Непучинистый грунт это – Что такое пучинистый и непучинистый грунт?

Виды грунтов для строительства

Грунты в строительстве разделяются на две основные группы:

   — Пучинистые

   — Непучинистые

Пучинистые грунты

— Глинистые грунты (чаще всего это смесь песка и глины) состоят из достаточно мелких частиц (размер меньше 0,005 мм) и имеют чешуйчатую форму, а так же тонкие многочисленные капилляры, которые с легкостью всасывают воду с поверхности. Глинистый грунт имеет высокую пластичность и продолжительную осадку под действием нагрузки.

Поры – это расстояния между частицами, которые в глинистых грунтах чаще всего заполнены водой, так как глина отлично удерживает воду. Сами частички глины воду не пропускают.

Высокое соотношение объема пор к объему грунта определяет высокую пористость таких грунтов. Глинистый грунт хорошо впитывает и удерживает воду, никогда не отдавая ее, даже при высыхании. При промерзании глины вода в порах расширяется, увеличивая объем грунта. От  величины содержания глины в грунте зависит степень проявления морозного пучения.

— Супесь является глинистым грунтом, содержание глинистых частиц в котором составляет не более 10 %, остальное приходится на песок. Супесь имеет низкую пластичность по сравнению с другими видами глинистых грунтов: при ее растирании между пальцами ощущаются песчинки.

Достаточно высокое содержание песка в супеси указывает на ее низкую пористость, следовательно, она впитывает меньше воды и имеет меньшую подверженность пучению.

— Суглинком называется глинистый грунт, содержание глины в котором составляет от 10 до 30 процентов. Суглинок весьма пластичен, при растирании его между пальцами не ощущаются отдельные песчинки. Значение пористости у суглинка несколько выше, чем супеси и колеблется от 0,5 до 1. Такие значения указывают на достаточно высокую впитываемость воды и на высокую подверженность пучению.

Непучинистые грунты

— Песчаные грунты это грунты, в состав которых входит более 50 процентов частиц песка шарообразной формы, размер которых не превышает 5 мм.

В песчаных грунтах пространство между песчинками так же называется порами и заполнено воздухом и водой. Пористость песчаных грунтов ниже глинистых и составляет от 0,2 до 0,5, что указывает на низкую способность удерживать в себе влагу. Это связано с тем, что размер пор у песчаных грунтов весьма большой для того, чтобы капиллярные силы не могли связывать частицы грунта между собой. Песчаный грунт часто называют несвязным, так как он рассыпается, в сухом состоянии не удерживая форму. Мокрый песок способен удерживать форму, но при небольшом усилии теряет форму и рассыпается.

Основным достоинством песчаных грунтов является неподверженность морозному пучению в связи с малой удерживаемостью влаги. При строительстве на песчаных грунтах глубина промерзания не имеет особого значения, даже мелкозаглубленный фундамент будет устойчивым.

Главной характеристикой песчаного грунта можно считать его несущую способность, которая зависит от содержания в нем влаги и степени уплотнения. Высокая степень уплотнения и низкое содержание влаги делают его великолепным грунтом для основания фундамента.

Песчаный грунт быстро уплотняется под действием нагрузки, осадка происходит очень быстро. Можно разделить такие грунты на плотные и средней плотности.

Плотный песчаный грунт это грунт, находящийся на глубине 1,5м, хорошо уплотненный под давлением вышележащих слоев грунта. Плотный песчаный грунт является идеальным основанием для фундамента.

Песчаный грунт средней плотности – это грунт, лежащий на глубине меньше 1,5 м, уплотненный искусственным способом. Такой грунт имеет меньшую несущую способность и несколько больше подвержен осадке.

Лучшим основанием для фундамента среди песчаных грунтов можно считать гравелистый или крупный песок, не теряющий своих свойств при увлажнении, низкую осадку, а так же имеющий высокую несущую способность.

Независимо от стояния грунтовых вод и глубины промерзания на непучинистых песчаных грунтах, фундамент следует закладывать на небольшую глубину, не превышающую 0,5 м от уровня поверхности грунта.

