Замена пучинистого грунта на непучинистый под фундамент

Как известно, грунты в основании зданий, склонные в разной степени к морозному пучению, занимают большую часть площади страны.

Что такое пучинистый грунт?

Как известно, вода при замерзании превращается в лед. При этом происходит изменение ее объема за счет разной плотности льда и воды: вода имеет значительно большую плотность, чем лед. Соответственно при замерзании вода, постепенно превращаясь в лед, расширяется, занимая больший объем.

Если такая вода замерзает, находясь в грунте, то вместе с ней будет расширяться и грунт. При этом силы расширяющие грунт будут называться силами морозного пучения, а сам такой водонасыщенный грунт – пучинистым.

Что такое пучинистый грунт?

Фундамент на глинистой почве: советы специалистов

Профессиональные строители нередко слышат вопросы о том, какой фундамент лучше поставить на глинистых грунтах. Сразу дать на него точный ответ практически невозможно.

Ведь для того, чтобы подобрать качественный фундамент для супеси, необходимо изучить саму почву, выявить ее особенности, а уже после этого приступать к поиску подходящего варианта.

Особенности глинистой почвы

Чтобы понять, какой фундамент выбрать для глинистых грунтов, нужно хотя бы немного узнать об особенностях грунта, в котором преобладает начала не помешает провести геологическую разведку.

Эта процедура позволяет получить ценную информацию о том, насколько однороден грунт на участке, где планируется проведение строительство фундамента на глинистой почве. Довольно часто он оказывается неоднородным.

Это случается потому, что порода заложена в определенных местах отдельными пластами, между которыми проходят слои песка.

Неоднородный состав почвы желательно заменить не пучинистым грунтом. В его качестве могут выступать мелкий щебень или же песок. Если в ходе анализа был выявлен однородный грунт, то мастера рекомендуют дополнительно исследовать его уровень влажности.

В том случае, если совсем близко к месту строительства фундамента на глине для дома залегают грунтовые воды, то лучшим вариантом будет использование конструкции на сваях, которая станет основой жилого помещения. Но это не единственное решение.

Существует ряд фундаментов, предназначенных для дома на глинистой почве.

Фундамент на глинистой почве: советы специалистов

Разновидности фундаментов и их строительство

Выделяют несколько разновидностей фундамента, который подходит для глинистых грунтов. Все они по-своему хороши. Но также каждый вид не лишен собственных недостатков, с которыми дачникам приходится считаться.

Столбчатый фундамент

Столбчатый вид рассматривают в качестве варианта обустройства дома, стены которого сделаны из дерева. Данный метод не требует применения дорогостоящего инструмента и материала.

Да и справиться с ним может человек, у которого минимум опыта в строительном фундамент для глинистой почвы сделать очень просто.

Для начала необходимо вкопать в отведенные под строительство участки столбы. Они должны находиться примерно в метре друг от друга. В качестве основы разрешается взять обожженные сваи из дерева.

Идеальным вариантом станет сосна или дуб. Отверстия для свай должны заглубляться на 2 метра ниже уровня промерзания вид фундамента не отличается большим сроком эксплуатации.

Поэтому через время хозяину дома придется вновь переделывать всю работу. К тому же он непригоден для строительства на грунте, который способен смещаться.

Как строить на пучинистых грунтах?

Само по себе строительство домов на пучинистом грунте достаточно часто встречается в российских регионах, которые по большей своей части холодные и сырые. Такое строительство всегда имеет ряд особенностей, которые обязательно стоит учитывать. Рассмотрим более подробно эти особенности.

Что из себя представляет пучинистый грунт?

Под пучинистым грунтом можно понимать любой грунт, который обладает функцией пучения. Пучение — это процесс , при котором влага в грунте, превратившаяся в лед расширяется за счет меньшей плотности льда относительно воды и, соответственно, увеличивает объем всего грунта.

Получается, такой грунт как бы вспучивается. Отсюда и название данного процесса. Очевидно, что пучение характерно для всех грунтов, но проявляться оно будет в разной степени.

