Устройство ленточного фундамента на пучинистых грунтах — теория и практика

Пучинистые почвы характеризуются способностью приподниматься при скоплении влаги. Строение, расположенное на глинистых почвах и суглинках, песчаниках с примесью пыли, может разрушаться или проседать. Фундамент на пучинистых грунтах обустраивается согласно СНиП , в котором указано, что целесообразно сооружать конструкции с мелким заглублением.

Особенности пучинистых почв

Явление пучинистости происходит в грунтах, которые увеличивают объем в морозную погоду. Влага, впитавшаяся в слой земли, замерзает и расширяется. Лед выталкивает почвенные массы наружу. Второй тип вспучивания происходит из-за капиллярности влаги, перераспределенной в земельных слоях. По характеристикам увеличения объема почва классифицируется как слабопучинистая, среднепучинистая и сильнопучинистая. Больше всего подвержены поднятию глинистые земли и суглинки.

Тип строения зависит от характеристик грунта, т.к. некоторые деформируются на 17-25 см. Постройки из дерева выдерживают вспучивание до 5 см, а кирпичные – до 3 см. Для обустройства фундамента в зонах пучинистых, насыщенных влагой грунтах, необходимо руководствоваться нормативными приемами.

Устройство фундамента на пучинистых грунтах

Схема устройства фундамента на пучинистых грунтах с высоким уровнем грунтовых вод

Единственно правильное устройство оснований на глинистых почвах – это установка прочного тяжелого подножья ниже зоны промерзания на прочных слоях грунта. При этом устраняется воздействие нижних слоев на основание, но остаются небольшие боковые подвижки.

Поэтому, чтобы устранить практически все существующие воздействия на фундаменты, иногда приходится потратить много денег и времени, но при этом получится прочный надежный фундамент, способный выдержать даже сильные морозы.

Поэтому, все фундаменты на пучинистых грунтах отличаются своей конструкцией, способом монтажа и выбором строительных материалов. Существует три ключевых конструкции оснований, способных выдержать подвижки глинистых и песчаных почв с высоким уровнем грунтовых вод:

• Заглубленный фундамент. Это дорогая с технической и монтажной точки зрения конструкция, где монолитная или блочная подошва устанавливается на глубине ниже зоны промерзания почвы на плотные грунты.
• Мелкозаглубленное основание с увеличенной жесткостью на изгиб. Это специфический вид конструкции, часто применяется в промышленном и административном строительстве. Тут используются конструкции, которые могут независимо принимать неравномерные деформации основания и при этом сохранять целостность здания в целом.
• Использование столбчатых фундаментов с незаглубленными или мелкозаглубленными ростверками. Практикуются при возведении небольших жилых и хозяйственных сооружений, отличаются практичностью и быстротой сооружения.
• Теплоизоляционные фундаменты мелкого заложения. Это вариант ростверковых оснований, только вокруг столбов и ростверка сооружается специальная зона утепления, которая нейтрализует воздействие промерзлой почвы на основу.

Выбор основы

Для нивелирования негативного воздействия природных явлений выбирайте один из вариантов укладки основания

Если уже так получилось, что ваш участок расположен вблизи водоема или в регионе с очень холодной зимой, то при проектировании построек продумайте какой вариант укладки фундамента будет предпочтительнее по временным и финансовым затратам. Для нивелирования негативного воздействия природных явлений выбирайте один из вариантов укладки основания:

• На подушке безопасности с применением сыпучих материалов;
• На подушке из щебня и песка с примесью керамзита и созданием дренажной системы, позволяющей сделать качественный водоотвод от сооружения;
• Ленточный вариант с армированием и увеличением уровня жесткости дома арматурным поясом;
• Ленточный вариант с установкой столбов или свай (столбчатый тип);
• Щелевая конструкция (когда бетон заливается в траншеи прямо в грунт без использования опалубки).

Прежде чем приступить к реализации, изучите геодезическую карту, подготовьте проект, завезите строительные материалы, необходимые для возведения постройки, и смело приступайте к реализации своей мечты. Вам придется это делать своими руками, поэтому использовать придется больше физического труда, меньше техники. Время на усадку подобного вида фундамента не должно превышать одного сезона: конструкция дома для мелкозаглубленного ленточного основания не предполагает усадки.

