Фундамент на пучинистых грунтах: особенности возведения
Довольно часто строители сталкиваются с необходимостью возведения фундаментов на различных грунтах. Порой они вынуждены работать в очень сложных условиях. Например, обустройство фундамента на пучинистых грунтах.
Пучинистый грунт: что это такое
Пучение — процесс увеличения объемов грунта в процессе его промерзания. Такая особенность объясняется присутствием большого количества влаги. При замерзании жидкость кристаллизуется, что существенно отображается на объеме почвы.
В случае присутствия в грунте чрезмерного количества влаги — пучение неизбежно. К такой разновидности относятся грунты с преобладанием в их составе глинистых составляющих: суглинков, супесей и глин. Некоторые типы почв лишь слегка поддаются процессам пучения, а другие слишком заметно подвергаются этому воздействию.
Строители рекомендуют осуществлять заглубление фундамента в пучинистых грунтах, ниже уровня промерзания. Только в таком случае риск его разрушения в процессе эксплуатации постройки сводится к минимуму. Интенсивность и параметры глубины промерзания почвы определяются следующими параметрами в пределах каждого отдельного региона:
- длительность холодов;
- количество дней с минусовой температурой;
- объем снега и толщина его покрова;
- время выпадения твердых и жидких осадков относительно сезона; вид грунта, а также его состав;
- показатели влажности;
- растительность и экспозиция участка;
- наличие грунтовых вод и их уровень;
- рельеф территории.
Для самостоятельных подсчетов пучинистости земли стоит использовать формулу Е = (H-h)/h. Символ «h» — является высотой почвы до замерзания, а «Н» — высота грунтового массива после замерзания. По этой формуле можно вычислить внутренние изменения в объемах земли после ее замерзания. В случае превышения показателя в 0,01, почва относится к числу пучинистых. Другими словами: при промерзании почвы вглубь на 1 м, грунт вырастает на 1 см.
Чем чревато вспучивание почвы несущей конструкции
В случае заложения фундамента на уровне промерзания при склонных к пучению грунтах, то как только наступят холода и он начнет увеличиваться в объемах, фундаментная плита начнет подниматься. Данная ситуация может пагубно отразиться на целостности строения. После укладки основания ниже уровня земли, который подвергается замерзанию, процессы пучения будут воздействовать на дом по касательной, а не только на основание конструкции.
Данная ситуация также не гарантирует сохранность фундамента, так как деформирующие процессы оказывают сильное влияние на стены снаружи. Часто такие проблемы затрагивают деревянные и каркасные строения, которые отличаются незначительной массой.
Наиболее крупные проблемы с фундаментом возникают при оттаивании замерзшей воды, когда вспученная земля начинает опускаться и вызывать конструкционную просадку. Порой такая ситуация чревата перекосом дома, в худшем случае он становится вовсе не пригодным для использования по причине разрывов основания.
Вспучивание и методика борьбы с ним
При необходимости возведения фундамента на пучинистых грунтах, в процессе строительства необходимо воспользоваться следующими мерами для предотвращения воздействия на постройку:
- Полнейшая замена почвы на не склонные к пучению виды. Под несущее основание засыпают песок и щебень. Из непучинистых составляющих осуществляется обратная отсыпка, которая позволяет уменьшить процессы воздействия на стены.
- Обустройство основания идеально-гладкими стеновыми конструкциями снаружи, которые достигаются посредством слоев гидроизоляции. Наличие этих прослоек предотвращает сцепление почвы с основанием строения.
- Обустройство несущего основания подобного расширенному монолиту в нижней его части. Этот способ уместен для свайного фундамента, ленточного и даже столбчатого.
- Укладка теплоизоляции горизонтально по периметру всего строения. Этот способ особо действенен, если в строение проводится отопление и утепляется цоколь.
Влияние вспучивающих сил особо заметно в местах приближения влаги к поверхности. Избыток влажности в грунте чреват его размытием.
Возведение основания на склонных к пучению грунтах
Глубокое обустройство фундамента будет максимально уместным на пучинистых грунтах. Для возведения основания постройки пригодятся инструменты и материалы:
Боковые стены конструкции будут под надежной защитой от пучения в грунте. Для укладки днища на большую глубину, потребуется много стройматериала, поэтому будут существенные затраты.
Неравномерная осадка основания постройки и ее особенности
В холодный сезон особенно подвержены промерзанию пучинистые слои грунта с повышенным содержанием влаги. Из-за кристаллизации воды они увеличиваются в объеме и выпучиваются. Грунтовые пласты начинают приподниматься в пределах глубины промерзания, поэтому все строения подвержены усадке. Серьезные неприятности возникают у построек, периметр которых не защищен и не способен противостоять пучению. Фундаментальная плоскость вскоре даст трещину, которая приведет к разрушению.
Для эффективного противостояния возможной осадке основания, в том числе свайного, необходимо взвешенно подходить к вопросу о строительстве стен здания, так как они могут иметь очень разнообразный вес. Обустройство фундамента должно учесть конечные нагрузки стен на основание, они не должны быть слишком тяжелыми.
Борьба с пучением при помощи инженерно-мелиоративных методов
- Приподнятие уровня строительной площадки благодаря способу отсыпки среднего или крупного песка из непучинистых грунтов. Данный способ поможет сократить глубину возможного промерзания склонной к вспучиванию земли.
- Глубинный дренаж. Данный метод малоэффективен, если подвальное помещение отсутствует. Его нельзя назвать крайне доступным, но именно этот способ позволит избежать подтопления или деформационных вмешательств при наличии цокольного этажа или погреба, которым нужно утепление.