Основные закомонерности здесь следующие. Во-первых, чем больше воды в грунте, чем сильнее возможное пучение. Во-вторых, чем больше грунт способен удерживать влаги внутри себя, тем больше его пучинистость.

Типы грунтов, наиболее подверженных действию пучения.

Несмотря на то, что, строго говоря, абсолютно любой грунт в той или иной степени склонен к пучинистости, в строительстве принято выделять ряд грунтов, которые наиболее сильно подвержены процессу пучения.

Относятся к таким грунтам главным образом все грунты, содержащие глинистые частицы в своем составе. Причем, чем больше глины в грунте, тем более сильно он подвержен пучению.

Условно непучинистыми грунтами принято считать следующие: скальные обломочные горные породы, крупнозернистые пески без примесей глинистых частиц, среднезернистый песок, гравелистые пески. К пучинистым же можно смело отнести мелкие пески содержащие в большом количестве глину.

Варианты фундаментов для пучинистого грунта.

При проведении строительства на пучинистых грунтах можно использовать не каждый тип фундамента. Самое оптимальное решение – использовать незаглубленный либо мелкозаглубленный фундамент, отлично противостоящий пучению грунта во время морозных месяцев.

Среди подобных мелкозаглубленных фундаментов на пучинистых грунтах особенно популярен ленточный, который обеспечивает необходимую надежность и долговечность, а его сооружение отличается предельной простотой, стоимость не столь высока.

Столбчатый фундамент на пучинистых грунтах применяется в том случае, когда опоры можно установить ниже точки промерзания.

Это позволяет сэкономить финансовые средства на сооружение основания, сохранив высокую надежность.

Такой фундамент ставится в том случае, если на участке есть суглинок, почвы с близким залеганием влаги, сырые и заболоченные участки.

Для устройства фундамента на пучинистых грунтах в данном случае применяются металлические трубы с цементно-песчаных защитным составом, железобетонные опоры, асбоцементные трубы, внутрь которых заливается бетонная смесь.

Для строительства на пучинистых грунтах может применяться и свайный вариант основания, который, однако, не столь популярен. Дело в том, что для его сооружения необходимо использование специальной строительной техники, а это лишние финансовые расходы. Применяется такой вариант только при глубине промерзания грунта от полутора метров.

Для изготовления конструкции на пучинистых грунтах из свай используются такие материалы, как бетон, железобетон, дерево, которые успешно противостоят пучению. Среди видов, которые могут быть использованы, рекомендуются винтовые, набивные, железобетонные простые и набивные сваи. Обязательным условием при проведении работ по устройству основания такого типа на пучинистых грунтах является наличие отличной дренажной системы.

Варианты фундаментов для пучинистого грунта.

Ленточный незаглубленный фундамент для пучинистого грунта представляет собой монолитную бетонную ленту с армированием в виде пояса из металлических прутьев. Чтобы правильно поставить подобное основание дома на пучинистых грунтах, необходимо выполнение нескольких несложных условий.

Схема ленточного мелкозаглубленного фундамента.

Начальный этап мало отличается от сооружения самого обычного фундамента. Следует вырыть котлован, глубина которого будет составлять от 70 до 50 см. После этого потребуется уложить на боковые откосы гидроизоляционный материал, в роли которого обычно выступает обычный толь либо полиэтиленовая пленка.

Далее котлован на пучинистых грунтах надо засыпать при помощи песка слоями, толщина каждого будет составлять 20-30 см. После насыпки каждый песчаный слой утрамбовывается. Далее ставится опалубка из обрезной деревянной доски. на песок укладывается прослойка в виде гидрозащиты, ставятся армировочные металлические прутья, диаметр которых составляет 12 см. Такая армировка будет иметь два отдельных пояса, в каждом из которых будут идти по пять прутьев и перемычки.