Важно! Закладывать основание требуется на глубину ниже уровня промерзания, чтобы здание в будущем не дало трещину. Для заливки используйте высокопрочный бетон наивысшей марки, обладающий морозоустойчивостью и водостойкостью.

Ленточный заглубленный фундамент на пучинистых грунтах с заложением на глубину промерзания

Заглубленный фундамент

Такое основание часто практикуют при возведении небольших зданий, ведь имеет сразу ряд ключевых недостатков:

• Слишком большая боковая поверхность способствует увеличению нагрузки на стены конструкции;
• Слишком высокая стоимость установки, потому что нужно рыть глубокие траншеи и обезопасить стенки от обвала;
• Дорогие строительные материалы;
• Нужно проводить сложные расчеты уравновешивания сил пучения и массы самого здания.

Это материалоемкие и трудоемкие основания, не спосбоные обеспечить оптимальную защиту здания от воздействия почвы. Но при этом они практикуются в относительно холодных регионах, где граница промерзания расположена высоко, а под ней идет твердый шар породы. В случае правильного использования технологии, подошва бетонного основания трапециевидной формы устанавливается непосредственно внутри твердой породы, которая уже не подвержена пучению.

Защиту от боковых подвижек устраняют методом углового армирования с использованием промежуточных бетонных балок. Также ленточные заглубленные фундаменты часто используют, когда нужно построить здание с подвальными помещениями.

Методы устранения эффекта пучения

Чтобы сделать основание, применимое для пучинистых грунтов, используют следующие техники:

• создание широкой трапециевидной конструкции. Она снижает влияние сил касания на строение.
• обкладку стенок траншейного канала гидроизоляцией. Прием показан для изоляции стенок в условиях заглубления фундамента.
• увеличение ширины ленты или монолита, которая приводит к нивелированию вспучивания.
• замену вспучивающегося грунта песчаным или гравийным сырьем.
• прокладку теплоизоляционного слоя по внешней стороне постройки. Способ нужен для предотвращения поднятия земли в морозный период.

Заглублять основание рекомендуют ниже уровня промерзания грунта – так эффект пучения не проявляется.

Свайные и столбчатые основания

Такой фундамент на пучинистых почвах отличается практичностью и надежностью, ведь на него не воздействуют вертикальные подвижки грунта, а боковые устраняются за счет конструкции столбов.

Учитывая, что столбы и сваи уже производятся с учетом гидроизоляционных характеристик, грунтовая вода на них мало воздействует.

Также все они имеют ростверки – это сооружение, которое соединяет все столбы между собой и равномерно распределяет нагрузки на каждую опору отдельно.

В качестве свай используются уже готовые фабричные винтовые сваи, технологии ТИСЭ и буронабивные сваи.

Разновидности фундаментальных основ для грунтов, подверженных вспучиванию

Устройство фундамента на пучинистых грунтах предусматривает устранение объема почвы в зимние месяцы. С этой целью выполняют мелкозаглубленные сооружения ленточного типа, отличающиеся простым алгоритмом заливки.

Столбчатые основы лучше строить, когда опорные элементы можно заглубить ниже крайней точки промерзание почвы. Столбы используют на суглинках, местностях с высоким УГВ, на сырых и заболоченных участках. Опоры выполняют из металлических, ЖБИ, асбестоцементных труб.

Сваи проблематично установить по причине применения строительной техники. Но, если вы готовы вложить средства в обустройство дачных владений, такой способ будет удачным.

Разметка

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

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

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

Расчет для мелкозаглубленного фундамента

Следует привести пример расчета мелкозаглубленных фундаментов на пучинистых грунтах. Например, строится одноэтажный дом с такими размерами:

• высота — 4 метра;
• ширина — 5 метров;
• длина — 10 метров.

Конструкция включает две несущие внутренние стены с высотой каждой в 4 м и длиной в 3 м. Пол не опирается на фундамент, заливается бетоном. Основание будет иметь форму ленты с шириной подошвы в 40 см и глубиной в 70 см. Выполнен фундамент из армированного бетона, для чего применяется арматура с диаметром в 12 мм. Каркас будет иметь два пояса, каждый из которых состоит и пяти прутьев, перемычек с длиной в 25 см. Такие перемычки ставятся с шагом в 50 см.

