Пучение грунта

Ленточный фундамент и грунты: почему это так важно

При выборе типа фундамента важно точно знать две характеристики подлежащих грунтов: их несущую способность и пучинистость. Несущая способность выше всего у скальных грунтов; за ними следуют хрящеватые – смесь песка и глины с мелким камнем и щебнем

Песчаные грунты склонны к просадке, свойства песчано-глинистых (супесей и суглинков) зависят от соотношения глины и песка. Самая низкая несущая способность – у грунтов органического происхождения: торфа, сапропеля, ила


Несущая способность выше всего у скальных грунтов; за ними следуют хрящеватые – смесь песка и глины с мелким камнем и щебнем. Песчаные грунты склонны к просадке, свойства песчано-глинистых (супесей и суглинков) зависят от соотношения глины и песка. Самая низкая несущая способность – у грунтов органического происхождения: торфа, сапропеля, ила.

Строительные нормы запрещают опирать фундамент непосредственно на органические грунты со слабой несущей способностью. 

Также сложными считаются грунты водонасыщенные и имеющие переменную структуру слоев. Проблема слабых грунтов типична, например, для участков, находящихся на месте осушенных болот. Строительство дома на малозаглубленном ленточном фундаменте на таких грунтах теоретически возможно, но требует довольно затратных работ. Так, если глубина слабонесущего слоя не более 1 м, а под ним находится более «выносливый», то при строительстве слой слабого грунта вынимается и в траншее устраивается подложка из песка либо бетонная подготовка. Также плохой грунт иногда уплотняют механическим способом, заменяют подушкой из гравия либо армируют специальными сетками. Специалисты, однако, рекомендуют в таких ситуациях отказаться от ленточного фундамента в пользу свайного.

Пучинистость грунта прямо связана с его способностью удерживать воду, а морозным пучением называется увеличение объема грунта из-за расширения воды при ее замерзании.

Непучинистые грунты: твердые глины, малоувлажненные гравелистые, песчаные грунты при глубоком залегании грунтовых вод.

Слабопучинистые: полутвердые глинистые; незначительно водонасыщенные пылеватые и мелкие пески, крупнооблмочные грунты с содержанием глин и песка 10-30%.

Среднепучинистые грунты: тугопластичные глинистые, влажные пылеватые и мелкие пески, крупнообломочные грунты с содержанием глин и песка более 30%.

Сильнопучинистые и чрезмернопучинистые: мягкопластичные глинистые, пылеватые и мелкие пески с сильным водонасыщением.

На сильнопучинистых грунтах возможно строительство небольших (1-2 этажа) деревянных домов на малозаглубленном ленточном фундаменте из монолитного железобетона. Для более тяжелых домов будет необходим комплекс работ по понижению уровня грунтовых вод, организации дренажа и водоотведения.

Чем выше стоят грунтовые воды, тем более пучинистыми будут грунты независимо от их состава. Критический для строительства фундамента уровень грунтовых вод различается для разных почв и высчитывается по формуле: нижняя граница промерзания грунта (в метрах) плюс следующее число:

  • пески – 0,8-1 м
  • супеси 1 – 1,5 м
  • суглинки 2 – 2,5 м
  • глины 2,5 – 3,5 м.

При залегании грунтовых вод ниже указанных значений они не влияют на степень пучинистости грунтов.

Вообще же сооружение ленточного фундамента на сильнопучинистых грунтах с высоким уровнем грунтовых вод считается нецелесообразным: в таких условиях лучше всего себя показывает свайно-ростверковый фундамент.

Планируя строительство, лучше всего не экономить на профессиональном обследовании грунта на вашем участке: это поможет избежать больших проблем в будущем. Услуги специалиста стоят денег, однако это вложение себя оправдывает. Спасать дом, фундамент которого деформировался из-за ошибок в оценке свойств подлежащих грунтов, обойдется гораздо дороже.

Плитный фундамент

Плитный фундамент обладает значительным запасом несущей способности и обеспечивает наиболее равномерное распределение нагрузки от здания на грунт. Именно такое основание часто является оптимальным на слабонесущих и подвижных грунтах, в том числе пылеватых и илистых песках, лёссах и торфяниках. К тому же конструкция намного упрощает монтаж перекрытия первого этажа (не надо сооружать столбчатые опоры для балок или устраивать засыпку со стяжкой). Но её стоимость довольно высока — обычно даже больше, чем у свайно-забивного фундамента. Это связано с большим расходом материалов (пескогравия, бетона, при шведском варианте — ещё и влагостойкого утеплителя) и необходимостью заказа заводской бетонной смеси. 