На последнем этапе мелкозаглубленный фундамент заливается при помощи бетонной смеси. Верхний слой армировки укладывается непосредственно на сырую смесь (это особенность, которую имеет незаглубленный фундамент для пучинистого грунта). При соединении элементов арматуры нельзя использовать сварочный аппарат – только вязальную проволоку, которая обеспечивает более высокую прочность и надежность.

Схема сечения мелкозаглубленного ленточного фундамента.

  • выгиб/прогиб: происходит из-за неравномерной усадки. При этом самым опасным является выгиб, сказывающийся на состоянии кровли, растяжении зоны строения;
  • сдвиг: возникает из-за проседания одной части здания и подъема другой. Самой опасной зоной является средняя, где стены фундамента и самого строения начинают давать трещины;
  • крен: наблюдается из-за жесткости конструкции для зданий с относительно большой высотой, но для строительства которых применялся незаглубленный фундамент;
  • перекос – следствие неравномерной усадки на отдельных небольших участках под зданием;
  • горизонтальное смещение происходит у фундаментов, отдельные участки которых буквально выталкиваются, перемещаются во время пучения.

Чтобы снизить такие последствия, строительство на пучинистых грунтах рекомендуется вести из таких материалов, как пеноблоки, древесина, кирпич, бетон.

Читайте также:  Вертикальная гидроизоляция фундамента своими руками: виды изоляции

Заливка бетона

Для заливки монолитного ленточного фундамента в бетономешалке готовиться бетон маркой не менее М-200. При использовании привозного бетона из ЖБИ марку контролировать проще. При самостоятельном приготовлении следует точно соблюдать пропорции, указанные на упаковке цемента. Как правило, бетон для ленточных фундаментов готовиться с наполнителем из щебня или гравия с размером фракции до 30 мм. Он хорошо уплотняется и имеет неплохие характеристики по прочности.

При заливке незаглубленного фундамента ленточного типа следует использовать строительный погружной вибратор. Хотя высота фундамента и небольшая, но без вибратора трудно добиться желаемой плотности бетона и равномерного его контакта с арматурным каркасом. Заливка бетоном должна производиться непрерывно, опалубка полностью заполняется бетоном за один прием.

Верхний уровень фундамента выставляется с помощью нивелира по всей длине до начала заливки. Уровень отмечается на досках опалубки хорошо видимой линией, метками или в арматурный каркас вставляются вертикальные закладные по уровню фундамента.

Расчет показателя гибкости конструкций здания

1. Показатель гибкости конструкций здания l

определяется по формуле

,(1)

Расчет показателя гибкости конструкций здания

гдеEJ

— приведенная жесткость на изгиб поперечного сечения конструкций здания в системе фундамент-цоколь-пояс усиления — стена, , определяемая по формуле (4);

— коэффициент жесткости основания при пучении грунта для оснований ленточных фундаментов;

— длина стены здания (отсека), м;

,(2)

Расчет показателя гибкости конструкций здания

для оснований столбчатых фундаментов

,(3)

Здесь pr

,hfi ,b1 — те же обозначения, что в пп. — ;

f — площадь подошвы столбчатого фундамента, м2;

Расчет показателя гибкости конструкций здания

— число столбчатых фундаментов в пределах длины стены здания (отсека).

2. Приведенная жесткость на изгиб поперечного сечения конструкций здания в системе фундамент-цоколь-пояс усиления-стена, тс/м2, определяется по формуле

[EJ

] = [EJ ]f + [EJ ]z + [EJ ]p + [EJ ]s ,(4)

где EJf

Расчет показателя гибкости конструкций здания

,EJz ,EJp ,EJs — соответственно жесткость на изгиб фундамента, цоколя, пояса усиления, стены здания.