- Уплотнение тяжелой трамбовкой, снижающей пористость грунта. Для индивидуального строительства этот способ является довольно трудоемким и достаточно дорогим, поскольку требует применения мощных механизмов и оборудования.
Заливка монолитной плиты
Для начала вырывается котлован, в котором необходимо обустроить качественную песчаную подушку. Специальную дренажную систему следует пустить по периметру будущего основания, чтобы защитить подвальное помещение от подтопления. На подушке из песка обустраивают слой подбетонки, которая нужна для расположения гидроизоляционного материала. Вскоре следует главная часть работы — укладка арматуры и фундаментной плиты. Как только заливка будет осуществлена, часть арматуры будет выглядывать из нее. Это необходимо для надежного соединения стен с основанием дома. Далее следует обустройство мощного арматурного каркаса, который охватит даже опалубку. Расстояние между металлическими стержнями не должно быть более 30 см.
Не стоит забывать, что основанию необходимо утепление. Важным завершающим этапом считается само бетонирование. Каждый его слой должен составлять не менее 15 см. Каждая заливка сопровождается трамбовкой не застывшего содержимого до образования на его поверхности воды. Завершает эту процедуру конечное снятие опалубки по краю монолитного основания, но процедура выполняется после качественного затвердения бетона.
Строительные бригады легко справляются с задачей возведения фундамента на пучинистых грунтах, но для новичков в строительстве это может оказаться проблемой, поскольку они не подозревают о грядущих опасностях при сооружении основания своими руками.
Если на этапе проектирования в расчетах учитывать не только постоянно действующие силы, но и силы временного действия, которые особо заметны в холодные сезоны, то процесс пройдет правильно, и зданию не будет ничего угрожать.
Источник
Какие грунты считаются пучинистыми, а какие нет
Как определить тип грунта. Как определить пучинистый грунт
Любое строительство начинается с исследования грунта. На уже застроенной территории этот этап можно пропустить и воспользоваться результатами исследований, проведенных для других построек. Но часто застройка участка начинается именно с гаража. Хороший пример – каркасный гараж-дом, который был построен нами в качестве склада стройматериалов и временного жилища для строителей.
Нужно хорошо представлять, на каком грунте вы строите гараж. Исходя из его свойств выбирается тип и рассчитываются параметры фундамента. Неправильно спроектированный фундамент в лучшем случае может обойтись дороже, чем это необходимо, а в худшем – разрушиться.
Пучение грунта – одна из самых серьёзных опасностей, подстерегающих построенные без проведения должных исследований фундаменты. Впрочем, о неправильной усадке тоже не стоит забывать.
Таблица для определения степени пучинистости грунта. Z — величина, показывающая на сколько метров уровень грунтовых вод находится ниже глубины промерзания
Если вы не хотите воспользоваться услугами специалистов, для начала придётся выкопать на месте будущей постройки яму два метра глубиной с аккуратными вертикальными стенками. Так вы сможете визуально определить тип грунта. Кроме того, вы можете провести простой эксперимент, который поможет развеять ваши сомнения, если они у вас будут.
Берёте горсть грунта и добавляете в неё воды. Скатываете «сосиску» и, внимание, самый ответственный момент, сворачивате из неё бублик. В зависимости от того, что произошло с «сосиской», делаем выводы:
- Получился отличный бублик – это глина;
- «Сосиска» развалилась на несколько частей – суглинок;
- «Сосиска» рассыпалась на мелкие части – супесь;
- Не получилось даже сделать «сосиску» — песок.
Если на дворе осень, заодно с типом грунта вы можете определить уровень подземных вод. Хуже всего, если на дне ямы появилась вода. Если сухо – лучше всего воспользоваться ручным буром, и увеличить глубину своих знаний об уровне грунтовых вод еще метра на полтора-два. Воды не видно – до грунтовых вод достаточно далеко и вы даже можете сделать подвал или погреб.
Эта таблица поможет определить, какая глубина фундамента для гаража требуется
Но нас интересует не абсолютное значение уровня грунтовых вод, а то, насколько он находится ниже глубины промерзания. Глубина промерзания – величина нормативная, и определяется из таблицы. Тут стоит учесть, что зимы в последнее время стали мягче, чем раньше, но раз в несколько лет выпадает наоборот, более суровая. Так что если в расчётах предусмотрите дополнительный запас – не ошибётесь.
Не забывайте о том, что сделать фундамент на пучинистом грунте будет гораздо проще, если вы сможет уменьшить воздействие на грунт факторов, вызывающих пучение. Например, сделаете дренаж и утеплите отмостку.
При промерзании грунта, влага из замерзших слоёв выдавливается вниз. И если она не успевает выдавливаться, как раз и происходит пучение.
Усадка фундамента
Теперь у вас есть все необходимые данные для того, чтобы выбрать тип и глубину фундамента. Осталось рассчитать его ширину. Тут нужно ориентироваться на несущую способность грунта. Если на фундамент могут воздействовать горизонтальные силы пучения – ширина и конструкция фундамента это тоже необходимо учитывать, но тут в двух словах о расчёте не расскажешь.
Расчётное сопротивление грунта поможет определить минимальную площадь фундамента для гаража
Если постройка каркасная, например, гараж из сэндвич-панелей, то нагрузка на фундамент создаётся минимальная и мощная конструкция не требуется. Вопрос, как лучше сделать фундамент, сводится скорее к выбору типа фундамента.
А вот тяжелые капитальные постройки требуют серьёзного по/kak-luchshe-zalit-lentochnyj-fundament-raschyot/дхода к расчёту фундамента, так как нагрузка на грунт тут уже может оказаться вполне сопоставима с предельно допустимой.