При строительстве на песчаных грунтах высокой влажности, при условии высокой мощности грунтовых вод следует тщательно продумывать дренажную систему для уменьшения вымывания грунта под фундаментомю

Теги: Виды грунтов для строительства, грунт, пучинистые грунты, пучинистый грунт, непучинистый грунт, песчанный грунт, супесь, суглинок, глина, песок

www.nashorn.ru

Пучинистость грунтов и фундамент

Глава из книги «Малозаглубленный ленточный фундамент»

Пучинистость грунтов, вызывания способностью грунта удерживать воду в своей структуре,  является серьезным врагом ленточных фундаментов. Особенно критична неравномерная пучинистость подлежащих грунтов, приводящая к неравномерным нагрузкам на фундамент.  Чаще всего неравномерная пучинистость грунтов может быть вызвана наличием разнородных подлежащих грунтов под малозаглубленным ленточным фундаментом. Также неравномерная пучинистость может быть вызвана неравномерным прогревом почвы от солнца, разницей в утеплении грунта (в том числе при неравномерном укрытии грунта рядом с домом снегом), наличием отапливаемых и неотапливаемых помещений на одном фундаменте. Кроме глинистых грунтов, к пучинистым грунтам относятся пылеватые и мелкие пески, а также крупнообломочные грунты с глинистым заполнителем, имеющие к началу сезона промерзания влажность выше определенного уровня.

Перечень пучинистых грунтов по ГОСТ 25100-95 приведен в таблице: 

Таблица. Пучинистость грунтов.

Степень пучинистости грунта   (ГОСТ 25100-95) / % расширения	Пример грунта требует исследований для принятия решения о классификации)
Практически непучинистые грунты < 1%	Твердые глинистые грунты, мало водонасыщенные гравелистые, крупные и средние пески, мелкие и пылеватые пески, а также пески мелкие и пылеватые, содержащие менее 15 % по массе частиц мельче 0,05 мм. Крупнообломочные грунты с заполнителем до 10 %
Слабопучинистые грунты <1-3,5 %	Полутвердые глинистые грунты, средне водонасыщенные  пылеватые и мелкие пески, крупнообломочные грунты с заполнителем (глинистым, песком мелким и пылеватым) от 10 до 30 % по массе
Среднепучинистые грунты <  3,5-7 %	Тугопластичные глинистые грунты. Насыщенные водой  пылеватые и мелкие пески. Крупнообломочные грунты с заполнителем (глинистым, песком пылеватым и мелким) более 30 % по массе
Сильнопучинистые и чрезмернопучинистые грунты > 7%	Мягкопластичные глинистые грунты. Насыщенные водой пылеватые и мелкие пески.

Для обзора важнейших свойств грунтов и их пригодности для строительства мы предлагаем обратиться  к сводной таблице: 

Таблица. Характеристики грунтов (Таблица адаптирована из раздела R406.1 Международного строительного кода для жилых домов International Residential Code — 2006)

Грунт	Дренажные возможности грунтов	Потенциал подъема уровня грунта при замерзании. (Вертикальные и касательные составляющие сил морозного пучения)	Потенциал расширения грунта при замерзании.   (Горизонтальные  составляющие сил морозного пучения)
Валунный, галечниковый, щебенистый, гравийный, дресвяный. Песок гравелистый и крупный.	Хорошие	Незначительный	Незначительный
Илистый гравий, илистые пески	Хорошие	Средний	Незначительный
Глинистый гравий,  песчано-глинистая гравийная смесь,  глинистые пески	Средние	Средний	Незначительный
Пылеватый и мелкий песок, мелкий глинистый песок,  неорганический ил, глинистый суглинок с умеренной пластичностью	Средние	Высокий	Незначительный
Низко-  и средне пластичные глины, гравелистые глины, илистые глины, песчанистые  глины, тощие глины	Средние	Средний	От незначительного к среднему
Пластичные и жирные глины	Плохие	Средний	Высокий
Неорганические илистые грунты, мелкие слюдянистые пески	Плохие	Высокий	Высокий
Органические непластичные илистые грунты, илистая тугопластичная глина	Плохие	Средние	Средние
Глина и илистая глина средней и высокой пластичности, пластичные илистые грунты, торф, сапропель.	Неудовлетворительные	Средние	Высокие