3. Жесткость на изгиб, тс/м2, фундамента, цоколя и пояса уси­ления определяется по формулам

=gfEf (Jf +Ayc2 );(5)

=gzEz (Jz +Azyz2 );(6)

=gpEp (Jp +Apyp2 );(7)

Расчет показателя гибкости конструкций здания

где Ef

,Ez ,Ep — соответственно модули деформации тс/м2, материала фундамента, цоколя и пояса;

,Jz ,Jp — соответственно моменты инерции, м4, поперечного сечения фундамента, цоколя и пояса усиления относительно собственной главной центральной оси;

,Az ,Ap — площади поперечного сечения, м2, фундамента, цоколя и пояса усиления;

y,yz,yp — соответственно расстояния, м, от главной центральной оси поперечного сечения фундамента, цоколя и пояса усиления до условной центральной оси сечения всей системы;

Расчет показателя гибкости конструкций здания

gf,gz,gp — соответственно коэффициенты условий работы фундамента, цоколя и пояса усиления, принимаемые равными 0,25.

Жесткость на изгиб фундамента, состоящего из блоков, не связанных между собой, принимается равной нулю. Если цоколь является продолжением фундамента или обеспечена их совместная работа, цоколь и фундамент следует рассматривать как единый конструктивный элемент. При отсутствии поясов усиления EJp

= 0. При наличии нескольких поясов усиления жесткость на изгиб каждого из них определяется по формуле (7).

s =gsEs(Js + Asys2), (8)

Расчет показателя гибкости конструкций здания

где Es

— модуль деформации материала стены, тс/м2;

— коэффициент условий работы стены, принимаемый равным: 0,15 — для стен из кирпича, 0,2 — для стен из блоков, 0,25 — для стен из монолитного бетона;

— момент инерции поперечного сечения стены, м4, определяется по формуле (9);

— площадь поперечного сечения стены, м2;

Расчет показателя гибкости конструкций здания

— расстояние, м, от главной центральной оси поперечного сечения стены до условной нейтральной оси сечения всей системы.

Момент инерции поперечного сечения стены определяется по формуле

,(9)

где J1

иJ2 — соответственно момент инерции сечения стены по проемам и по простенкам, м4.

Расчет показателя гибкости конструкций здания

Площадь поперечного сечения стены определяется по формуле

,(10)

где bs

— толщина стены, м.

Расстояние от центра тяжести приведенного поперечного сечения стены до ее нижней грани определяется по формуле

Расчет показателя гибкости конструкций здания

,(11)

5. Состояние от главной центральной оси поперечного сечения фундамента до условной нейтральной оси системы фундамент-цоколь-пояс усиления — стена определяется по формуле

,(12)

где Ei

,Ai — соответственно модуль деформации и площадь поперечного сеченияi -го конструктивного элемента (цоколя, стены, пояса);

Расчет показателя гибкости конструкций здания

— коэффициент условий работыi -го конструктивного элемента;

— расстояние от главной центральной оси поперечного сеченияi -го конструктивного элемента до главной центральной оси поперечного сечения фундамента.

6. Жесткость на изгиб, , стен из панелей определяется по формуле

,(13)

Расчет показателя гибкости конструкций здания

где Ej

Читайте также:  Какой тип фундамента лучше выбрать для дома

,Aj — соответственно модуль деформации, тс/м2, и площадь поперечного сечения, м2,j -той связи;

— число связей между панелями;

— расстояние отj -той связи до главной центральной оси поперечного сечения фундамента, м;

— расстояние от главной центральной оси поперечного сечения фундамента до условной нейтральной оси системы фундамент-стена здания, определяемое по формуле

Расчет показателя гибкости конструкций здания

,(14)

в которой n

— число конструктивных элементов в системе фундамент-стена.

Какой тип грунта на участке: определяем самостоятельно

Обойдите участок, планируемый под застройку. Наберите две или три пробы (желательно отбирать грунт с разных мест в количестве от 300 до 500 г). Обильно смочите грунт водой и замесите лепешку из мокрой земли. Затем скатайте лепешку в жгут и попробуйте соединить в кольцо.

  • Отбор проб для определения типа грунта Если на участке преобладает песчаная почва – кольцо сделать не удастся, почва будет рассыпаться, несмотря на влажность.

