Пучинистые грунты и фундаменты для них

Технология возведения фундамента на пучинистой почве

Первым делом нужно определить тип грунта, на котором будет возводиться дом. На некоторых поверхностях строить очень сложно, к таким относятся пучинистые.

Пучение как процесс

Подобные почвы склонны к поглощению влаги. Зимой, когда температура опускается ниже нуля, жидкость замерзает и увеличивается в объеме. Весной процесс происходит в обратную сторону. Если фундамент возведен без учета данных нюансов, он будет деформироваться. Это может привести к разрушению здания.

Виды пучинистых грунтов

К данным почвам относятся:

• глины;
• суглинки и супеси;
• песчано-пылеватые.

Выделяют такие типы:

• слабопучинистые (увеличиваются в объеме до 4 %);
• среднепучинистые (от 4 до 8 %);
• сильнопучинистые (от 8 и до 12 %).

Почему земля вспучивается?

На пучинистость влияет ряд факторов, таких как:

• дисперсионные свойства;
• глубина промерзания;
• уровень подземных вод;
• высота капиллярного смачивания.

Почвы с высоким уровнем грунтовых вод (2 метра и менее) больше всего меняются в объеме. Глубина промерзания зависит от температуры воздуха, толщины выпавшего снега (снежного покрова), тепловой защиты основания.

Высота капиллярного смачивания является разной у каждого вида. Толщина слоя называется морозоопасной каймой. У пылеватых грунтов она составляет 30-50 см, у супесей – от 50 см до метра, у суглинков – до полутора метров, а у глинистых – до трех.

Чем ближе находятся воды, чем больше кайма, чем ниже опускается температура, тем больше будет пучинистость. Поэтому нужен более крепкий фундамент.

Как противодействовать пучинистым почвам?

Самый надежный метод – это вывоз с последующей его заменой. В этом случае глубина у котлована должна быть больше, чем у промерзания. На это место засыпается, например, песок крупной фракции. Такой способ является самым дорогим, но обладает наибольшей надежностью.

Более дешевый вариант – строительство ниже уровня промерзания. На стены все равно будет воздействовать сила пучинистого грунта, хоть и в меньшей степени. Подходит только для тяжелых построек (из железобетона).

Еще один способ – теплоизоляция. Для этого утеплитель укладывается вокруг основы и под ней. Ширина материала должна быть не меньше глубины промерзания, а толщина подбирается индивидуально. Сам метод подходит только для легких строений с мелкозаглубленным фундаментом; дом должен иметь систему обогрева, а цокольный этаж следует утеплить, иначе достигнуть высокой эффективности не получится.

Также можно избавить грунт от воды: нет влаги – нет пучения. Для этого на расстоянии от основания (где-то на полметра) роется канава, в которую под углом ложится перфорированная труба (ее необходимо завернуть в фильтрующую ткань). Нижний конец выводится подальше от постройки, например, в вырытый для этого колодец, канава же засыпается крупным песком.

Ещё один способ – выполнение дренажных скважин с шагом 2-3 метра. Здесь требуются точные расчеты, которые рядовой строитель не проведет.

Какой фундамент лучше выбрать для такой почвы?

Это зависит от многих факторов, таких как:

• тип сооружения (частный домик или многоэтажка);
• материал (деревянный или бетонный);
• место, где возводится дом (на ровной поверхности или на склоне);
• финансовые возможности.

Если уровень промерзания – глубокий, то строительство выполняется водо- и морозостойкими материалами. Часто это соответствующие марки бетонов. Из общего перечня можно выделить несколько вариантов, которые подходят для подобных почв.

1. Монолит. Практически лучший вариант, представляет собой цельную бетонную плиту, на которой и размещается здание. Фундамент просто «плавает» вместе со строением. Для надежности плиту следует укрепить сеткой из металлических прутьев.

Монолит можно заливать не только на поверхности, но и глубоко – для последующего возведения таких же стен. Если уровень воды находится высоко, или грунт промерзает на большую глубину, выбирается только мелкозаглубленный фундамент (то есть без подвала). Для масштабных домов это основание не подбирают из-за дороговизны, на склоне его не сделаешь.

2. Сваи. Здесь есть несколько видов для разных случаев. Большой популярностью пользуются винтовые, которые вкручиваются в грунт. Высоту следует подбирать, исходя из глубины промерзания (винт должен находиться ниже). Монтаж проводится в среднем за день, срок службы составляет не один десяток лет. После демонтажа здания их можно вытащить и использовать заново.

3. Буронабивные сваи. Их устройство выглядит примерно так:

• бурение скважины с погружением обсадной трубы;
• извлечение бура;
• создание армокаркаса;
• заливка бетона;
• извлечение обсадной трубы.

Технология сложнее, но при строительстве различных заводов и фабрик на проблемных участках они незаменимы.

Отдельно стоит сказать про основание для деревянного дома. Проблемы дают знать о себе не сразу (поскольку деревянные брусья не трескаются). Для суглинков хорошо подойдет столбчатый тип, на неровном ландшафте лучше использовать сваи.

4. Столбчатые и ленточные фундаменты.