Виды грунтов для строительства
Грунты в строительстве разделяются на две основные группы:
Пучинистые грунты
– Глинистые грунты (чаще всего это смесь песка и глины) состоят из достаточно мелких частиц (размер меньше 0,005 мм) и имеют чешуйчатую форму, а так же тонкие многочисленные капилляры, которые с легкостью всасывают воду с поверхности. Глинистый грунт имеет высокую пластичность и продолжительную осадку под действием нагрузки.
Поры – это расстояния между частицами, которые в глинистых грунтах чаще всего заполнены водой, так как глина отлично удерживает воду. Сами частички глины воду не пропускают.
Высокое соотношение объема пор к объему грунта определяет высокую пористость таких грунтов. Глинистый грунт хорошо впитывает и удерживает воду, никогда не отдавая ее, даже при высыхании. При промерзании глины вода в порах расширяется, увеличивая объем грунта. От величины содержания глины в грунте зависит степень проявления морозного пучения.
– Супесь является глинистым грунтом, содержание глинистых частиц в котором составляет не более 10 %, остальное приходится на песок. Супесь имеет низкую пластичность по сравнению с другими видами глинистых грунтов: при ее растирании между пальцами ощущаются песчинки.
Достаточно высокое содержание песка в супеси указывает на ее низкую пористость, следовательно, она впитывает меньше воды и имеет меньшую подверженность пучению.
– Суглинком называется глинистый грунт, содержание глины в котором составляет от 10 до 30 процентов. Суглинок весьма пластичен, при растирании его между пальцами не ощущаются отдельные песчинки. Значение пористости у суглинка несколько выше, чем супеси и колеблется от 0,5 до 1. Такие значения указывают на достаточно высокую впитываемость воды и на высокую подверженность пучению.
Непучинистые грунты
– Песчаные грунты это грунты, в состав которых входит более 50 процентов частиц песка шарообразной формы, размер которых не превышает 5 мм.
В песчаных грунтах пространство между песчинками так же называется порами и заполнено воздухом и водой. Пористость песчаных грунтов ниже глинистых и составляет от 0,2 до 0,5, что указывает на низкую способность удерживать в себе влагу.
Это связано с тем, что размер пор у песчаных грунтов весьма большой для того, чтобы капиллярные силы не могли связывать частицы грунта между собой. Песчаный грунт часто называют несвязным, так как он рассыпается, в сухом состоянии не удерживая форму.
Мокрый песок способен удерживать форму, но при небольшом усилии теряет форму и рассыпается.
Основным достоинством песчаных грунтов является неподверженность морозному пучению в связи с малой удерживаемостью влаги. При строительстве на песчаных грунтах глубина промерзания не имеет особого значения, даже мелкозаглубленный фундамент будет устойчивым.
Главной характеристикой песчаного грунта можно считать его несущую способность, которая зависит от содержания в нем влаги и степени уплотнения. Высокая степень уплотнения и низкое содержание влаги делают его великолепным грунтом для основания фундамента.
Песчаный грунт быстро уплотняется под действием нагрузки, осадка происходит очень быстро. Можно разделить такие грунты на плотные и средней плотности.
Плотный песчаный грунт это грунт, находящийся на глубине 1,5м, хорошо уплотненный под давлением вышележащих слоев грунта. Плотный песчаный грунт является идеальным основанием для фундамента.
Песчаный грунт средней плотности – это грунт, лежащий на глубине меньше 1,5 м, уплотненный искусственным способом. Такой грунт имеет меньшую несущую способность и несколько больше подвержен осадке.
Лучшим основанием для фундамента среди песчаных грунтов можно считать гравелистый или крупный песок, не теряющий своих свойств при увлажнении, низкую осадку, а так же имеющий высокую несущую способность.
Независимо от стояния грунтовых вод и глубины промерзания на непучинистых песчаных грунтах, фундамент следует закладывать на небольшую глубину, не превышающую 0,5 м от уровня поверхности грунта.
При строительстве на песчаных грунтах высокой влажности, при условии высокой мощности грунтовых вод следует тщательно продумывать дренажную систему для уменьшения вымывания грунта под фундаментомю
Грунты и основания
← Вернуться к списку статей
Грунты обладают различными свойствами, которые оказывают значительное влияние на выбор типа фундамента. Важнейшие из них это несущая способность и степень пучинистости.
Основание — это часть грунта, на которую опирается фундамент здания.
Виды грунтов
Какие бывают грунты?
- скалистые грунты идеальный вариант. Огромная несущая способность и отсутствие пучинистости
- хрящеватые грунты (гравий, обломки камня) обладают большой несущей способностью, непучинисты. Можно использовать ленточный фундамент на глубину не менее 50 см.
- песчаные грунты легко вымываются, хорошо пропускают воду, значительно уплотняются под нагрузкой, незначительно промерзают. Песчаные грунты являются хорошими основаниями для фундамента. В зависимости от размеров частиц песчинок подразделяются на подтипы:
- гравелистые пески (0,25-5,0 мм);
- крупные пески (0,25-2 мм);
- пески средней крупности (0,1-1 мм);
- пылеватые и мелкие пески (менее 0,1 мм), близки к глинистым грунтам
- глинистые грунты способны сжиматься, размываться, вспучиваться при замерзании, при этом в зависимости от различного насыщения водой в разной степени. Из-за этого глинистые грунты не слишком хороши для фундамента. Поэтому фундамент на глинистых грунтах часто необходимо закладывать ниже глубины промерзания. Виды глинистых грунтов:
Виды глинистых грунтов
Грунт Количество глинистых частиц Способ определения Супеси 3-10 % Трудно скатывается или не скатывается в шнур Суглинки 10-30% Может скатываться в шнур диаметром более 1 мм Глины более 30% При раскатывании дает прочный длинный шнур диаметром менее 1 мм - Лёсс. Особый вид грунта, состоящий из песка и минеральных солей, которые легко разрушаются при увлажнении либо повышенной нагрузке. Лёсс отличается тем, что в случае сильного намокания катастрофически просаживается.