  • На участке преобладает супесь – кольцо распадется на мелкие фрагменты.
  • Суглинистая почва – влажное кольцо распадется на 3 части.
  • Почва глинистая – жгут легко сворачивается в кольцо, не образуя разрывов и крошек.
Какой тип грунта на участке: определяем самостоятельно

Проделав эту нехитрую операцию в нескольких точках участка, можно грубо определить, из каких пород состоит грунт на участке, отведенном под строительство бани.

Область применения ленточных фундаментов

Самый простой способ борьбы с пучинистыми почвами – обустройство свайного фундамента ниже отметки промерзания. В случае невозможности осуществления подобного строительства альтернативное решение – мелкозаглубленные фундаменты, которые потребуют значительно меньшие объемы строительных смесей, количества арматуры и трудовых затрат.

Эффективно использование технологии мелкого заглубления при расположении грунтовых вод на глубине более 1,5 м. Ленточные конструкции на крутых склонах, где должно быть учтено боковое давление, позволяют компенсировать неравномерное воздействие движения почв в продольном и поперечном сечении.

Фундамент на пучинистых грунтах подходит для сооружения каркасных и брусовых построек, использования пенобетонных и газобетонных материалов. При необходимости сооружения неглубокого заложения или строительстве мощных конструкций на слабых грунтах ленточных фундамент в приоритете. Такие методы строительства применимы для глинистых и супесчаных грунтов, рыхлых горных пород, а также водонасыщенных поверхностных слоев.

Ленточное основание дома с кирпичным цоколемИсточник

Устройство фундамента плитного типа – заливаем монолитную плиту на глине

Плитный фундамент также называют основанием плавающего типа. При подвижках почвы цельная плита перемещается вместе с ней, предотвращая деформацию здания и равномерно распределяя нагрузку. Сооружение плитного фундамента – затратное мероприятие. Однако плита обеспечивает повышенную устойчивость различных строений на проблемных грунтах.

Порядок действий по сооружению плавающего основания предусматривает выполнение следующих работ:

  1. Разметку площадки под фундаментную плиту.
  2. Извлечение грунта на заданную глубину.
  3. Сооружение по периметру котлована опалубки.
  4. Засыпку и уплотнение щебеночно-песчаной подушки.
  5. Сборку и размещение внутри опалубки силовой решетки.
  6. Заливку бетона и его вибрационное уплотнение.
Устройство фундамента плитного типа – заливаем монолитную плиту на глине

Затратное мероприятие-сооружение плитного фундамента

Толщина плиты определяется на основании расчетов. Такое основание способно выдерживать деформацию грунта и обеспечивает устойчивость любых зданий.

Свойства супеси

Супесь – это наименее пластичный вариант из всех глинистых грунтов, поскольку содержит значительную часть песка и меньше глинистых частиц. Показатель ее пластичности колеблется в пределах 1 – 7 (Iр %). Пористость варьируется в диапазоне 0,5 – 0,7, что в свою очередь влияет на способность содержать меньше влаги, чем другие глинистые почвы.

Средняя плотность супеси в природном залегании – 1600 – 1750 кг/м³. Прочностные параметры глинистых почв, в том числе супесей в основном обуславливаются сцеплением между их частичками и плотностью грунта. Силы сцепления повышаются по мере увеличения глинистого компонента. Однако эти связи с накоплением влажности уменьшаются и прочность грунтов меняется. От влажности зависит такая характеристика супеси, как консистенция грунта, указывающая на степень его устойчивости в естественном состоянии под воздействием нагрузки. Супеси подразделяют на: твердые, пластичные и текучие.

В сухом состоянии супесь служит хорошим основанием, ее даже относят условно к непучинистой группе. Но водонасыщенная при малой плотности является текучей и сильно вспучивается при замерзании.

Показатель несущей способности супеси в зависимости от степени влажности составляет:

  • 3 кг/см², если грунт сухой и плотный;
  • 2,5 кг/ см², когда супесь влажная;
  • 2 кг/см², если супесь пластичная в грунте средней плотности.