Они не особо подходят для строительства на пучинистых грунтах, но в некоторых случаях применяются.

Столбчатая конструкция хороша своей надежностью и относительной дешевизной. Для возведения нужно:

• присыпать почву подушкой из песка;
• использовать крепкие столбы (например, железобетонные);
• хорошо утеплить пол первого этажа.

Мелкозаглубленные ленты также требуют наличия песчаной подушки, необходимо позаботиться и об армировании (стальной проволокой или арматурой). Подвал не предусматривается, зато вес здания распределяется равномерно по фундаменту, из-за чего процессы вспучивания переносятся проще.

Несколько дополнительных советов

1. ни в каких случаях не стоит пренебрегать дренажной системой;

2. насосами при их дороговизне иногда можно отвести меньше воды, чем самотеком;

3. осушающие каналы могут привести в негодность слишком много плодородной земли;

4. не нужно экономить: стоит выбирать бетон от марки 200 и выше;

5. битумные материалы и отработанные масла могут снизить пучение в разы. Но чрезмерное увлечение может погубить грунт, пригодный для огородов;

6. используя против пучения соль, помните о том, что она повреждает металлы; позаботьтесь об изоляции трубопроводов;

7. весной фундамент с солнечной стороны оттаивает скорее. Во избежание неприятностей можно, например, теплоизолировать этот участок или прогревать грунт изнутри дома;

8. защищают от пучения не только основание, но и трубы водопровода и канализации;

9. применяя керамзит для утепления, не стоит его заглублять, иначе он насытится водой;

10. не нужно срезать дерн: растительность на нем испаряет лишнюю влагу;

11. водостоки и лотки ливневой канализации важно чистить вовремя, а именно до начала осени.

Говоря о фундаментах на пучинистых грунтах, важно:

• обязательно определить тип почвы;
• знать глубину промерзания, нахождения подземных вод, степень пучинистости;
• можно бороться разными способами: например, заменить суглинок на песок или отвести воды в специально вырытый колодец;
• основание подвергается сильным воздействиям, поэтому важно правильно выбрать тип;
• мелкозаглубленные ленточный и столбчатый виды (которые тоже имеют плюсы) возводятся только специалистами с учетом расчетов и правильной технологии.

Какой фундамент более надежен при строительстве на пучинистых грунтах?

Пучинистый грунт – это почвенный массив, который в зимний период года расширяется и оказывает сильное давление на стенки фундамента. Оно приводит к разрушению конструкции, ее «выталкиванию» из котлована.

Воздействие давления при пучении на фундамент

Существуют виды конструкций для возведения в таких условиях и перечень правил для работы: от правильной глубины заложения фундамента до армирования.

Расчет интенсивности пучения на участке

Чтобы произвести расчет степени пучения грунта на стройплощадке своими руками, необходимо воспользоваться формулой: E = ( H — h ) / h , в которой:

• Е – отвечает степени пучинистости грунта;
• h – высоте грунтового массива до замерзания;
• H – высоте грунтового массива после промерзания.

Чтобы сделать расчет степени, необходимо сделать соответствующие замеры в летнее и зимнее время. Пучинистой можно считать почву, высота которой изменилась на 1 см при промерзании на 1 м. С этом случае «Е» будет равняться коэффициенту 0.01.

Процессам пучения больше подвержены грунты, в которых есть большое содержание влаги. Она при замерзании расширяется до состояния льда и тем самым поднимает уровень грунта. Пучинистыми считаются: глинистые почвы, суглинки и супеси. Глина, из-за наличия большого количества пор, хорошо удерживает воду.

Что такое пучинистый грунт и чем он опасен? (видео)

Как снять воздействие пучения на грунт?

Существуют простые способы снять пучение вокруг фундамента своими руками:

1. Замена слоя грунта под и вокруг основания на непучинистый слой.
2. Закладка фундамента на грунтовый массив ниже слоя промерзания.
3. Утепление конструкции для предотвращения замерзания грунта.
4. Водоотвод.

Первый способ – самый трудоемкий. Для этого необходимо вырыть котлован под фундамент, глубиною ниже уровня замерзания земли, пучинистый грунт вывезти, а на его место засыпать сильно утрамбованный песок.

Он показывает высокую несущею способность и не удерживает влагу. Большой объем земельных работ делает его наименее популярным, хотя он и является эффективным способом побороть пучение. Эта техника эффективна для заложения малоэтажных зданий, мелкого заглубления, например, сарая.

Особенностью второго способа является снятие влияния пучения на подошву фундамента, но его сохранение при воздействии на стенки основания. В среднем боковое давление на стенки составляет 5 т/1 м 2 . С его помощью можно возводить дома из кирпича.

Третий способ позволяет сделать незаглубленный фундамент под частный дом своими руками в условиях пучения. Суть метода заключается в заложении утеплителя по периметру фундамента на всю его глубину. Расчет материала делается так: если его высота равна 1 м, то и ширина утеплителя должна составлять 1 м.

Чтобы сделать отвод воды вокруг дома или сарая, нужно построить дренаж. Он представляет собой канаву на расстоянии 50 см от постройки, глубина которой такая же, как уровень заложения конструкции. В дренажную траншею укладывают перфорированную трубу под техническим уклоном и оборачивают ее в геотекстиль, а затем заполняют гравием и песком крупной фракции.

