете параметра R_f использовались рассчитанные зачения полной влагоемкости грунта =29,1% и критической влажности W_cr = 20,5% определенной по рис. 6.12, .

По параметру R_f = 0,0153 (Рис. 6.11) определяем степень морозного пучения грунта ε_fh=0,123.

Грунт основания фундамента в соответствии с таблицей Б.27 относиться к чрезмерно пучинистым.

Специфические грунты, к которым по СП 22.13330.2016 относятся пучинистые грунты, как оказывающие оказывают решающее влияние на проектные решения фундаментов деревянных домов, имеют III (сложную) категории сложности инженерно-геологических условий в соответствии с таблица А.1 СП 47.13330.

При заложении фундаментов выше расчетной глубины промерзания пучинистых грунтов (малозаглубленные фундаменты), согласно 6.8.10 , необходимо проводить расчет по деформациям морозного пучения грунтов основания с учетом касательных и нормальных сил морозного пучения.

Расчет МЗЛФ

Рассмотрим реальный пример по расчету МЗЛФ на участке с пучинистым грунтом для дома габаритами: высота стен – 3,5 м, ширина здания – 6 м, длина дома – 12 м. Основные нагрузки воспринимают две несущие стены, каждая высотой и длиной 3,5 м. Бетонный пол устроен на балках. Ленточный бетонный армированный (Ø прутьев – 12 мм) фундамент имеет ширину 0,5 м, глубину – 0,6 м. Армокаркас состоит из двух рядов по 5 прутьев в каждом ряду, усилен поперечными прутьями длиной 0,25 м с шагом 0,5 м.

Для расчета веса ленты необходимо знать габариты дома и плотность стройматериалов. Вычисляем размеры дома суммированием длин всех сторон (длин внутренних стен в том числе): 3,5 + 3,5 + 6 + 6 + 12 + 12 = 42 метра.

Ищем объем ленты, зная ее размеры (0,5 м х 0,6 м):

V = 42 х 0,5 х 0,6 = 12,6 м3.

Мы нашли общий объем фундамента, и из этого значения необходимо отнять объем арматуры, чтобы узнать точный объем бетонного раствора. Наш армопояс связан в 2 ряда по 5 прутьев в каждом ряду, Ø стержней – 12 мм. Длина каждого ряда: 12 – 0,5 – 0,5 = 11 м.

Общая длина армирующих поясов: 2 х (11 х 2 + 3,5 х 2 + 3 х 2) = 70 м. Учитывая, что прутьев – 5, общая длина арматуры равна 70 х 5 = 350 м.

Схема связывания арматуры

Узнаем длину поперечных перемычек:

• 11 / 0,5 + 1 = 23 штуки;
• 3,5 / 0,5 + 1 = 8 штук;
• 3 / 0,5 + 1 = 7 штук.

Для одного ряда перемычек нужно: 23 × 2 + 8 × 2 + 7 × 2 = 76 штук;

При длине перемычки 0,25 м общая их длина равна: 76 х 0,25 = 19 м.

Так как каркас состоит из двух рядов, всего арматуры для перемычек понадобится в два раза больше – 38 метров. Вертикальные перемычки устанавливаются с обеих сторон армирующего каркаса, поэтому общее их количество будет равно: 76 х 2 = 152 штуки с длиной одной перемычки 0,4 м. и общей длиной арматуры: 152 х 0,4 = 60,8 м.

Далее необходимо рассчитать длину всех прутьев арматуры, которая будет использоваться в МЗЛФ: 350 + 38 + 60,8 =448,8 м.

Расчет сечения армирующих прутьев проводят, используя формулу площади круга: ∏ х 0,000036 = 0,00011304 м2.

Объем одного арматурного стержня Ø 12 мм рассчитывается по формуле: 0,00011304 х 448,8 = 0,0507 м3.

Общий объем бетона без арматуры равен: 12 – 0,04 – 0,04 = 11,92 м3, где 0,04 – коэффициент, применяемый к армированию углов ленты.

Схема армирования ленточных фундаментов

Таким образом, окончательные результаты расчетов материалов для ленточного мелкозаглубленного фундамента будут следующими:

• 12,6 м3 бетона плотностью 2,5 т/м3;
• 0,08 м3 арматурных прутьев плотностью 7,8 т/м3.