- Чернозем. Верхний плодородный слой почвы. Совершенно не подходит для строительства. Устройство фундамента на таком грунте не допускается, необходимо докопаться до других более глубоких слоев почвы.
Свойства грунтов
Пористостью грунта называется отношение объема минеральной части грунта к объему пор. Чем больше показатель e, тем более рыхлый грунт. Механические показатели грунта снижаются с увеличением e. Слои грунта, лежащие на большей глубине имеют большую плотность и меньшую пористость.
Глинистые грунты, такие как глина, супесь и суглинки с увеличением влажности грунта переходят в пластичное состояние. Это происходит при достижении определенного значения влажности WP, после которого грунт начинает раскатываться.
При дальнейшем увеличении влажности свыше значения WL, грунт становится текучим. Величина, определяющая степень пластичности называется показателем текучести JL. Показатель текучести — это характеристика влажности глинистого грунта.
При JL ≤ 0 — грунт сухой и твердый; при 0 Читайте также: Достоинства и недостатки ленточного основания
Уровень грунтовых вод
Обычно вода находится в земле на определенном стабильном (хотя и изменяемом в течение года) уровне грунтовых вод (часто его сокращают как УГВ). Ниже уровня грунтовых вод земля погружена под воду, однако влага может подниматься и выше за счет капиллярного эффекта. Чем меньше размер частиц грунта, тем выше может подняться влага.
Как видно из таблиц в предыдущем разделе, повышение влажности грунта снижает его несущую способность. Однако увлажнение грунта обладает еще одним отрицательным эффектом. Этот эффект — пучинистость. Влажный грунт становиться пучинистым, и чем больше воды он содержит, тем более проявляются пучинистые свойства.
| Максимальный уровень подъема капиллярной влаги, м | 0,5 – 1 | 1,0 – 1,5 | 4,0 – 5,0 | до 12 (. ) |
| среднепучинистый грунт | 0,5 | 1,0 | 1,5 | 2,0 |
| сильно пучинистый грунт | – | 0,5 | 1,0 | 1,5 |
Морозное пучение грунта
Морозное пучение – явление, которое происходит с влажным грунтом при замерзании. Движущей силой морозного пучения является силы давления, возникающие при образовании льда во влажном грунте. Поэтому морозное пучение наиболее свойственно грунтам, которые могут удерживать воду. А эта способность возрастает с уменьшением размера частиц.
Карта нормативных глубин промерзания суглинистых грунтов
Глубина, на которую промерзает грунт зависит от географического местоположения места строительства и индивидуальных свойств грунта.
Однако существует усредненная карта промерзания грунта, по которой можно определить приблизительную глубину промерзания.
Карта предназначена для определения глубины промерзания суглинистых грунтов и является наихудшим случаем. Часто глубина промерзания на самом деле является значительно меньшей.
Наиболее пучинистые грунты расширяются при пучении на величину до 10%. Что при глубине промерзания 150 см означает подъем грунта на 15 см.
Для фундамента пучение грозит следующими проблемами:
- если фундамент расположен выше глубины промерзания, то на него действует сила, которая стремиться его поднять. Наибольшая опасность при этом возникает, если грунт неоднородный и на разные части фундамента действуют разные силы. При этом появляется опасность развития вертикальных трещин.
- во всех случаях на фундамент действуют горизонтальные силы сдавливания. При этом ленточный фундамент подвергается опасности быть вдавленным внутрь.
Столбчатый фундамент грунт стремиться обхватить и вытолкнуть вверх, даже если подошва столба находится ниже линии промерзания.
Таким образом, если фундаментный столб имеет хорошее сцепление с грунтом и слабо нагружен (например, столбы забора или ненагруженный фундамент, оставшийся на зимовку), то грунт выдавливает его на поверхность (за сезон на несколько сантиметров). Кстати, аналогичный процесс приводит к всплытию валунов на поверхность земли.
KarkasDom.info
Всё о строительстве своими руками
Пучинистый грунт – это такой грунт, который подвержен морозному пучению. Величина, которая показывает, насколько грунт склонен к пучению, – это степень морозной пучинистости, которая определяется как относительное изменение объема грунта при промерзании:
Где E – степень пучинистости, H – высота мерзлого (вспучившегося) грунта, h – высота грунта до замерзания.
Степень пучинистости показывает, на какую величину изменяется объем грунта при промерзании. Пучинистыми называют грунты, у которых степень пучинистости больше 0,01, т.е. это такой грунт, который при промерзании на глубину 1 м увеличивается в объеме более чем на 1 см.
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.
Строительство фундамента на пучинистом грунте
Силы пучения достаточно велики и способны поднимать целые здания, поэтому строительство фундамента на пучинистом грунте нужно вести только с принятием мер против пучения. Самый радикальный путь – это заменить грунт на непучинистый гравелистый или крупный песок.
В этом случае роют большой котлован на глубину больше глубины промерзания, убирают пучинистый грунт и вместо него засыпают и хорошо утрамбовывают песок, который является отличным основанием для фундамента, не удерживает в себе влагу и имеет высокую несущую способность.
Этот способ, пожалуй, самый надежный, но и самый затратный – он предполагает очень большой объем земельных работ.
Другой способ строительства устойчивого фундамента на пучинистом грунте – это заложение его на глубину ниже глубины промерзания. В этом случае на основание фундамента не будут действовать силы пучения, но на боковую поверхность пучение действовать будет.