Ниже — рассмотрим типы оснований, которые могут применяться на почве, склонной к пучению.

Мелкозаглубленный ленточный фундамент на пучинистых грунтах

Эффективным способом сделать крепкое основание для дома или сарая является мелкозаглубленный (малого заложения) ленточный фундамент на пучинистых грунтах. Это бетонная лента с элементами армирования, обустроенная по всему периметру здания и в местах пролегания несущих стен. Чтобы выстроить незаглубленный фундамент своими руками, необходимо следовать таким этапам:

1. Вырыть котлован/траншею, глубиною 50-70 см. Расчет ширины делается, исходя из ширины самого основания в сумме с опалубкой, утеплителем или гидроизоляцией, а также декором.
2. Заложить откосы открытой траншеи гидроизоляций. С этой целью применяется толь, пленка.
3. Засыпать выемку слоями утрамбованного песка по 20-30 см каждый. Для утрамбовки материал периодически смачивается водой.
4. Поставить опалубку из любого доступного материала (доска, ламинированная фанера).
5. Выстелить на песок гидро защитный барьер.
6. Сделать армирующий пояс с диаметром прутьев 12 мм.
7. Залить незаглубленный фундамент бетонным раствором.
8. Заложить второй слой армирующего пояса в незаглубленный фундамент по жидкому раствору (особенность, которую требует только мелкозаглубленный тип основания)

Для соединения арматуры сварка не применяется. Чтобы незаглубленный фундамент был жестче, используется проволока длиной 20 см.

Столбчатый фундамент на пучинистых грунтах

Конструкция может применяться для заложения дома или сарая на пучинистых грунтах, уровень промерзания которых не превышает полтора метра. За свою основу столбчатый фундамент взял готовые сваи. Их высота достигает 3-4 м.

Ленточный фундамент с дренажом на пучинистом грунте

Если в планах возвести небольшое здание, то эффективны такие виды сваи, как забивные из дерева или железобетона, а также винтовые. Дерево – это менее долговечный материал для фундаментных целей.

Столбчатый фундамент закладывается ниже уровня промерзания почвы, поэтому сохраняется лишь боковое давление пучения. По сравнению с заглубленными ленточными конструкциями, оно незначительно, так как площадь сваи меньше.

Среди всех типов столбов для основания – винтовые сваи для фундаментов самые удобные. Чтобы сделать столбчатый фундамент с их помощью, не нужно бурить скважины. Всю работы сделают винтовые лопасти.

Свайной конструкции доступны все водянистые типы грунтов: заболоченные, сырые участки. Для придания постройке жесткости, столбы связываются опорно-анкерными площадками. Для этого столбы ввинчиваются в грунт.

На их поверхности нужно сделать опалубку, выложить арматурный каркас, сшитый металлической проволокой и залить бетонной смесью. Расчет уровня расположения бетонной ленты равен поверхности почвы или чуть ниже.

Технология ТИСЭ – новый способ противодействия пучению

Для заложения фундамента своими руками наиболее доступной конструкцией является ТИСЭ. Она представляет собой опорно-столбчатый фундамент, сваи которого соединены ростверком. Тисэ может использоваться для кирпичного, каркасного или каменного строительства.

Среди преимуществ заложения свай ТИСЭ своими руками: экономичность (сравнивая мелкозаглубленный ленточный фундамент и ТИСЭ, разница составляет в 4 раза в пользу второго), возможность обойтись без спецтехники и электричества, возможность удобной прокладки коммуникаций.

Устойчивость к пучению конструкции ТИСЭ обеспечивает наличие пространства между ростверком и почвой. С его помощью можно минимизировать уклон участка, например, использовать его ступенчатую конструкцию, если уклон стройплощадки больше 10˚.

Фундамент ТИСЭ на пучинистом грунте

Фундамент ТИСЭ обязательно армируется по периметру ленты. Расчет количества прутьев делается так, чтобы их общий диаметр составлял 8 см. С помощью арматуры нужно сделать два пояса: сверху и снизу.

Опалубка для ТИСЭ конструкции делается так:

1. Покрыть столбы гидроизоляцией.
2. Заложить в грунт деревянные колья, таким образом, чтобы их верхняя точка совпала с нулевым уровнем.
3. Просыпать всю ширину ростверка и заподлицо песком.
4. Прибить к кольям доски с выравниваем по нулевому уровню.
5. Обезопасить опалубку ТИСЭ гидроизоляцией.

Плитный фундамент в условиях пучения

Существуют и другие способы сделать устройство фундамента на пучинистых грунтах. Кроме ТИСЭ, мелкозаглубленного и столбчатого основания, применяют плитный фундамент. Это монолитная железобетонная плита, которая противостоит пучению за счет большой площади подошвы.

Она эффективна при простой конструкции здания, когда фундамент представляет собой квадрат или прямоугольник. Расчет материалов показывает, что это самый дорогой, но не менее надежный вид сооружения. Изготавливается из бетона или железобетона.