Общий вес фундамента:

• 12,6 м3 х 2,5 т/м3 = 31,5 тонны;
• 0,08 м3 х 7,8 т/м3 = 624 кг;
• 31500 + 624 = 32,124 тонны.

Частный дом на участке с пучинистым грунтом – вариант не из лучших, но часто выбирать не приходится, и по результатам расчетов становится понятно, что МЗЛФ для этой цели подходит лучше всего. Все, что требуется от застройщика – точно рассчитать параметры мелкозаглубленного фундамента, так как малейшая ошибка или неточность в вычислениях приведет к тому, что фундамент будет выталкиваться из грунта при сезонном или зимнем , а вместе с ним будет деформироваться и само здание.

Пучинистость что это такое

Стоит сказать, что практически вся территория России, Беларуси, Украины и части Западной Европы подвержена сезонному промерзанию грунтов. Это связано с тем, что зимой, во время сильных морозов, грунт, который содержит некоторый процент влаги, просто замерзает.

Однако только некоторые грунты, а точнее типы грунтов, подвержены морозному пучению. К таким грунтам можно отнести:

• Глинистые и суглинистые типы грунтов;
• Мелкозернистые песчаные грунты;
• Пылеватые песчаные грунты и другие;

Все эти типы грунтов при наступлении морозов подвержены пучинистости.

Что вообще такое пучинистость, и как она проявляется? Пучинистость – это способность грунта увеличивать свои объёмы под действием мороза. Фактически пучинистый грунт ведет себя как дрожжевое тесто.

Обусловлено это явление тем, что та влага, которая накопилась в грунте, при наступлении морозов начинает замерзать. Как известно ещё со школьной скамьи, вода при замерзании увеличивается в объёме. Следовательно, расширяясь, влага выталкивает грунт наружу. Увеличение кажется небольшим, всего в 1,09 раза, то есть примерно на 9 процентов, однако, когда речь идёт о больших объёмах грунта, то это становится заметно.

Если в грунте нет влаги, например, когда грунтовые воды протекают гораздо ниже глубины промерзания, то пучинистость наблюдается по той простой причине, что в порах грунта происходит перераспределение паров влаги. Это значит, что влага просто начинает подниматься вверх, то есть наблюдается такое явление, как капиллярность жидкости.

В таком случае можно говорить, что грунт слабопучинистый, однако сам факт наличия этого явления заставляет предпринимать при проектировании конструкции фундамента дополнительные меры предосторожности и защиты. Вообще именно по этому признаку грунты принято разделять на три категории:

Вообще именно по этому признаку грунты принято разделять на три категории:

1. Слабопучинистые;
2. Среднепучинистые;
3. Сильнопучинистые;

Соответственно, объёмы изменений зависят о того, к какому типу грунта относится конкретно взятый участок. Некоторые грунты способны деформироваться до 17-25 сантиметров. Чтобы были понятны эти цифры, можно привести норму, которая относится к деревянным домам. Так вот, деревянный дом способен выдержать пучинистость в пределах 5 сантиметров, а кирпичный — в пределах 2,5-3 сантиметров.

Чем опасно морозное пучение для фундамента? Очень просто. Расширяясь, грунт создаёт дополнительное давление на фундамент. Когда на него давит только масса дома, то вся она равномерно распределена по всей площади опоры фундамента, а вот силы морозного пучения создают касательное неравномерное давление на стенки фундамента, что приводит к возникновению в нём сил бокового кручения, то есть в фундаменте возникает сила, которая способна сломать его и сдвинуть с места.

Часто при большой степени пучения, сила, которая давит на стенки фундамента, достигает порядка 11 тонн силы на метр квадратный фундамента, а сила, которая давит на подошву фундамента, равна 80 тонн силы на метр квадратный.

Итак, делая вывод, можно отметить, что практически все грунты обладают свойством морозного пучения, которое главным образом обусловлено наличием влаги в грунте.

Столбчатый фундамент

При постройке дома легкой конструкции, забора или сарая можно заложить столбчатый фундамент.

Это основание мелкого заложения, которое строится на столбах из железобетона, расположенных ниже уровня промерзания. Из-за этого такой вариант одновременно экономичный и надежный.

Столбчатый фундамент удобен тем, что его проектирование возможно даже в тех местах, где нельзя использовать монолитный бетон, а именно на болотах или просто очень сырых участках.

Более того, поставить дом на таком фундаменте можно практически где угодно, даже на крутом склоне, не работая при этом отдельно с землей.