Каркас плиты. Фото: StoneHut (3)

На каркасе плиты с помощью хомутов фиксируют трубы напольного отопления. Обычно трубы укладывают двойным змеевиком, но с точки зрения теплового комфорта предпочтителен монтаж улиткой

Затем систему тестируют под давлением в два этапа, после чего заливают бетонной смесью

Неутеплённый плитный фундамент используют для тяжёлых зданий с кирпичными стенами. Конструкция представляет собой ровную и гладкую монолитную железобетонную плиту, залитую в опалубку поверх подушки из пескогравия. Она проста и надёжна, но требует очень много арматуры и бетона (в 2–3 раза больше, чем полноценный ленточный фундамент, и в 4–6 раз больше, чем свайный). Дело в том, что нагрузка от стен и силы морозного пучения сосредоточены в основном у края плиты, и, чтобы не допустить деформацию и растрескивание монолита, приходится увеличивать его толщину до 250 мм и более. 

Утепление цоколя плитами экструзионного пенополистирола «заякоривание» ленты с помощью буровых свай— эффективные средства борьбы с силами морозного пучения. Фото: ShutterStock/Fotodom.ru

Несколько менее материалоёмка (но более трудоёмка) оребрённая плита. Рёбра можно устроить как снизу (методом заливки в траншеи), так и сверху (с помощью опалубки). С точки зрения прочности предпочтителен первый вариант, зато второй несколько дешевле, так как верхние рёбра одновременно служат цоколем и опорой для пола первого этажа.


Мелко-заглублённая лента относится к плавающим основаниям: под воздействием сил морозного пучения она приподнимается при промерзании грунта и опускается при его оттаивании. Но силы эти часто распределены неравномерно (главным образом из-за разницы во влажности и температуре почвы c северной и южной стороны от дома). В итоге иногда возникает усадочный крен. Фото: ShutterStock/Fotodom.ru 

Неутеплённая плита, как и мелкозаглублённая лента, относится к плавающим фундаментам и может совершать сезонные подвижки (особенно если дом зимой не отапливается), что необходимо учитывать при возведении пристроек.

В процессе монтажа шведской плиты стыки утеплителя заделывают клей-пеной. При устройстве подушки слои разделяют геотекстилем, что способствует более равномерному распределению нагрузки на основание. Фото: ТехноНИКОЛЬ 

Утеплённая шведская плита защищает грунт основания от промерзания, поэтому на неё не действуют силы морозного пучения. Но по жёсткости конструкция уступает обычному монолиту и в основном применяется при строительстве зданий с каркасными или пеноблочными стенами. Фундамент этого типа, как правило, служит черновым полом и оборудуется системой водяного обогрева, используемой для отопления всего здания. А так как плита обладает значительной тепловой инерцией, то в доме легче поддерживать постоянную температуру — как зимой, так и летом. Пожалуй, единственный её недостаток — сравнительно низкий цоколь. Преодолеть этот минус помогает пескогравийная подсыпка.  

Цоколь ленточного или свайно-ростверкового фундамента обязательно отделяют от стен рулонной гидроизоляцией на мастике. Фото: ShutterStock/Fotodom.ru

Железобетонный фундамент

Конструкция любого железобетонного фундамента на проблемном грунте предъявляет повышенные требования к качеству бетона. Желательно приобретать готовую смесь на проверенном предприятии. При самостоятельном приготовлении смесь должна быть тщательно перемешана, а значит, без мини-бетономешалки не обойтись. Желательно также покупать промытый песок, так как глинистые включения ослабляют бетон, и использовать щебень средней фракции (20–40 мм), а не речной гравий. Холодные рабочие швы крайне нежелательны (в случае плиты — недопустимы), а если их не избежать, то необходимо дополнительное армирование ослабленного участка отрезками прутка длиной не менее 1 м. 

Порой ширину ленты или ростверка приходится увеличивать, чтобы создать опору для утепляющих и отделочных слоёв стены. Фото: StoneHut

Свайный фундамент

Свайные фундаменты практически не подвержены морозному выдавливанию, но обладают сравнительно невысокой несущей способностью (а точнее, для её увеличения порой требуются слишком большие затраты). Они предпочтительны при строительстве на склонах и подтопляемых территориях и надёжнее ленточных в том случае, если верхний слой грунта — просадочный, но под ним, на глубине не более 2–5 м, располагаются плотные породы, на которые можно опереть сваи-стойки. На заиленных грунтах иногда применяют висячие сваи, несущая способность которых обеспечивается силами трения между боковыми поверхностями и грунтом, однако для столь неблагоприятной «геологии» лучше подойдут плитные и комбинированные конструкции, о которых речь пойдёт ниже. 