Пучинистость грунта определяется его составом, пористостью, а также уровнем грунтовых вод (УГВ). Чем выше стоят грунтовые воды, тем больше будет расширяться грунт при замерзании. Способность удерживать и «подсасывать» воду из нижележащих слоев обеспечивается наличием в структуре грунта капилляр и подсосом ими воды. Грунт при расширении замерзающей водой (льдом) начинает увеличиваться в объеме.
Происходит это из-за того, что вода увеличивается в объеме при замерзании на 9-12%. Поэтому, чем больше воды в грунте, тем он более пучинистый. Также выше пучинстость у грунтов с плохими дренажными характеристиками. При промерзании грунта сверху (от уровня земли или планировки) еще незамерзшая вода отжимается льдом в нижележащие слои грунта.
Если дренажные свойства грунта недостаточные, то вода задерживается и быстро промерзает, вызывая дополнительное расширение грунта. На границе раздела положительных и отрицательных температур могут намораживаться линзы льда, вызывая дополнительных подъем грунта.  Чем больше плотность грунта, тем меньше в нем капилляров и пустот (пор) где может задерживаться вода и, следовательно, меньше потенциал расширения при замерзании.
Малозаглубленный ленточный фундамент по определению закладывается на глубины сезоннопромерзающего слоя грунта. При замерзании грунта и начале его движения на фундамент начинает действовать сила, вектор которой приложен перпендикулярно к подошве фундамента (при условии, что подошва лежит в горизонте).
Под действием этой силы, приложение которой зачастую бывает  неравномерным по длине фундамента, фундамент и само здание может подвергаться также неравномерным перемещениям.   Кроме давления вверх, пучинистый грунт при замерзании может оказывать давление и по горизонтали, и по касательной к вертикальной плоскости ленты фундамента.

Сила морозного пучения зависит и от величины отрицательных температур и от продолжительности их действия. Максимальное морозное пучение грунта в России приходится на конец февраля –март.  Если вы строите ленточный малозаглубленный фундамент на сильнопучинстом грунте, вам придется думать, как снизить воздействие не только касательных составляющих сил морозного пучения, но также и их горизонтальных составляющих. Примерзающий к фундаменту грунт способен не только обеспечить боковое сжатие фундамента, но и его защемление силами бокового сцепления и подъем, что может вызвать деформацию фундамента (особенно критично для сборных ленточных  фундамент из блоков).  
Поэтому, если вы решаетесь строить малозаглубленный ленточный фундамент на сильно- или чрезмернопучинистом грунте, вам лучше выбрать в качестве фундамента жесткую монолитную железобетонную раму, а не сборный ленточный фундамент из блоков. К тому же придется повести ряд мероприятий по снижению силы трения между фундаментом и грунтом, и теплотехнические мероприятия для снижения сил морозного пучения.

Таблица. Нормативная глубина сезонного промерзания грунтов, м.

Город		Суглинки, глины	Мелкие пески	Средние и крупные пески	Каменистый грунт
Москва		1,35	1,64	1,76	2,00
Владимир		1,44	1,75	1,87	2,12
Тверь		1,37	1,67	1,79	2,03
Калуга, Тула		1,34	1,63	1,75	1,98
Рязань		1,41	1,72	1,84	2,09
Ярославль		1,48	1,80	1,93	2,19
Вологда		1,50	1,82	1,95	2,21
Нижний Новгород, Самара		1,49	1,81	1,94	2,20
Санкт Петербург. Псков		1,16	1,41	1,51	1,71
Новгород		1,22	1,49	1,60	1,82
Ижевск, Казань, Ульяновск		1,70		1,76
Тобольск, Петропавловск		2,10		2,20
Уфа, Оренбург		1,80		1,98
Ростов-на- Дону, Астрахань		0,8		0,88
Пенза		1,40		1,54
Брянск, Орел		1,00		1,10
Екатеринбург		1,80		1,98
Липецк		1,20		1,32
Новосибирск		2,20		2,42
Омск		2,00		2,20
Сургут		2,40		2,64
Тюмень		1,80		1,98