И, разумеется, одним из главных его преимуществ является долговечность – при соблюдении технологии и правильном подборе материалов основание может прослужить сотни лет.

Это достигается за счет того, что контакт фундамента с почвой сводится к минимуму. Если же уровень заболоченности высокий, то столбы устанавливают в землю, а на них ставится опорная площадка.

Бетон, используемый для возведения, нужно делать из цемента высокой марки, не менее трехсот или четырехсот. Заполнять его следует гранитным щебнем или чистым песком.

Если же заполнить его глиной, кирпичным щебнем или мелким песком, то бетон не сможет в достаточной степени сопротивляться низким температурам, и пучинистость сможет разрушить основание такого дома, сарая или забора.

Воду следует добавлять на глаз, стремясь к консистенции, позволяющей раствору легко поддаваться укладке, но при этом не быть жидким.

При этом следует стремиться к тому, чтобы бетон был жестким, ведь от этого напрямую зависит его прочность.

Столбчатый фундамент может быть мелкозаглубленный или средний, в зависимости от содержания воды в почве.

От этого зависит высота столбов, которые в любом случае впоследствии объединяются общим фундаментом, который затем соединяют бетонной лентой.

Чем грозит вспучивание несущим конструкциям

Схема деформации фундамента при пучении грунта.

Если фундамент на пучинистых грунтах был заложен приблизительно на уровне промерзания земли, то, когда почва во время холодов начнет расширяться, основание здания будет подниматься вверх, несмотря на то, что само здание имеет достаточно большой вес. Это может пагубно отразиться на долговечности сооружения.

Если же фундамент на пучинистых грунтах заложен ниже уровня замерзания, то само вспучивание во время холодов никуда не исчезнет, но оно будет воздействовать на фундамент по касательной. В этом случае основание тоже может приподниматься, поскольку грунтовые массы будут довольно сильно действовать на конструкции стен с боковых сторон.

Подъем может возникать и из-за слишком большой площади соединения основы с грунтом.

Схемы взаимодействия фундаментов с пучинистыми грунтами.

Чаще всего такие проблемы возникают с каркасными и древесными постройками, имеющими небольшую массу.

Однако их горизонтальные нагрузочные показатели у этих зданий не являются очень высокими, т.е. нагрузка не может компенсировать воздействие пучинистых сил с торцов здания.

Самые большие проблемы у фундаментов на пучинистых грунтах появляются, когда влага начинает таять. В это время вспученные грунтовые массы опускаются обратно, вызывая просадку несущих конструкций, причем этот процесс зачастую бывает неравномерным. От этого постройка заметно перекашивается, а со временем приходит в полную негодность. Неправильно построенный фундамент на пучинистых грунтах от вспучивания может просто разорвать.

Какие грунты пучинистые

Пучение происходит из-за того, что содержащаяся в грунте влага замерзает, а, как известно, лед имеет меньшую плотность, нежели вода, и поэтому занимает больший объем. Увеличение объема воды при замерзании и приводит к пучению, поэтому какие грунты пучинистые, а какие нет, зависит от содержания в них воды: чем ее больше в грунте, тем сильнее он вспучивается. К пучинистым относятся все глинистые грунты: глины, суглинки и супеси. В отличие от песка, глина имеет много пор и хорошо удерживает в себе влагу, вода не просачивается между мельчайшими частицами глины и не уходит в более глубокие слои земли. Поэтому чем больше содержание глины, тем более пучинистым является грунт.

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.

Что собой представляет данный тип грунта

По сути, это явление можно объяснить, как изменение объема почвы. Эффект присущ только тем районам, где в почве содержится большое количество влаги или грунтовые воды залегают близко к поверхности.

Этот объем и приводит к возникновению неровностей. Специалисты относят к пучинистым грунтам глинистые почвы (глины, суглинки и супеси).
Величину пучения можно рассчитать с помощью формулы.
E = (H – h) / h, где

• E – степень пучинистости;
• H – высота мерзлого грунта, который вспучился;
• h – высота грунта до замерзания.

В результате расчетов можно увидеть на сколько изменяется объем грунта при промерзании. К пучинистым почвам относятся величины более 0,01.

Данная цифра свидетельствует о том, что при промерзании грунта на 1 метр, его объем изменяется на 1 см.

Последний показатель может стать серьезным испытанием на прочность любому фундаменту и при определенных условиях может вызвать разрушения цемента.