И хотя это воздействие на порядок меньше, оно способно создать проблемы: пучинистый грунт будет примерзать к боковой поверхности фундамента и при движении вверх/вниз будет тащить его за собой. Касательная сила пучения может достигать 5 тонн на квадратный метр поверхности.
Заложенный на глубину 1,5 м ленточный фундамент дом 6 м на 6 м будет иметь суммарную площадь боковой поверхности 36 м2, а общая касательная сила пучения может поднимать до 180 т. Этого будет достаточно, чтобы поднять деревянный дом, потому что его вес не сможет уравновесить действие пучения.
Поэтому заложение фундамента на пучинистом грунте ниже глубины промерзания используется при строительстве тяжелых кирпичных и монолитных железобетонных домов.
Третий способ снизить влияние пучинистого грунта на фундамент – это утепление. Этот вариант больше всего подходит для строительства мелкозаглубленных фундаментов под легкие дома и заключается в том, чтобы избежать замерзания влаги в пучинистом грунте.
Укладывая на грунт слой утеплителя, можно добиться того, чтобы грунт вокруг фундамента никогда не промерзал. Ширина полосы утеплителя должна соответствовать глубине промерзания: если земля промерзает на 1,5 м, то утеплять надо вокруг фундамента полосу шириной 1,5 м.
Толщина утеплителя зависит от его теплоизоляционных свойств и от климатических условий.
Еще одна мера, которую можно принимать при строительстве фундамента на пучинистом грунте – это отвод воды, ведь если не будет воды, то не будет и пучения.
Для отвода воды, содержащейся в грунте, по периметру фундамента устраивают дренажную систему: в полуметре от фундамента роют канаву на глубину его заложения, в нее укладывают завернутую в фильтрующую ткань перфорированную трубу под небольшим уклоном и засыпают ее крупным песком или гравием. Вода, содержащаяся в грунте, будет стекать к дренажной трубе, попадать в нее через отверстия и по ней отводиться в дренажный колодец. Для естественного отвода воды необходимо, чтобы где-то был более низкий участок местности, куда будет отводиться вода. Для отвода воды атмосферных осадков вокруг фундамента нужно делать отмостку и ливневую канализацию.
- Читайте так же:
Ликбез по фундаментам. Грунты и грунтовые воды | Cвобода Изнутри
Уже было рассказано как мы сделали «курьи ножки» и залили ленту фундамента для нашего экодома. Но в комментариях последовала просьба рассказать подробнее о фундаментах. О том, какими они бывают, по каким критериям выбирать, зачем они вообще нужны и т.д.
Разумеется, следовало сделать это перед рассказом о нашем фундаменте. Но, перефразируя поговорку, лучше после, чем никогда. Итак, дамы и господа, ликбез по фундаментам!
Постараюсь говорить как можно менее техническим языком, чтобы текст проще воспринимался. Но без пары терминов не обойдётся, так что готовьтесь.
Физика
Сразу развею один миф. Важный миф, которым страдают даже некоторые «профессиональные» строители. Фундамент не держит дом. Держит грунт, земля. Фундамент — просто распределяет вес дома по площади грунта. Теоретически, чем равномернее распределяет — тем лучше.
Из школьного курса физики всем (надеюсь) известно, что вода при замерзании расширяется. Так происходит и с той водой, которая всегда присутствует в земле, в грунтах. Но в разных типах грунтов её разное количество. Соответственно, чем больше воды в грунте, тем больше он будет подвержен колебаниям при замерзании/оттаивании.
Термин «пучинистость» — как раз и обозначает эту меру колебания грунта. Чем выше пучинистость грунта, тем лучше (читай — надёжнее) должен быть фундамент стоящего на нём дома. Кстати, строители так и говорят — «морозное пучение грунта».
Также играет роль глубина промерзания грунта. Это максимальная глубина, на которую земля может промёрзнуть в зимний период в данной местности. Для каждого региона она разная. Например, в моём регионе, в Амурской области, она равна 2,8 метра.
Ещё стоит обратить внимание на уровень грунтовых вод. Если дом стоит на болоте, то его фундамент должен быть очень продуманным и мощным. Поверхностные грунтовые воды чаще всего бывают безнапорными, т.е. если проковырять дырку до воды, то из неё не брызнет фонтан. Но изредка попадаются и напорные, со всеми вытекающими, во всех смыслах. 🙂
Грунты
Непучинистые грунты — те, которые либо вообще не подвержены пучению, либо подвержены ему в очень малой степени. Идеальный в этом смысле грунт — скальный выход (как на картинке к посту). В скале нет воды, поэтому при замерзании с ней ничего не случится.
Но к этой же группе относятся также: крупнообломочные грунты с песчаным заполнителем, галька, гравий, щебень, пески гравелистые, крупные и средней крупности, крупно- и среднезернистые пески, а также их смеси не содержащие глинистых фракций, при любом уровне безнапорных подземных вод.
Из прочитанного нужно сделать следующий вывод: если под домом песок средней зернистости, либо что-то крупнее, и без примесей глины, то у вас непучинистый грунт. Считайте, что вам повезло, вам по барабану на уровень грунтовых вод.
Слабопучинистые грунты — мелкие и пылеватые пески или пески средней зернистости с небольшими глинистыми включениями при глубоком залегании уровня грунтовых вод. Такой грунт у нас под домом.
Средняя пучинистость у супеси — смеси глины с песком, в которой больше песка.
Повышенная пучинистость у суглинка — смеси глины с песком, в которой больше глины.
Высокая пучинистость у глины.
Ну и совсем дикие: чрезмернопучинистые. Это глинистые грунты текучепластичной и текучей консистенции, заторфованные грунты и торфяники. Короче, болото.