Чтобы узнать массу, которую будет иметь ленточный фундамент, необходимо определить такие значения:

Схема мелкозаглубленного фундамента с гидроизоляцией на печанной подушке.

• геометрические размеры конструкции;
• плотность используемого строительного материала.

Геометрические размеры узнать довольно просто. Так, длина фундамента равна периметру будущего здания, то есть надо просто вычислить сумму его сторон:

10+10+5+5+3+3=36 метров.

Ленточный фундамент будет заливаться не только под наружными фасадными стенами, но и под внутренними несущими, поэтому учитывают их тоже.

Теперь можно найти объем исходя из того, что высота ленты равна 70 см, а ширина — 40:

V=36×0,4-0,7=10,08 метра кубического.

Но это общий объем, из которого необходимо вычесть арматуру, чтобы узнать количество бетона. Зная, что ленточный фундамент имеет два пояса по пять прутков с перевязкой, считают длину для каждого:

10-0,5-0,5=9 метров.

Длина всех поясов будет равна:

2×(9×2+4×2+2,5×2)=62 м.

Каждый пояс имеет по пять прутьев, значит, общая их длина составляет: 62×5=310 м.

Теперь определяют длину необходимых перемычек для армирования:

Схема армирования мелкозаглубленного фундамента.

9/0,5+1=19 шт.,

4/0,5+1=9 шт.,

2,5/0,5+1=6 шт.

Для одного верхнего пояса количество перемычек составляет:

19×2+9×2+6×2=68 штук,

Так как длина одной перемычки составляет 0,25 метра, то общая длина составляет:

68×0,25=17 метров.

Для всех горизонтальных перемычек для каркаса длина составляет:

17×2=34 метра.

Для вертикальных перемычек учитывают, что с одной стороны их идет 68 штук и с другой столько же. То есть получается 136 штук с длиной одной в 40 см. Общая их длина составляет:

136×0,4=54,4 м.

Теперь вычисляют общую длину арматуры, которую требует мелкозаглубленный фундамент:

310+34+54,4=388,4 м.

Чтобы узнать площадь сечения для арматуры, используют формулу площади круга:

Схема приготовления раствора бетона для фундамента.

3,14×0,000036=0,00011 кв. метра.

Для получения объема используют формулу:

0,00011×388,4=0,04 куб. метра.

Теперь получают объем только для арматуры:

10,08-0,04-0,04=10 куб. метров.

Значение 0,04 берется из расчета, что мелкозаглубленный фундамент будет армироваться и по углам.

При помощи такого не слишком сложного расчета определяют, что ленточный фундамент на пучинистых грунтах требует:

• 10 куб. метров цемента (при плотности 2500 кг на кубометр);
• 0,08 куб. метра металлической арматуры (при плотности 7800 кг на кубометр).

То есть общая масса всего основания, которое возводится на пучинистых грунтах в виде ленточного фундамента, будет составлять:

10×2500=25000 кг,

0,08×7800=624 кг,

25000+624=25624 кг.

То есть ленточный фундамент имеет массу в 25624 кг.

Строительство дома на пучинистых грунтах не является самым оптимальным вариантом. Но если другого выхода нет, то необходимо тщательно рассчитать будущее основание, чтобы после его сооружения конструкция не выталкивалась из почвы по время зимнего пучения. Сделать это не так сложно, но необходимо проявлять внимательность, чтобы при эксплуатации не произошли деформации фундамента, а значит, и самого дома.

Недостатки свайно-ростверковых фундаментов на пучинистых грунтах

• Опорная поверхность сваи не способна выдержать большие нагрузки, поэтому такое основание используют для строительства небольших по массе зданий;
• Схема фундамента под дом из бруса

  Ограниченная длина свай часто стает препятствием при строительстве на глинистых и песчаных грунтах с глубоким расположением прочных пород;

• Именно на ростверк идет основная нагрузка от здания, поэтому это конструкция с холодным цоколем. Тут нужно затратить дополнительные средства на утепление пространства под ростверком. Поэтому тут будет удорожание конструкции в целом.