Что можно сделать для уменьшения воздействия сил морозного пучения грунта на фундамент:

• Устроить хороший дренаж сезоннопромерзающего грунта вблизи фундамента.
• Обеспечить водоотведение ливневых и талых вод с помощью твердой или мягкой отмостки.
• Утеплить поверхность промерзающего грунта вблизи фундамента.
• Рассмотреть возможность засоления грунтов веществами, не вызывающими коррозии бетона и арматуры.

Самым простым и недорогим способом является горизонтальное утепление грунта  вокруг здания (о котором мы поговорим подробно ниже)  и вертикальное утепление ленточного фундамента.  Кроме снижения теплопотерь дома  (от 10 до 20%), утепление пенополистиролом подземной части фундамента играет еще и важную роль в снижении трения между грунтом и фундаментом при пучении и компенсации расширения грунта.

Важную роль в снижении пучинистости грунтов играет правильное дренирование. Для снижения сил морозного пучения требуется как можно сильнее обезводить грунт в непосредственной близости к малозаглубленному ленточному фундаменту. Для этого траншеи  для ленточного фундамента выкладываются геотекстилем, после отливки фундамента и выполнения гидроизоляции и утепления фундамента, на дно укладываются дренажные трубы кольцевого дренажа вокруг всего дома, и засыпаются дренажной смесью из песка и керамзита, либо просто песком.  Пристеночная дренажная мембрана также помогает отводить воду вглубь – к дренажным трубам.
В особо тяжелых грунтовых условиях можно прибегнуть к полной или частичной замене грунта, подлежащего и прилегающего к малозаглубленному ленточному фундаменту.

В отечественной строительной литературе вообще не рассматривается роль крупных лиственных деревьев в подвижках пучинистых грунтов. Между тем лиственные деревья способны серьезно влиять на режим водонасыщения грунтов.

dom.dacha-dom.ru

Как определить пучинистость грунта?

Особые свойства пучинистых грунтов

Особое свойство оснований, способных вспучиваться, заключается в значительном увеличении объема в результате зимнего промерзания.

Как определить пучинистые грунты? К основаниям, обладающим свойством вспучивания при промерзании, относятся только глинистые (в том числе суглинки) и песчаные грунты (пылеватые, мелкие и средней крупности). Гравелистые и крупные пески к пучинистым не относятся.

Песчаные, глинистые грунты и их разновидности обладают мелкопористой структурой, то есть состоят из мелких минеральных частиц, между которыми имеется множество мелких полостей. Эти полости или поры могут содержать влагу. При понижении температуры ниже нуля влага в грунте замерзает, превращаясь в лед, который, как известно, всегда увеличивается в объеме по сравнению с исходным объемом воды. В результате замерзания воды в порах и происходит увеличение всего объема основания, называемое морозным пучением.

Основания делятся по степени пучинистости, которая зависит от уровня или глубины, на которой залегают подземные воды. Для глинистых оснований еще имеет значение показатель текучести. Приводим следующую таблицу с градацией по степени пучинистости разных видов грунтов.

Степень пучинистости грунтов

Степень пучинистости грунтов	Мелкий песок, Z	Пылеватый песок, Z	Супесь, Z	Суглинок, Z	Глина, Z	Показатель текучести Jl	Относительная деформация пучения Efh
Грунты непучинистые	> 0,75	> 1	> 1,5	> 2,5	> 3
Грунты слабопучинистые	0,5 — 0,75	0,75 — 1	1 — 1,5	1,5 — 2,5	2	0 — 0,25	0,01 — 0,035
Грунты среднепучинистые		0,5 — 0,75	0,75 — 1	1 — 1,5	1,5 — 2	0,25 — 0,5	0,035 — 0,07
Грунты сильнопучинистые	—					>0,5	> 0,07

• Основной показатель – это относительная деформация пучения Efh, которая определяется отношением величины подъема поверхности вспучивающегося основания к толщине промерзшего слоя.
• Показатель Z – это разница между величиной УГВ и глубиной сезонного промерзания, значение которой равно 1,2 м для отапливаемых зданий, и 1,5 м – для неотапливаемых зданий.