Определяем свой тип грунта
Самостоятельно определить какой у вас грунт можно следующим образом. Копаем рядом с домом яму на глубину чуть больше глубины промерзания в вашем регионе.
Её можно потом использовать для устройства септика. Либо можно выкопать яму на территории будущего дома, если в ней впоследствии планируется устроить погреб.
А можно выкопать две ямы, и именно это рекоммендуют профильные строительные учебники.
Так вот, выкопали яму. В принципе, визуально уже видно многое. Скорее всего, вы увидите несколько слоёв разного грунта. Возможен вариант с сотней слоёв — так было у нас. Ничего страшного в этом нет. Задача — найти в ваших слоях самый пучинистый грунт, самый непучинистый и определить их процентное соотношение. Ну и сделать соответствующие выводы.
Для определения типа грунта приведу простой тест. Небольшую порцию грунта обильно смачивают водой, затем из полученной массы между ладоней рук скатывают жгут и загибают в кольцо. Из песка жгут скатать не получится. Кольцо из супеси рассыпается на мелкие фрагменты, из суглинка на 2 — 3 части, из глины — кольцо остается целым.
Уровень грунтовых вод
Точнее, уровень поверхностных
грунтовых вод, ещё называемый «верховодка». Для его определения, можно просто углубить вашу яму до глубины 1,5-2 метров. Если вода в яме не появилась, то на её дне бурим скважину садовым буром еще на метр-полтора.
Если появилась вода, считаем расстояние от поверхности земли до уровня залегания воды. Вам эта цифра понадобиться когда будете бурить скважину или копать колодец.
Кстати, изыскания эти идеально производить осенью, не раньше августа — в это время уровень грунтовых вод наиболее высокий.
Также необходимо изучить рельеф местности, стараясь понять как будет течь по участку атмосферная вода. Примерно также будут течь и грунтовые воды.
Дальше надо из расстояния от воды до поверхности земли вычесть глубину промерзания. Получившуюся цифру назовём Z. Имея её и знания о рельефе, смотрим в таблицу ниже, и окончательно определяем степень пучинистости своего грунта.
| Сухие участки — возвышенности, всхолмленные места, водораздельные плато | Грунты сухие — увлажняются только за счет атмосферных осадков | > 2 | > 1 | Слабо пучинистый | |||||||||||||||||||||||||||||||||
| Сухие участки — слабо всхолмленные места, равнины, пологие склоны с затяжным уклоном | Грунты влажные — увлажняются за счет атмосферных осадков и верховодки, частично подземными водами | > 1,5 | > 0,5 | Средне пучинистый | |||||||||||||||||||||||||||||||||
| Мокрые участки — пониженные равнины, котловины, межсклоновые низины, заболоченные места | Грунты влагонасыщенные — увлажняются за счет атмосферных осадков и подземных вод, в том числе верховодки | «Ликбез по фундаментам. Критика» Какой грунт самый надежный?
Грунты оценивают по нескольким параметрам, позволяющим узнать надежность типа почвы. Для начала следует проверить ее на прочность, зафиксировать данные об устойчивости и уклоне. Некоторые типы грунтов имеют склонность к быстрому промерзанию или размытию, что приводит к сдвигам и оседанию фундамента. Производить расчет надежности самостоятельно не стоит, заниматься этим должны только специалисты. Осматривая участок под строительство, нужно обязательно различать насыпной слой земли от почвы. Сооружение можно устанавливать только на крепкий грунт, поэтому насыпная прослойка не учитывается во время расчета нагрузки сооружения. Фундамент делают только после того, как все данные получены. По ним происходит выбор типа основания и устанавливается план дальнейших строительных работ. Типы грунтовПоскольку для фундамента опасно любое непредвиденное поведение почвы в суровых условиях, необходимо заранее знать, чего можно ожидать в будущем. Специалисты выделяют пять основных видов грунта:
Идеальным основанием для здания является ровная плита, но встречается такой вариант крайне редко. Именно поэтому приходится устанавливать фундамент на наиболее подходящий грунт. Выигрывает в этом списке песчаный грунт. Хотя он и проседает со временем, но происходит это равномерно, если песок имеет однородную крупнозернистую структуру. Крупнозернистый песок – не только отличный вариант для укладки фундамента дома, также его успешно применяют для аквариума. Плотный субстрат с серьезной фильтрующей способностью относится к надежным грунтам. Мелкозернистый песчаный грунт не лучше глиняного. Он легко теряет свою форму и не выдерживает нагрузку. Предотвратить это можно, укрепив основание сооружения и углубив его. Оно должно быть толще и крепче, чтобы удержать постройку на нестабильном грунте. Для аквариума мелкозернистый песок тоже не подходит. Хуже всего планировать строительство на торфяниках. Торфяные грунты не годятся для подобных работ, поэтому сначала нужно полностью освободить землю на участке от торфа, заменив его на песок. Только на таком подготовленном основании можно возводить фундамент без опасений. Разнообразие фундаментов позволяет выбрать наиболее подходящий вариант под конкретный тип почвы. Каждое основание имеет ряд преимуществ и особенностей, которые нужно учитывать при строительстве. Существует несколько типов фундамента:
Надежный грунт позволяет возвести любое здание на основании различного типа, но если почва склонна к размытию и другим деформациям, необходимо лишь подобрать подходящий фундамент. Чем хуже качество земляного слоя и тяжелее постройка, тем больше сил и средств придется выложить за надежный фундамент. На ровной поверхности из песка, который применяют также и для аквариума, можно построить дом без особых проблем. Как определить пучинистость грунта на участке?