Монолитный фундамент требует обустройства низкого цоколя. Расчет ширины монолитной плиты делается в зависимости от того, какой материал применяется для возведения стен.

Средний показатель отвечает параметрам от 15 до 35 см. 15 см подойдет, например, для деревянных конструкций, а 20 см – для кирпичных. Чтобы проложить инженерные коммуникации в плите, в ней заранее делаются отверстия соответствующего диаметра.

Какой тип фундамента выбрать — незаглубленный, столбчатый, плитный или ТИСЭ — зависит от возможности применить технику, размера дома, его конфигурации и материальных возможностей застройщика.

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:

• цемент;
• песок;
• вода;
• гравий;
• щебень;
• арматура;
• бетон и бетономешалка;
• лопата.

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.

Какой фундамент на пучинистых грунтах лучше строить?

Фундамент на пучинистых грунтах

Благодаря современным технологиям, которые применяются в возведении свайного фундамента, постройка зданий, учитывая при этом всем прочностные характеристики, выполняется в разы быстрее. Впрочем, вопрос о том, какой выбрать фундамент на пучинистых грунтах, все еще остается актуальным. Каждый отдельный вариант отличается, как преимуществами, так и своими недостатками. Впрочем, именно винтовые и железобетонные конструкции демонстрируют невероятную прочность и легко выдерживают оказываемые на них нагрузки.

Какой грунт относят к категории пучинистых? Пористые и содержащие много влаги. Весь процесс пучения начинается с того, что вода в почве замерзает. Вспоминаем школьную физику. Лед менее плотный, чем вода. Оттого занимает больший объем. Поэтому, чем больше влаги в почве, тем сильнее ее пучит. Представителями таких грунтов являются глина, суглинок, супесь. В них много пор. Вода через эти поры не просачивается, а задерживается. Один из объектов, где мы возводили фундамент на глине:

Компания Эндбери предполагает собственное производство металлических и железобетонных свай, поэтому о качестве составных материалов можно не волноваться. Пристальный контроль каждого отдельного этапа производства, а также использования лучших материалов, гарантирует исключительно лучший результат.

Особенности строительства на пучинистых грунтах

Пучинистые грунты – это почвенные массы, которые подвержены разрушением под воздействием низких температур. Разумеется, что это не может не оказывать разрушающее воздействие на будущие строения. Как правило, процессу разрушения в связи с низкими температурами подвержены рыхлые почвенные массы, в которых очень хорошо задерживается влага.

Перед началом строительства, необходимо исследователь почву и определить ее тип. Выделяют 5 типов почвы:

• Непучинистые. Сюда относится гравий, крупный песок, галька, а также те почвы, которые отлично фильтруют воду;
• Слабопучинистые. Наблюдаются на холмистых территориях, которые сильно увлажняются атмосферными осадками;
• Среднепучинистые. Местность с большими склонами, где очень хорошо задерживается большой объем влаги;
• Сильнопучинистые. Это заболоченная местность, где ситуация в разы усугубляется за счет воздействия грунтовых вод;
• Очень пучинистые. Это почвенные массы с чрезмерной пластичностью, которые находятся в обводненном состоянии.

Расчет интенсивности пучения

Проектирование фундаментов на пучинистых грунтах начинается с подсчета интенсивности пучения почвенных масс на участке. Необходимые меры требуются для того, чтобы определить необходимую устойчивость основания, а также нейтрализовать разрушающее воздействие процесса пучения на основание и будущее строение.

Расчет осуществляется по следующей формуле – E = (H – h)/ h:

• Е – показатель пучения;
• Н – степень промерзания почвенных масс;
• h – уровень, где начинается промерзание.

Необходимые расчеты следует провести два раза – летом и зимой.

Выбор фундамента с учетом пучения грунта

Для строительства на пучинистых территориях рассматривают следующие виды оснований:

• Свайный – винтовой или ж/б. В данном случае крайне важно определить точную глубину промерзания. Стрежни устанавливаются ниже полученной отметки. Отлично подходит такое основание для возведения, как небольших строений, так и огромных промышленных объектов, которые могут располагаться, как на водянистых, так и на заболоченных участках;
• Столбчатый фундамент. Применяется исключительно для легких и очень легких построек, преимущественно хозяйственного назначения. Как правило, используется для этих целей мелкозагубленный ленточный фундамент под пучинистые грунты. Для жилого строительства такой вариант не подходит;
• Бетонный ленточный фундамент на пучинистых грунтах. Заглубляется ниже того уровня, где начинает промерзать грунт. Отличается небольшими затратами на возведение в сравнении с плитой. Применять его стоит очень осторожно. Крайне важно предварительно рассчитать абсолютно все возможные нагрузки. Только так удается исключить пучение грунта или снизить его до минимального уровня.

Винтовые и забивные сваи: какие лучше?

Основное преимущество свайных фундаментов заключается в том, что они позволяют возводить здания даже на той местности, где, казалось бы, сделать это просто невозможно. Конечно, незаглубенный ленточный фундамент на пучинистых грунтах или монолитный тип фундамента все еще востребован в строительстве, но ошибочно полагать, что здания на сваях менее устойчивы. К тому же, обустройство дома и даже огромного промышленного объекта, с использованием таких конструкций обойдется в разы дешевле. Плюс ко всему, выполнить все необходимые работы можно всего за один день.