Бетонные сваи могут оснащаться опорными площадками для монтажа деревянной обвязки, хотя чаще выполняют железобетонный ростверк. Фото: «СвайСтройГрупп» 

Шаг, необходимую длину и сечение свай определяют по расчёту согласно СП 24.13330.2011. 

Забивные и вибропогружаемые сваи изготавливаются на заводе. По прочности они превосходят железобетонные изделия, выполненные на объекте (в том числе с использованием трамбовочных приспособлений). Преимущества забивного (вибропогружаемого) фундамента ещё и в том, что сваи при монтаже уплотняют грунт, благодаря чему их несущая способность увеличивается. Однако необходимо обеспечить проезд на участок сваебойной машины или автокрана с виброустановкой. Стоимость конструкции довольно высока: каждая свая длиной 4 м с учётом монтажа обойдётся в 9–12 тыс. руб. 

Буровые сваи обойдутся на 30–40 % дешевле забивных и оптимально подойдут для дома с не слишком тяжёлыми (брусовыми, бревенчатыми, из пенобетонных, полистиролбетонных или арболитовых блоков). Для возведения такого фундамента не нужна автотехника — достаточно взять в аренду механизированные бур и бетономешалку. Суть технологии в том, что в грунте бурят отверстия диаметром 150–250 мм, надстраивают их опалубкой, при необходимости откачивают воду, а затем опускают в каждую скважину арматурный каркас и заливают бетон и уплотняют его погружным вибрационным устройством. Если грунт осыпается или плывёт, в отверстия предварительно вставляют асбестоцементные обсадные трубы. 

В Подмосковье буровые и винтовые сваи заглубляют в среднем на 1,6–1,8 м. Фото: IZBA De Luxe 

При монтаже буровых свай оставляют выпуски арматуры, которые потом связывают проволокой или сваривают с арматурным каркасом ростверка

Верх свай связывают моно­литным ростверком

Важно учитывать, что на эту часть фундамента могут действовать силы морозного пучения. Чтобы нейтрализовать их, выполняют висячий ростверк в опалубке на подпорках или используя удаляемую песча­ную подсыпку

Но если дом расположен на скло­не, песок из  пространства меж­ду сваями можно не удалять. В данном случае подсыпка почти не увлажняется и не оказывает воздействия на обвязочные балки

При использовании бура ТИСЭ-Ф с откидным плугом можно сформировать в нижней части свай уширение, которое  увеличит несущую способность конструкции и одновременно полностью исключит вероятность морозного выдавливания.


Винтовые сваи. Это самый дешёвый из свайных фундаментов (одна опора диаметром 200 мм и длиной 2,5 м с учётом монтажа обойдётся в 2600–3000 руб.), но срок его службы при использовании обычных сварных изделий не превышает 50 лет. Существенно надёжнее (но и в полтора-два раза дороже) изделия с литыми наконечниками. Ещё более долговечны железобетонные винтовые сваи, но эта недавняя разработка ещё не запущена в массовое производство. 

Наши события

21 августа 2020, 17:34 Компаунды “Полипластик”, нефтепогружной кабель на “Томсккабеле” и открытая проверка на “Подольсккабеле”. Что обсуждали в эфире RusCable Live 21 августа

18 августа 2020, 14:30 НП Ассоциация «Электрокабель» готовит ответный шаг по казахстанскому утильсбору на импортный кабель

18 августа 2020, 11:00 Продолжение тендерной истории: проявите точность, примите участие в новой закупке!

17 августа 2020, 15:40 Кабельные компании готовы открыть склады для проверок на контрафакт. Откровения в прямом эфире RusCable Live от 14 августа

17 августа 2020, 12:30 Правительство Москвы провело вебинар, посвященный мерам поддержки бизнеса

17 августа 2020, 11:40 Возвращаемся в работу вместе с RusCable Insider Digest № 185

Как решить проблему пучинистых почв

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

https://youtube.com/watch?v=lgAJHgBSgdA

Замена грунта

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

Утяжеление здания

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

Возведение плитного фундамента

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

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

Установка свайного фундамента

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

В качестве фундаментального основания подойдут:

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

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

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

Постоянное отопление дома

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

Дренаж грунта

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

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

Теплоизоляция грунта

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

Чтобы изготовить утепленную отмостку, необходимо придерживаться следующих рекомендаций:

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

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.