– Но не все так плохо. Мы вполне можем определить пучинистость и сами, без лабораторий. – Скажешь тоже. Там все таки приборы всякие, измерения, методики. Сам же видишь, на твоем диске СНИПов полно этих методик. Вон: Методы статистической обработки результатов испытаний Методы лабораторного определения максимальной плотности Метод лабораторного определения характеристик просадочности Методы испытаний проницаемости Методы лабораторного определения содержания органических веществ Метод лабораторного определения характеристик набухания и усадки… И еще тут целая страница этих методов. А как ты без всего этого определишь? – Да не пугайся ты так! Опять трясешься при одном виде этого перечня. Знаешь, для кого это все, кому это нужно? Для того, чтобы все определения зашифровать в формулах, составить документы с максимально точными результатами. Все рассчитано до муллиметра! И потом, в случае чего, прикрыть свою задницу этим документом. Или наоборот: рухнуло здание – быстро нашли виноватого, который не соблюл пункт х-5.8 из документа под нумбером 4567-6р.54.блин-к7/12-5….. А тебе тоже нужны расчеты “до муллиметра”? Твою задницу тоже надо будет прикрывать от кого-то, если по твоей стене трещина пойдет? У тебя что, этажи рухнут, крыша обвалится, сотни жертв? Кому на фиг нужна твоя трещина? О ней даже по местному проводному радио ни один диктор не заикнется, даже сосед твой не заинтересуется.
– Ну, нарисовал картинку. А без трещин, что, никак нельзя обойтись, что ли? – Почему нельзя? Пошли, поглядим, есть ли трещины, просадки у соседей наших, поспрашиваем, на какой глубине у них фундамент зарыт, какого типа фундамент. Каков уровень грунтовых вод. – Да я знаю, какой у них фундамент. У них столбики кирпичные под домом. Я спрашивал уже. Через каждые 4 метра, не более. На глубину 1 метр. И площадь опоры у столбиков около метра. Но у них же дома легкие, деревянные. А мы камень собираемся ставить. Не продавит такие столбики? – Главное не это. Главное то, что эти столбики у них не разрушаются с годами. И про столбики эти я тоже знаю. Мы же с тобой на нашем участке их выкапывали. И все целехоньки, ни один не развалился. Если бы на них каждый год в течение десятилетий воздействовали силы пучения, их давно бы уже перекорежило все. Но они целехоньки все, ни один шовчик не лопнул, ни один кирпич не вывалился и не сломался. Значит, ничего не пучило. – И это что, весь метод твоего определния пучинистости грунта? А ты сам мозгами раскинь, как еще можно определить и о чем узнать у соседей? – Ну, про уровень грунтовых вод спросить… – Правильно, но не только это. Важно: как этот уровень меняется в течение года? – Ты хочешь сказать, что зимой вода уходит, грунт в результате сухой и пучиться нечему? – Именно! Не всегда и не везде уровень грунтовых вод постоянен. У моего дома сегодняшнего фундамент тоже на 1 метр зарыт, хотя по нормативам должно быть не менее двух. Глубина промерзания по СНИПам такая в нашем регионе. Но ничего за 30 лет не вспучило, и одним из факторов этого как раз то обстоятельство, что зимой уровень грунтовых вод опускается ниже отметки 3 метра. А вот весной и летом вода совсем близко, чуть ли не под самый фундамент. – Ну, здесь наверняка то же самое. Сосед говорил, что у него по весне яму овощную заливает и в гараже смотровая яма тоже с водой. – Ну вот. А на какой уровень вода опускается зимой? – Дык, кто ж его знает, никто ведь не мерял. А колодцев тут поблизости что-то не наблюдается. Люди предпочитают из колонки воду брать или к общему водопроводу подключиться, чем заняться да колодец свой выкопать. – Ну и зря. Потому и проблемы у них каждый год. Летом воды для полива не хватает, ночами накапливают, а каждую осень ЖКХ раскопками занимается, то тут прорвало, то там… Вот и маются с этой централизованной, да еще деньги за нее платят… Но это другой вопрос, как им надо, так и живут. А нам бы не мешало поточнее узнать об уровне грунтовых вод. – Дык, тады колодец надо копать. – Надо. Но сначала займемся все же определением не только уровня вод, но и пучинистостью грунта. – А что, еще есть способы? – Конечно. В лабораториях, конечно, удобнее этими вопросами заниматься. Тепло и сухо. И все поддается математике, или почти все. И количество крупинок песка помельче посчитают, и покрупнее… Вобщем, масса работы, и для чего? Для того, чтобы приблизить лабораторные условия к естественным! Чуешь? Как будто до естественных условий добраться, как до луны пешком. Но у нас-то с тобой естественные условия вот они, на них стоим! Считать песчинки – это нам с тобой надо? Нам с тобой нужна пучинистость. А песчинки совершенно пофигу. Вот и давай займемся пучинистостью, конечным результатом в естественных условиях. – И как ты это хочешь сделать? Мы ведь с тобой не торопимся, так? Или прямо щас будем фундамент заливать? – Ну, не щас, конечно. На будущий год, как минимум. А то еще и на следующий. Как с гаражом закончим, тогда уж. Да колодец бы еще выкопать, да канализацию обустроить… Работы хватит еще. – Вот именно. Значит, одна или даже две зимы в запасе есть. – А-а, понял! Вон ты про что! Измерить пучинистость в натуре! Но как это сделать? – Значится, так: у нас есть ручной бур диаметром 200 мм. Бурим отверстие в земле на глубину метра 2, больше не надо. Короче, ниже, чем глубина промерзания. – Но ты сам говорил, что по нормативам глубина промерзания 2 метра. Значит, глубже надо бурить. Мало ли что говорил. Нам важна фактическая глубина промерзания, а не та, что в таблицах кем-то прописана, на картах нарисована. Спроси у могильщиков, они тебе точно скажут, в каком месяце на сколько земля промерзает. Я вот спрашивал, в наших краях больше метра не бывало. Так вот, далее берем стальной штырь, можно арматурный, к нижнему концу привариваем какую-нить железяку и опускаем это дело в нашу скважину. Затем заливаем это дело парой ведер бетона. Нам важно, чтобы этот штырь был зафиксирован в нижней части скважины. Потом опускаем в скважину трубу бОльшего диаметра, желательно те же 200 мм, и уплотняем землю вокруг. Для чего трубу? Для того, чтобы при вспучивании верхних слоев почвы силы пучения не действовали на штырь. Пусть они эту трубу терзают, как хотят. А чтобы мороз не проникал в нижнюю часть штыря, напихаем в эту трубу минваты или другого утеплителя, сколько влезет. Сверху около конца штыря поставим скамейку. Это так, утрированно, а вообще лучше положить пару стальных пластин на землю, притрамбовать их поплотнее, и на них из подручного железа и приварить подобие скамейки со шкалой. Эта шкала нам неплохую службу сослужит. По ней мы будем отмечать положения стрелки-указателя. Эта стрелка левым концом шарнирно прикреплена к концу штыря (1), а центром качания является шарнир в точке (2) на скамейке.