Что собой представляет столбчатое основание

Столбчатый фундамент с применением железобетона – самая безопасная и долговечная конструкция, которую устанавливают на пучинистых почвах, ведь такой тип основы менее остальных подвержен влиянию пучения. Фундаменты на столбах достаточно универсальны – их часто применяют там, где нельзя использовать монолитные ленточные основания.

Столбчатый фундамент – это сооружение из опорных столбов, соединяющихся жестким каркасом. Столбы основания могут быть либо железобетонными, либо изготовленными из асбестоцементных труб (изнутри их армируют и заполняют бетоном), либо сделанными из металлических труб, залитых смесью из песка и бетона и покрытых гидроизоляцией с внешней стороны.

Для армирования опорных столбов в основном используется проволока, диаметр которой составляет от 6 до 12 мм, или металлические пруты. Чтобы сэкономить, многие вместо арматуры применяют остатки труб для газопровода или водопровода, металлические уголки и т.д.

Как построить фундамент на пучинистых грунтах

Если Вам «повезло» и Ваш приватный участок расположен на глинистой почве, это не повод отказываться от строительства. Существует несколько способов борьбы с накапливаемой водой в грунте, которые позволяют обустроить надежный и долговечный фундамент даже в таких неблагоприятных условиях.

Первым способом борьбы является полная замена существующего грунта на песок. Для этого на месте, выделенном под постройку, выкапывается котлован, глубина которого ниже уровня промерзания грунта. Весь грунт из котлована удаляется, а сам котлован засыпается песком, который свободно пропускает воду, поэтому является прекрасным основанием для фундамента постройки. Кроме того, песок обладает высокой несущей способностью и способен выдержать значительные нагрузки. После засыпания песок утрамбовывается. Этот метод наиболее эффективный, но он требует значительных затрат на проведение земельных работ.

Второй способ – обустройство фундамента ниже уровня промерзания грунта. Недостатком этого метода является влияние промерзшего грунта на стены фундамента, которые находятся как раз на уровне промерзания. Давление на стены фундамента будет значительно меньше, но все же оно способно нанести вред конструкции. Величина давления составляет порядка 5 т/м2, таким образом при площади застройки 6х6 м2 на ленточный фундамент, проложенный на глубине 1,5 м, будет действовать сила величиной 180 т. Этот способ не желательно использовать при строительстве небольших деревянных домов, поскольку их конструкция не выдержит подобной нагрузки. А вот для строительства домов из железобетонных конструкций или кирпича он вполне приемлем.

Третий способ – утепление грунта, для того, чтобы вода в нем не замерзала даже при сильных морозах. Утеплитель должен укладываться в землю по периметру постройки, причем его ширина должна быть равна глубине промерзания. В зависимости от грунта ширина утеплителя выбирается индивидуально для каждой стройки. Этот метод подходит для строительства небольших частных домов, фундамент которых закладывается на небольшую глубину.

Последним возможным вариантом борьбы с пучением грунта является устройство дренажной системы, которая обеспечивает отвод влаги. При отсутствии воды любой грунт подходит для обустройства фундамента. В качестве дренажной системы используются перфорированные трубы, которые прокладываются на расстоянии 0,5 м от фундамента на глубине его заложения. Для труб предварительно подготавливается канава, в которую они закладываются под небольшим наклоном. Сами трубы должны быть обернуты в специальную фильтрующую ткань. Сверху трубы засыпаются песком или гравием, свободно пропускающим влагу. Вода, которая скапливается в грунте, сквозь отверстия будет попадать в трубы и выводится в колодец или низину рельефа.

Выбор того или иного способа борьбы с пучением грунта зависит от материала фундамента и самого дома, его размеров, глубины заложения фундамента и других факторов.

Каркас и заливка

Мелкозаглубленную ленточную основу необходимо надежно армировать, обеспечивая эффективное усиление конструкции. Для этого требуется монтаж металлического каркаса:

• длинные арматурные стержни с ребристой поверхностью укладывают в два ряда; их сечение от 12 до 16 мм; ребра на поверхности каждого изделия обеспечивают надежное сцепление с бетоном;
• пруты с гладкой поверхностью сечением 10-12 мм используют для создания поперечных перемычек, обеспечивающих жесткость конструкции.

Между нижним рядом арматурных стержней и подушкой в основании ленты фундамента должно быть расстояние не менее 10 см для обеспечения полноценного усиления конструкции.