В целом, финансовые и технические расходы на сооружение свайно-ростверковых фундаментов, особенно с монолитными или сборными ростверками, существенно выше, чем на сооружение мелкозаглубленных ленточных конструкций.

Поэтому они и практикуются в небольшом частном строительстве, когда долговечность фундамента не играет большой роли.

Фундаменты повышенной жесткости

Типы фундаментов для пучинистых грунтов

Это специальные конструкции, приспособленные к неравномерным деформациям основания за счет разности степени пучинистости различных участков почвы. Они бывают:

• Ленточные;
• Плитные;
• Столбчатые с ростверком.

Конструктивно, такие основания предусматривают жесткое соединение всех блоков в единое целое, поэтому каждый элемент конструкции передает нагрузку на соседние зоны фундамента и нейтрализует их. При проектировании таких оснований используются совершенно новые расчетные параметры, такие как расчет по деформациям пучения и горизонтальные сдвиги.

Учитывая, что тут возможны и неравномерные деформации, то их значения не должны быть выше, чем предельно допустимые.

Параметры, используемые при проектировании жестких фундаментов:

• Пучинистые свойства грунта и возникающее в нем давление;
• Жесткость фундамента и надфундаментных элементов на изгиб;
• Стойкость к вертикальным и продольным деформациям;
• Учет активного влияния несущих стен и перекрытий при стабилизации движения фундамента;
• Расчет жесткости и гибкости несущего каркаса здания (арматурного пояса);
• Масса будущего здания;
• Точный учет свойств грунта.

Как показала практика, сложными при возведении жестких фундаментов остаются только расчеты, ведь в результате получатся исходные данные для возведения основания. А возвести его не составит труда, причем это относительно дешевый процесс, сделать который можно и своими руками без подключения мощной строительной техники.

Обустройство свайной основы

На проблемных грунтах неглубокий тип опоры будет оптимальным. Работы заключаются в закручивании винтовых свай ниже промерзания грунта. Конструкция обеспечивает поддержку здания независимо от его массы и типа почвы (рыхлой, песчанистой, пучинистой или заболоченной). Сваи незначительным образом контактируют со вспучившейся землей, исключая ее влияние на постройку.

Проектирование и сооружение фундаментов на сваях подчиняется СНиП -85, согласно которому применяются полые изделия из металла, дерева и бетона, куда заливают цементный раствор. Согласно несущей нагрузке здания выделяются стойки, проникающие в мягкие грунты и висящие опоры, нужные для промерзающих торфяников или в регионах с экстремальным климатом.

Применение свай-опор

На вспучиваемом грунте монтируют буронабивные изделия, бетонируя их в пробуренных траншеях. Алгоритм строительства можно представить так:

1. Оформление траншей диаметром 30 см при помощи ручного бура. Глубина котлована (не более 10 м) определяется согласно увеличению объема влаги в почве. Ямы располагаются с шагом, равным 120 см.
2. Укладка чехла из ПВХ-пленки, рубероида или стали с оцинковкой в скважинах. Мероприятие предотвратит выталкивание элементов в период пучинистости.
3. Установка арматурного каркаса в виде 3-х связанных прутов, который устранит вероятность разрыва основы.
4. Бетонирование стержней тяжелым бетоном. Заливка ведется непрерывно, а тесто уплотняется путем прокалывания смеси.

Возводить дом допустимо через 30 дней – тогда бетонный состав отвердевает.

Что нужно знать при возведении фундаментов на слабых грунтах

Любой фундамент, даже возведенный строго по заданным параметрам, готовому проекту, со временем будет разрушаться, ведь на него воздействуют грунтовые воды и мороз. Поэтому, для дополнительной защиты оснований нужно также использовать гидроизоляцию и теплоизоляцию.

Как правило, теплоизоляцию практикуют, когда возводится свайно-ростверковый фундамент для защиты первого этажа пола от промерзания и с целью снизить потери тепла непосредственно с дома.

Гидроизоляцию нужно делать для любого типа основания, причем в некоторых случаях нужно даже покрывать гидроизоляцией подошву основания между песчано-гравийной подушкой и бетоном. Такие мероприятия удорожают строительство фундамента, но предохраняют его от преждевременного разрушения.

Видео

Поделитесь в соц.сетях:

Оцените статью: (Пока оценок нет) Загрузка...