Преимущества винтовых свай

Винтовые стержни выполнены в виде труб, которые производятся из стали. Имеют очень острый конус с лопастями, благодаря чему они могут легко ввинчиваться практически в любую почву. Исключением является только горная порода. Лопасти позволяют ускорить процесс сверления, а также способствуют уплотнению почвенных масс. Отличительная черта такого варианта – надежная фиксация элемента без дополнительных вмешательств. Возможно это благодаря тому, что в момент ввинчивания, никаких пустот вокруг установленных элементов не образовывается. Если доверить такую работу профессионалам, винтовые элементы продемонстрируют невероятную прочность.

К основным достоинствам винтовых свай можно отнести следующее:

• Простой монтаж;
• Доступная стоимость;
• Большой эксплуатационный период свай. Если была выполнена качественная обработка свай с использованием специальных составов, которые защищают сталь от возникновения коррозии, винтовые стержни смогут прослужить до 100 лет;
• Скорость монтажа. Достаточно одного дня, чтобы установить все необходимые элементы;
• Не требуется остановка процесса постройки для выполнения дополнительных работ. При ввинчивании свай, никаких пустот вокруг этих элементов не образовывается, поэтому можно сразу приступать к следующему этапу строительства;
• Выполнять работы можно в любое время года.

Преимущество забивных железобетонных свай

Железобетонные элементы способны создать очень прочную и надежную опору, которая защитит будущее строение от любых неприятностей. Устанавливаются железобетонные конструкции с помощью специальной техники, за счет чего они входят в почву без каких-либо трудностей. Отличительная особенность данного варианта заключается в том, что во время установки таких свай, поверхностный слой почвы не разрушается. Это значит, что тратить время и средства на вывоз строительного мусора не понадобится. Интересно, что одна такая свая способна выдержать колоссальные нагрузки – до 10 тонн веса. Благодаря этому, сомневаться в их прочности и выносливости не приходится.

К основным достоинствам таких свай можно отнести следующее:

• Невероятная несущая способность. Она в разы выше, чем у винтовых свай, так как всего один элемент способен выдержать колоссальную нагрузку – до 10 тонн;
• Здания, возведенные на ж/б сваях способы стоять столетия;
• Фундамент под пучинистые грунты на данных сваях обходится в разы дешевле, чем заливка монолитного фундамента;
• Если речь идет о небольшом строении, то возвести свайное поле можно буквально за один день;
• Применять ж/б стержни можно на любых типах грунта. Исключение – горная порода;
• Нет привязки к времени года. Возводить фундамент можно, как летом, так и зимой;
• Ж/б сваи не подвержены воздействию коррозии;
• Благодаря использованию специальной техники, такие сваи входят в поверхность, словно гвозди, а глубина достигает ниже отметки промерзания. Благодаря этому, в разы увеличивается устойчивость будущего строения.

Как снизить пучение грунта?

Когда строительство осуществляется на пучинистых грунтах, стоит рассматривать такой фундамент, для которого такой разрушающий процесс не будет представлять опасности. Впрочем, можно воспользоваться и альтернативным вариантом, а именно провести ряд особых мероприятий, которые будут направлены на снижение вспучивание грунта. К таким действиям можно отнести следующее:

• Заменить грунт на песок крупной фракции. Это эффективный, но очень трудоемкий процесс. Требуется не только вырыть глубокий котлован, но и закупить большое количество подходящего грунта. В итоге все выльется в очень большие затраты;
• Возвести ленточный фундамент ниже уровня промерзания грунта. Впрочем, процессы вспучивания все еще будут оказывать свое негативное воздействие, хоть в данном случае это будет наблюдаться только на боковые поверхности фундамента. Чтобы полностью исключить пагубное воздействие, потребуется хорошо утеплить основу дома. Разумеется, что это тоже повлечет за собой дополнительные расходы;
• Организовать отвод воды от дома. Делается это методом оборудования дренажной системы. Чтобы сделать это, необходимо будет изготовить отмостки и ливневую канализацию. Как и в случае с двумя предыдущими вариантами, это тоже станет причиной дополнительных трат.

Как видим, мероприятия по предотвращению пучинистости грунта требуют дополнительных затрат, что в свою очередь и растянет период строительства. Именно поэтому, лучше всего воспользоваться таким фундаментом, для которого процессы промерзания грунта не будут играть никакой роли.

Компания «Эндбери» занимается производством и установкой надежных свай, которые идеально подойдут для каждого отдельного объекта. Клиентам предлагается лучшее качество изделий, а также их установка с учетом всех требований в самые сжатые сроки.

Заключение

Сегодня винтовые и железобетонные сваи считаются более надежным вариантом для создания прочного основания под будущее здание. Впрочем, выбирая из этих двух вариантов, большинство специалистов отдают свое предпочтение именно второму. Несмотря на то, что железобетонные сваи сопровождаются дополнительными расходами, в итоге они способы обеспечить большую несущую способность. С их помощью можно возводить не только небольшие строения, но и многоэтажные здания, которые оказывают на почву очень большую нагрузку. Именно по этой причине ж/б сваи применяются и для возведения больших промышленных объектов.