А мы с тобой с осени запасемся тетрадкой да карандашиком, и будем каждую неделю слюнявить этот карандаш и отмечать в тетрадке показания шкалы, на которые указывает стрелка-указатель. Так к середине весны мы будем иметь самый точный график пучения нашего грунта за холодный период года, который будет гораздо точнее любых табличных значений от любых, самых умных и крутых лабораторных исследований. Потому что это В НАТУРЕ снято, а не расчетами выведено. – Круто. Но ведь зима зиме рознь, может следующая окажется теплее, чем всегда. – Может быть и так. Но мы с тобой, как в дальнейшем увидишь, примем еще немало упреждающих мер, так что не боись. – А если стрелка вообще с места не сдвинется? – Тогда пляши. Фундамент можно прямо на поверхность ставить. Но так не бывает. Хоть чуточку, но все равно покажет. А вообще для наших условий можно сказать, что разница в 10 миллиметров принимается за отсутствие пучинистости. Почему? А потому что практически непучинистым считается грунт со значением смещения 0,01. Это 1 процент. По отношению к нашему 1 метру промерзания это и будет 1 см. – Но это же не по указателю, а по смещению нашей лавки относительно штыря. Потому что указатель у нас со смещением центра. Тут, я думаю, тебе не надо объяснять, как рассчитать положение стрелки при смещении лавки на 1 см вверх или вниз. Простая школьная геометрия. Или будем рассчитывать? – Не будем. В конце концов, я и экспериментально риски проставлю. А вот, может быть, таким же натурным способом можно и допустимое давление на грунт проверить? Это можно как-то сделать? – Зачем? Для этих целей существуют четкие таблицы, ничего считать и испытывать нет никакой необходимости. Берем наш любимый диск со СНИПами да ГОСТами *, идем в раздел СНИПы и открываем документ СНиП 2.02.01-83 (2000), “Основания зданий и сооружений”. Там в приложении 3 есть 5 таблиц, определяющих расчетные сопротивления грунтов. Нас интересует таблица 2, для песков. Согласно ей для наших песков средней крупности и средней плотности (берем вариант похуже, чтобы с запасом) сопротивление составит 4 кГс/см2. Представляешь, какую силищу выдерживает? Сколько квадратных сантиметров в одном квадратном метре? 10000. Умножь на 4, и получается 40 тонн на один квадратный метр.
Но есть одно значимое НО. Эта таблица предусматривает фундамент глубиной заложения 2 метра и шириной 1 метр. У нас такого явно не будет. Следовательно, нагрузочная способность грунта ниже, поскольку фундамент и по уровню будет явно выше, да и в ширину поменьше. – А такой таблицы в СНИПе нет? – Для нашего домика нет. Для нашего шалаша СНИП еще не разработали, никому не надо. Пользуемся тем, что есть. И там есть формулы, по которым можно найти примерное значение сопротивления грунта при других ширине и глубине заложения фундамента. Мы с тобой просчитывать их не будем, они уже давно просчитаны и имеется другая таблица, которая представляет и меньшие глубины. Таблица допустимого давления на грунт, кГ/см2
Эта таблица взята из книги Ю.Боданова “Фундаменты от А до Я”. Исходя из значений, приведенных в таблице, допустимая нагрузка на наш песчаный грунт составит 2,5 кг/см2. Много это или мало? – Ну да, тебе все мало. А ты возьми свои 150 000 килограмм и раздели их на 2,5 кг. Получишь 60 000 квадратных сантиметров, на которые должен опираться твой фундамент. А общая длина твоего фундамента, грубо говоря, 32 метра. Делим 60 000 на 32 и получаем 1875 квадратных сантиметров на каждом метре длины фундамента. Столько надо для опоры. И какая ширина подошвы обеспечит такую площадь на каждом метре фундамента? – Корень квадратный из 1875… – Чего? Какой корень? Надо просто 1875 поделить на 100 сантиметров. Или в 1 метре больше? – Ни фига себе! Это что, получается, что ширина фундамента всего 18 см, что ли? – Получается, так. Но это, как говорится, по допустимой границе. Всегда берут больше, и мы тоже. Это будет первая упреждающая мера. Мы ничуть не ошибемся с тройным запасом. А что еще считать? 60 см ширина фундамента – и запас приличный, и душевное спокойствие. – Ага, спокойствие. А если пучить начнет? Подошва больше – силы пучения тоже больше. Источник ➤ Adblockdetector |