Арматурный каркас разрешается собирать как внутри опалубочной конструкции, так и на поверхности почвы. Если монтаж осуществляется рядом с опалубкой, каркас в готовом виде укладывают на дно ленты, выполняя дополнительное усиление в углах. Качественная надежная армировка представляет собой 2 ряда по 5 прутьев, вертикальные и горизонтальные перемычки.

Количество продольных прутьев и число перемычек зависит от длины фундамента. Размеры – от высоты и ширины ленты. Ленточный мелкозаглубленный фундамент сооружается по принципу объединения всех составляющих в единую горизонтальную раму, отличающуюся повышенной жесткостью. Благодаря песчано-гравийной подушке создается надежная связь с почвой, из-за дренажной системы даже влажная земля не становится причиной разрушения конструкции.

Прочность основания зависит и от качества бетонной смеси, используемой для его заливки. Марка цемента для приготовления бетона выбирается в зависимости от нагрузки, которую предстоит выдержать основанию. Готовить бетон можно самостоятельно, взяв 1 часть цемента, 3 части песка и 5 частей щебня средней фракции.

Важно помнить о том, что заливка выполняется в один прием. Если бетон готовят своими силами, то необходимо соблюдать допустимые временные промежутки между заливками готовых порций раствора

Каждый такой промежуток не должен превышать 1,5 часа. Получить более подробную информацию о сооружении мелкозаглубленного ленточного основания можно, посмотрев видео.

Подробное изучение свойств грунта на участке строительства позволяет соорудить основание, защищенное от негативного разрушающего воздействия грунтовых и поверхностных вод. Мелкозаглубленный ленточный фундамент для малоэтажных построек отличается высокой степенью устойчивости к различным усадкам и деформациям почвы.

Разметка

Первое, что нужно сделать и от чего будет зависеть конечный результат вашего труда, — это правильно произвести разметку будущего дома

Первое, что нужно сделать и от чего будет зависеть конечный результат вашего труда, — это правильно произвести разметку будущего дома, траншеи должны быть вырыты под всеми несущими стенами, на которые будет оказываться максимальная нагрузка. Ширина траншеи должна быть больше, чем толщина планируемых стен для снижения нагрузки.

По углам будущего сооружения и вдоль несущих стен следует забить колышки и наметить план. На следующем этапе установить отмостку с отступлением от колышков на несколько десятков сантиметров и обмотать их по периметру веревкой, которая и будет выполнять роль линейки.

МЗЛФ в действии

Строительные работы по возведению мелкозаглубленного основания для дома на пучинистом участке имеют более расширенный список, но защищать дом и фундамент от разрушения о подтопления необходимо. Так как заглубленные стены бетонной ленты находятся на глубине не более 0,5-0,7 м, то силы пучения, проявляющие себя на уровне промерзания грунта, на него не действуют, однако остается опасность перенасыщения стройматериалов основания и стен дома влагой. Поэтому должна быть обеспечена дополнительная гидро- и теплоизоляция ленты.

Если на участке с пучинистым грунтом планируется строить тяжелый дом из бетона или плит, то слой пучинистой почвы лучше заменить. Это – огромные объемы земляных работ, но в противном случае фундамент может не выдержать встречных нагрузок – и от веса дома сверху, и от сил пучения снизу. В таком случае МЗЛФ оказывается малодейственным, а оптимальной конструкцией будет столбчатый или свайный фундамент.

При невозможности обустроить дом на другом основании МЗЛФ тщательно просчитывается, армируется, защищается от любых негативных воздействий на него, а стройматериалы для дома выбираются с целью уменьшить общую массу строения. Это могут быть ячеистые бетоны (пено- или газоблоки), древесина или хотя бы полый .

Схема фундамента мелкого заглубления

Из схемы выше видно, что МЗЛФ опирается на , защищенную гидроизоляционными материалами (рубероид, битум, мембрана), бока траншеи также должны быть защищены гидроизоляцией. Гидрофобные присадки в бетонном растворе обеспечат ему бо́льшую прочность и устойчивость к впитыванию влаги. Дополнительно такой фундамент защищается дренажной и ливневой системами, построенными вокруг дома, а также прочной влагозащищенной отмосткой с утеплением. Армирование ленты проводится с усилением, то есть, арматуры в МЗЛФ должно быть на 30-50% больше, чем в обычном железобетонном фундаменте.