Пучинистые грунты и фундаменты для них

РЕКОМЕНДАЦИИ
ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ ОСНОВАНИЙ И ФУНДАМЕНТОВ НА ПУЧИНИСТЫХ ГРУНТАХ

«Рекомендации по проектированию оснований и фундаментов на пучинистых грунтах» составлены по результатам научных исследований и обобщения передового опыта фундаментостроения на пучинистых грунтах.

В Рекомендациях изложены инженерно-мелиоративные, строительно-конструктивные и термохимические мероприятия по борьбе с вредным влиянием морозного пучения грунтов на фундаменты зданий и сооружений, а также даны основные требования к производству строительных работ по нулевому циклу.

Рекомендации предназначены для инженерно-технических работников проектных и строительных организаций, которые осуществляют проектирование и строительство фундаментов зданий и сооружений на пучинистых грунтах.

ПРЕДИСЛОВИЕ

Действие сил морозного пучения грунтов ежегодно наносит народному хозяйству большой материальный ущерб, заключающийся в снижении сроков службы зданий и сооружений, в ухудшении условий эксплуатации и в больших денежных затратах на ежегодный ремонт поврежденных зданий и сооружений, на исправление деформированных конструкций.

В целях снижения деформаций фундаментов и сил морозного выпучивания Научно-исследовательским институтом оснований и подземных сооружений Госстроя СССР на основании проведенных теоретических и экспериментальных исследований с учетом передового опыта строительства разработаны новые и усовершенствованы уже существующие в настоящее время мероприятия против деформации грунтов при их промерзании и оттаивании.

Обеспечение проектных условий прочности, устойчивости и эксплуатационной пригодности зданий и сооружений на пучинистых грунтах достигается применением в практике строительства инженерно-мелиоративных, строительно-конструктивных и термохимических мероприятий.

Инженерно-мелиоративные мероприятия являются коренными, поскольку они направлены на осушение грунтов в зоне нормативной глубины промерзания и на снижение степени увлажнения слоя грунта на глубине 2-3 м ниже глубины сезонного промерзания.

Строительно-конструктивные мероприятия против сил морозного выпучивания фундаментов направлены на приспособление конструкций фундаментов и частично надфундаментного строения к действующим силам морозного пучения грунтов и к их деформациям при промерзании и оттаивании (например, выбор типа фундаментов, глубины их заложения в грунт, жесткости конструкций, нагрузок на фундаменты, анкеровки их в грунтах ниже глубины промерзания и многие другие конструктивные приспособления).

Часть предлагаемых конструктивных мероприятий приведена в самых общих формулировках без надлежащей конкретизации, как, например, толщина слоя песчано-гравийной или щебеночной подушки под фундаментами при замене пучинистого грунта непучинистым, толщина слоя теплоизолирующих покрытий во время строительства и на период эксплуатации и др.; более детально даются рекомендации по размерам засыпки пазух непучинистым грунтом и по размерам теплоизоляционных подушек в зависимости от глубины промерзания грунтов по опыту строительства.

В помощь проектировщикам и строителям приводятся примеры расчетов конструктивных мероприятий и, кроме того, даны предложения по заанкериванию сборных фундаментов (монолитное соединение стойки с анкерной плитой, соединение на сварке и на болтах, а также замоноличивание сборных железобетонных ленточных фундаментов).

Рекомендуемые для строительства примеры расчетов по конструктивным мероприятиям составлены впервые, а поэтому они не могут претендовать на исчерпывающее и эффективное решение всех затронутых вопросов по борьбе с вредным влиянием морозного пучения грунтов.

Термохимические мероприятия предусматривают, главным образом, снижение сил морозного выпучивания и величин деформации фундаментов при промерзании грунтов. Это достигается применением рекомендуемых теплоизоляционных покрытий поверхности грунта вокруг фундаментов, теплоносителей для обогрева грунтов и химических реагентов, понижающих температуру смерзания грунта и сил сцепления мерзлого грунта с плоскостями фундаментов.

При назначении противопучинных мероприятий рекомендуется руководствоваться в первую очередь значимостью зданий и сооружений, особенностями технологических процессов, гидрогеологическими условиями стройплощадки и климатическими характеристиками данного района. При проектировании предпочтение должно отдаваться таким мероприятиям, которые исключают возможность деформации зданий и сооружений силами морозного выпучивания как в период строительства, так и за весь срок эксплуатации. Рекомендации составлены доктором технических наук М.Ф.Киселевым.

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Настоящие Рекомендации содержат данные по проектированию и строительству фундаментов зданий, промышленных сооружений и различного специального и технологического оборудования на пучинистых грунтах.

1.2. Рекомендации разработаны в соответствии с основными положениями глав СНиП II-Б.1-62 «Основания зданий и сооружений. Нормы проектирования», СНиП II-Б.6-66 «Основания и фундаменты зданий и сооружений на вечномерзлых грунтах. Нормы проектирования», СНиП II-А.10-62 «Строительные конструкции и основания. Основные положения проектирования» и СН 353-66 «Указания по проектированию населенных мест, предприятий, зданий и сооружений в северной строительно-климатической зоне» и могут быть использованы для инженерно-геологических и гидрогеологических изысканий, выполняемых в соответствии с общими требованиями по исследованию грунтов для строительных целей. Материалы инженерно-геологических изысканий должны удовлетворять требованиям п.1.6 настоящих Рекомендаций.