При больших углах уклона

Все перечисленные ниже способы более трудоемкие, а некоторые требуют и определенных финансовых затрат. Они применяются в тех случаях, когда крутизна участка значительная, или высадка растений (даже при небольшом скате) нецелесообразна (или нежелательна, невозможна) по какой-либо причине.

Общие замечания

  • Все искусственные элементы, которые используются для укрепления почвы, должны быть надежно зафиксированы в грунте, иначе такая работа теряет всякий смысл.
  • Конструктивное исполнение защиты может быть разным, но необходимо ориентироваться не только на срок службы материалов, но и на ремонтопригодность этого искусственного сооружения. Следовательно, не стоит слепо копировать методику укрепления склона у соседей или знакомых. Полезные советы – дело хорошее, но все участки имеют какие-то свои особенности. Вот это и нужно учитывать в первую очередь.

Опорные стенки


Для их обустройства можно использовать различные материалы – валуны; плиты ж/б; бревна, трубы или швеллера (в виде частокола или с интервалом и установленной между опорами сеткой). Если смысл понятен, то подобрать соответствующие образцы несложно. На рисунках показаны некоторые варианты.

Чтобы исключить вымывание грунта потоками жидкости при интенсивных осадках, вверху желательно поставить лотки, которые будут собирать и перенаправлять воду в дренажную систему. Вот одна из примерных схем.

Укрепление геотекстилем

Преимущества:

  • Материал эластичный, поэтому легко укладывается (подробнее о характеристиках геотекстиля).
  • Служит хорошей защитой корневой системы растительности от низких температур.
  • Исключает смешивание слоев почвы при затоплении участка.

Габионы

Представляют собой решетчатые маты, которые заполняются различными материалами – камнем, щебнем, кирпичным боем, строительным мусором и тому подобное. Об этих конструкциях очень хорошо и подробно рассказывается здесь.

Объемные георешетки

Такие изделия на рынке сравнительно недавно, но уже успели доказать свою эффективность. Они напоминают габионы, только выполнены не из нитей, а из лент (полимерных). Такая особенность конструкции позволяет использовать георешетки для наполнения более массивными фракциями.

Альпинарий

Если он правильно обустроен, то может служить не только украшением сада, но и надежной защитой грунта от смещений. Подробная инструкция по устройству альпинария есть на нашем сайте.

Особенности пучинистых грунтов

Под пучинистыми грунтами можно понимать любые грунты, способные сохранять в своем объеме достаточно большое количество воды. Чем больше воды находится в единице объема грунта, тем более склонен данный грунт к пучинистости.

  Выбор проекта дома

Наиболее яркими представителями пучинистых грунтов являются глина и желтый (карьерный) мелкий песок, содержащий большое количество глинистых включений. Такие грунты обладают высокой способностью задерживать воду.

Наименее пучинистыми в этом случае будут являться следующие виды грунтов: все грунты, не содержащие или содержащие минимальное количество глинистых частиц, крупный или среднезернистый песок, обломочные горные породы.

Все эти грунты не задерживают, легко пропускают через себя воду в нижележащие слои грунта, поскольку состоят из крупных частиц не имеющих способности слипаться друг с другом по типу глины.

Стадии угрожающего явления

Территория Российской Федерации проходит по всей северной части Евразийского материка. По этой причине зимой всегда минусовая температура. В зависимости от конкретного региона, грунт может находиться в замершем состоянии в период от 2 до 9 месяцев.

При этом можно различить несколько стадий пучения грунта:

  • I – предварительная. При этом грунт охлаждается до температуры, пока еще не равной для кристаллизации воды.
  • II – основанная. В этом случае вода уже начинает переходить в иное свое агрегатное состояние, превращаясь в лед. Соответственно, происходит ее объемное расширение, что, как нам известно, не сулит ничего хорошего.
  • III – переохлаждение. Здесь уже под воздействием мороза грунт сжимается. Впоследствии это приводит к резкому снижению температуры.

Только стоит учитывать, что перечисленные состояния носят условный характер, так как переход из одной стадии в другую происходит очень медленно. В то же время можно выделить еще один этап в процессе оттаивания грунта – его просадку.

Как правило, явление пучения наблюдается преимущественно в зимний период. По этой причине этот сезон не подходит для строительства, в особенности массового характера. Это обусловлено серьезной опасностью – очень высок риск, что возведенное строение будет разрушено очень быстро.

В особенности силу пучения грунта следует учитывать тем, кто проживает на Крайнем Севере. В этой местности нижние слои почвы промерзают намного сильнее, нежели в других широтах.


С этим читают