Если степень пучинистости по показателям Z и Jl (текучести) отличаются, то принимается большее значение.

Так как пучинистые основания проявляют свои негативные свойства при условии насыщения водой, то существует еще один способ классификации, учитывающий условия увлажнения основания зданий по характеру рельефа местности.

1	Возвышенные и всхолмленные места, водораздельные плато, где грунты могут увлажняться только от атмосферными осадками.	Слабопучинистые
2	Равнины, слабовсхолмленные места, пологие склоны с затяжными уклонами, где грунтовые основания увлажняются атмосферными осадками и верховодкой, только частично грунтовыми водами.	Среднепучинистые
3	Низины, котловины, заболоченные места, в которых грунтовые основания увлажняются и водонасыщаются атмосферными осадками, верховодкой и грунтовыми водами.	Сильнопучинистые

То есть, если по показателям Z и Jl основание относится к  слабопучинистым, но участок строительства расположен в низине или котловине, то следует считать, что грунты сильнопучинистые.

Таким образом, пучинистый грунт – это песчаный или глинистый  грунт, подверженный увлажнению и  сезонному промерзанию.

Распространение пучинистых грунтов на территории России

Так как песчаные и глинистые основания распространены повсеместно, то можно считать, что расположение грунтов с пучинистыми свойствами охватывает почти половину территории России. Сюда входят:

• западные области РФ: Калининградская, Псковская и Ленинградская области и Республика Карелия;
• средняя полоса РФ: Владимирская, Калужская, Ивановская, Костромская, Рязанская, Московская, Смоленская, Тверская, Тамбовская, Тульская, Ярославская, Белгородская, Брянская, Вологодская, Воронежская, Кировская, Курская, Липецкая, Орловская, Пензенская, Самарская, Саратовская, Ульяновская области, Чувашская Республика;
• южные части Архангельской и Мурманской областей, Хабаровского края, Республики Якутия, Красноярского края, Иркутской и Тюменской области, Республики Коми;
• Амурская, Читинская, Новосибирская, Омская, Кемеровская области, Республики Бурятия, Коми, Тыва, Алтай, Свердловская область, Республики Татарстан и Башкортостан, Волгоградская область, Ростовская область, Республика Калмыкия;
• северные части Краснодарского и Ставропольского краев.

Исключается зона вечной мерзлоты, которая охватывает большую часть территорий Якутии, Красноярского края, Тюменской и Архангельской области, Республики Коми. Зона вечной мерзлоты отличается тем, что грунт там промерзает на сотни метров вглубь, поэтому проблема пучинистых грунтов для этой зоны неактуальна.

Точно так же неактуальна проблема морозного вспучивания для регионов, где в основании зданий залегают в основном грунты скальные и крупнообломочные – это все северокавказские республики и южная часть Ставропольского края.

Кроме того, проблема пучинистости не имеет значения для территорий, где основания практически не промерзают – это южная часть Краснодарского края и Республика Дагестан.

Глубина промерзания наряду с уровнем расположения грунтовых вод является определяющими факторами, влияющими на величину возможного вспучивания основания. Например, в регионах, близких к Байкалу, где глубина промерзания может достигать 2,5 м, подъем поверхности при вспучивании может достигать 30-40 см, в Подмосковье при глубине промерзания 1,5 м подъем поверхности составляет 15-18 см.

Влияние пучинистых грунтов на фундаменты

Морозное пучение вызывает значительное увеличение его объема – величина подъема поверхности может составить  не один десяток сантиметров. При этом возникают усилия, величина которых достигает десятков тонн. Даже если опустить  подошву фундамента ниже глубины сезонного промерзания, это не предотвратит негативное влияние пучинистых сил, так как  они действуют и по боковым поверхностям.