Примечание. Рекомендации не распространяются на площадки, где сезонное промерзание грунта сливается с вечномерзлым грунтом.

1.3. Пучинистыми (морозоопасными) грунтами называются такие грунты, которые при промерзании обладают свойством увеличиваться в объеме. Изменение объема грунта обнаруживается в поднятии при промерзании и опускании при оттаивании дневной поверхности грунта, в результате чего наносятся повреждения основаниям и фундаментам зданий и сооружений.

К пучинистым грунтам относятся пески мелкие и пылеватые, супеси, суглинки и глины, а также крупнообломочные грунты с содержанием в виде заполнителя частиц размером менее 0,1 мм в количестве более 30% по весу, промерзающие в условиях увлажнения. К непучинистым (неморозоопасным) грунтам относятся скальные, крупнообломочные с содержанием частиц грунта диаметром менее 0,1 мм, менее 30% по весу, пески гравелистые, крупные и средней крупности.

1.4. В зависимости от гранулометрического состава, природной влажности, глубины промерзания грунтов и уровня стояния грунтовых вод грунты, склонные к деформациям при промерзании, по степени морозного пучения по табл.1 подразделяются на: сильнопучинистые, среднепучинистые, слабопучинистые и условнонепучинистые.

Подразделение грунтов по степени морозной пучинистости

Степень пучинистости грунтов при консистенции

Положение уровня грунтовых вод в м для грунтов

Ленточный фундамент на пучинистых грунтах

При закладке фундамента для строительства дома обязательно следует учитывать тип грунта в том месте, где он возводится. На конструкцию основания и всей постройки большое влияние оказывает такое явление, как морозное вспучивание почвы.

Процесс пучения очень коварен. Он возникает во влажных мелкопесчаных, глинистых, суглинистых или пылеватых почвах. При минусовой температуре почва промерзает до определенной глубины, увеличиваясь в объеме. Влияние таких подвижек почвы следует учитывать еще до закладки основания. Напряжение в грунте вызывает его значительную деформацию, что приводит к плачевным последствиям. Сила пучения приподнимает и тяжелые конструкции.

• Причины вспучивания грунта
• Как снизить воздействие пучинистых грунтов?
• Типы фундаментов для пучинистых грунтов
• Технология возведения столбчатого фундамента на пучинистых грунтах
• Возведение мелкозаглубленного основания на пучинистых грунтах

При замерзании воды ее объем увеличивается от 4 до 12%. Чем больше влаги может впитать почва, тем большему вспучиванию она подвергнется зимой. Грунты, подверженные морозному вспучиванию, делятся на:

• сильнопучинистые (до 12% вспучивания);
• среднепучинистые (до 8%);
• слабопучинистые (до 4%).

Причины вспучивания грунта

Величина вспучивания определяется несколькими факторами:

• дисперсионными свойствами почвы,
• глубиной залегания подземных вод,
• высотой капиллярного смачивания почвы,
• глубиной промерзания грунта.

В различных местностях подземные воды находятся на разных уровнях. Уровень залегания считают высоким при глубине не более 2 метров. При нахождении воды близко к уровню промерзания, почва становится сильно увлажненной, что приводит к сильному пучению грунта при минусовой температуре.

Высота капиллярного смачивания почвы зависит от ее типа. Толщину слоя капиллярного увлажнения от уровня грунтовых вод называют опасной морозной каймой. Ее толщина — от 30 см до 3,5 метра. Морозоопасная кайма зависит от степени дисперсности почвы и составляет:

• 30−50 см при пылеватой почве;
• 50−100 см у супесей (грунта, состоящего из пылеватых и песчаных частиц);
• до 1,5 м у суглинков;
• до 3 м у глинистых почв.

Глубина промерзшего грунта под домом зависит от температуры воздуха, теплоизоляции основания и толщины снежного покрова.

Из вышесказанного напрашивается вывод — чем ближе грунтовые воды, толще слой капиллярного увлажнения и ниже температура за окном, тем большему вспучиванию подвергнется грунт.

Как снизить воздействие пучинистых грунтов?

При возведении дома на пучинистых почвах можно пойти двумя путями — провести ряд мероприятий, помогающих снижению вспучивания и его негативного влияния, или заложить фундамент, которому морозное пучение неопасно.

Для предотвращения пучинистости грунта проводят ряд действий.

1. Замена грунта под основанием дома крупнозернистым песком. Такой способ требует рытья глубокого котлована и большого количества непучинистого грунта. Метод является достаточно затратным.
2. Возведение ленточного фундамента на пучинистых грунтах ниже промерзающего слоя почвы. В этом случае процессы вспучивания будут действовать на боковые поверхности фундамента. Чтобы уменьшить их влияние, основу дома следует надежно утеплить. Это приведет к дополнительным расходам.
3. Обеспечение отвода воды от дома, оборудование дренажной системы. Для этого потребуется изготовление отмостков и ливневой канализации.

Предотвращение пучинистости требует дополнительных материальных затрат, удлиняет время строительства. Выходом из положения является возведение фундамента, которому процессы морозного пучения не нанесут вреда.

Типы фундаментов для пучинистых грунтов

Надежность конструкций, возведенных в местах, подверженных вспучиванию, определяется их устойчивостью к воздействию касательных сил пучения. Нельзя делать заглубленное основание под малоэтажный дом с небольшим весом. Нагрузка дома на основание в этом случае будет меньше, чем действие касательных сил пучения, что приведет к его разрушению. Допускается делать глубоко заглубленный ленточный фундамент лишь для домов, возведенных из тяжелых материалов.

Поскольку промерзание почвы в средней полосе России достигает 1,5 м, то глубина залегания фундамента должна быть ниже этого уровня. Это потребует больших материальных затрат и рабочей силы.

Выходом из сложившейся ситуации стали монолитные фундаменты на сваях (или столбах). Непременным условием надежности свайной конструкции является заглубление столбов на глубину, превышающую уровень промерзания. Оптимальный вариант для пучинистых грунтов — монолитное железобетонное основание столбчатого типа.

В местностях с пучинистыми почвами успешно возводят мелкозаглубленные фундаменты. Чаще всего их используют при строительстве легких домов с небольшой площадью.

Технология возведения столбчатого фундамента на пучинистых грунтах

Столбы или сваи заглубляют ниже линии промерзания грунта, что обеспечивает надежность и устойчивость основания дома. По своей конструкции они могут быть произведенными на промышленном оборудовании (металлические винтовые или железобетонные забивные сваи) или изготовленными на месте установки — наливные столбы. Винтовые или забивные сваи заглубляют при помощи дополнительного оборудования.

Для изготовления наливных столбов по периметру фундамента бурят скважины необходимой глубины. Затем в них закрепляют арматуру, после чего заливают бетоном высокого качества. Если фундамент будет заложен выше уровня земли (основание с висячим ростверком), то дополнительно под столбы возводится опалубка необходимой высоты.

После того как опоры под ленточный или плитный монолитный фундамент готовы к принятию нагрузок, приступают к изготовлению армирующего каркаса для ростверка (верхней части фундамента, равномерно распределяющей нагрузку от дома по всему основанию). Каркас содержит не менее 2-х горизонтальных рядов металлической арматуры, соединенных через равные промежутки (30−40 см) вертикальными стойками при помощи вязальной проволоки.

Каркас надежно крепят к столбам, затем возводят опалубку под ленточное или плитное основание дома. Она должна быть крепкой, чтобы выдержать большой вес заливаемого раствора.

На последнем этапе готовится бетонный раствор, который заливается в опалубку. Остается дождаться, когда бетон затвердеет и наберет необходимую расчетную прочность.

Возведение мелкозаглубленного основания на пучинистых грунтах

Альтернативой свайному фундаменту на пучинистых почвах являются мелкозаглубленные (или вовсе незаглубленные) железобетонные ленточные или плитные основания. Такие конструкции обладают достаточной прочностью и надежностью. Фундамент закладывается на глубину не более полуметра. В этом случае на основание дома будет действовать лишь небольшая касательная сила морозного вспучивания. У незаглубленных фундаментов такая сила воздействия равна нулю.

Под мелкозаглубленное основание укладывается подушка из крупнозернистого песка, гравия или щебня толщиной до 30 см. Она не только частично заменяет пучинистый грунт, но и уменьшает неравномерную деформацию основания.

Главным при закладке мелкозаглубленного фундамента на пучинистых почвах является то, что ленты фундамента под всеми стенами объединяются в единую систему и представляют собой жесткую раму. Она перераспределяет неравномерно возникающую деформацию при вспучивании на все основание.

Работа по закладке фундамента состоит из нескольких этапов:

• По намеченному периметру и под внутренними стенами будущего дома выкапывается траншея.
• На дно укладывается гидроизоляционный материал для исключения заиливания.
• Траншея на 20−30 см засыпается песком или другим подходящим непучинистым материалом и тщательно утрамбовывается.
• Проводится теплоизоляция будущего основания дома.
• Создается армирующий каркас.
• Возводится опалубка.
• Готовится бетон, заливается фундамент.

Поскольку причиной пучинистости грунта является вода, после окончания работ по возведению основания необходимо обеспечить сток атмосферных осадков от дома и обустроить отмостки.

Недопустимо оставлять мелкозаглубленный (или незаглубленный) фундамент на пучинистых грунтах незагруженным на зиму. Возвести дом нужно до наступления морозов. Если по каким-либо причинам сделать этого нельзя, фундамент укрывают теплоизоляционным материалом. Для этого используют солому, опилки, шлак, стекловату и другие материалы, предотвращающие промерзание грунта.

Пучинистые почвы встречаются повсюду, поэтому строительство домов на них ведется давно и успешно. Соблюдение всех требований, предъявляемых к возведению домов на пучинистых грунтах, обеспечит надежность и долговечность конструкции.