Пучинистость почвы также проявляется в том, что после оттаивания основания при потеплении происходит его осадка, то есть на конструкцию фундаментов периодически воздействуют разнонаправленные силы.

Вес конструкций может компенсировать вспучивание только в случае сооружения здания высотой не менее трех этажей с массивными бетонными или каменными стенами. Для малоэтажной застройки в один-два этажа, тем более из легких конструкций – деревянных каркасных и срубов, из легкобетонных блоков и из кирпича – должен быть подобран и рассчитан специальный фундамент для пучинистого грунта.

Основная опасность отрицательного воздействия пучинистых сил заключается в их неравномерности. Разные части фундаментов здания всегда находятся в неодинаковых условиях. Промерзание происходит только по периметру отапливаемого здания, под фундаментом, на который опираются средние стены, основание не промерзает.

Неравномерность промерзания под зданием

Кроме того, и по периметру ограждающих наружных стен основание промерзает неодинаково – с теневой, северной, стороны больше, с тех сторон, где прогревает солнце, – промерзание меньше. На величину промерзания влияет также толщина снегового покрова, архитектура здания, характер застройки участка.

Все эти факторы вызывают неравномерное воздействие пучинистых сил на разные участки фундаментов и неравномерные деформации в конструкциях, вызывающие самые неблагоприятные последствия – возникновение трещин и других повреждений в ограждающих и несущих конструкциях, которые могут привести к их разрушению.

Фундамент на пучинистых грунтах должен обладать особенностями, способными минимизировать или исключить негативное воздействие этого типа основания.

Мнение эксперта

Если в основании здания залегают грунты с пучинистыми свойствами, следует особенно тщательно подойти к выбору типа фундамента. Очень эффективной после многолетней практики применения зарекомендовала себя конструкция МзЛФ – об устройстве, армировании и расчете которого мы подробно рассказываем в статье«Мелкозаглубленный ленточный фундамент: расчёт глубины, подготовка основания, армирование своими руками и калькулятор расчётов».

Помимо выбора наиболее подходящего типа фундамента при строительстве на пучинистых основаниях, необходимо предусматривать дополнительные мероприятия, направленные на предотвращение замачивания и промерзания: устройство дренажа, утепление отмостки, заполнение пазух уплотненным сыпучим материалом.

Любое строительство начинается с исследования грунта. На уже застроенной территории этот этап можно пропустить и воспользоваться результатами исследований, проведенных для других построек. Но часто застройка участка начинается именно с гаража. Хороший пример – каркасный гараж-дом, который был построен нами в качестве склада стройматериалов и временного жилища для строителей.

Нужно хорошо представлять, на каком грунте вы строите гараж. Исходя из его свойств выбирается тип и рассчитываются параметры фундамента. Неправильно спроектированный фундамент в лучшем случае может обойтись дороже, чем это необходимо, а в худшем – разрушиться.

Пучение грунта – одна из самых серьёзных опасностей, подстерегающих построенные без проведения должных исследований фундаменты. Впрочем, о неправильной усадке тоже не стоит забывать.

Таблица для определения степени пучинистости грунта. Z — величина, показывающая на сколько метров уровень грунтовых вод находится ниже глубины промерзания

Если вы не хотите воспользоваться услугами специалистов, для начала придётся выкопать на месте будущей постройки яму два метра глубиной с аккуратными вертикальными стенками. Так вы сможете визуально определить тип грунта. Кроме того, вы можете провести простой эксперимент, который поможет развеять ваши сомнения, если они у вас будут.

Берёте горсть грунта и добавляете в неё воды. Скатываете «сосиску» и, внимание, самый ответственный момент, сворачивате из неё бублик. В зависимости от того, что произошло с «сосиской», делаем выводы:

• Получился отличный бублик – это глина;
• «Сосиска» развалилась на несколько частей – суглинок;
• «Сосиска» рассыпалась на мелкие части – супесь;
• Не получилось даже сделать «сосиску» — песок.

Если на дворе осень, заодно с типом грунта вы можете определить уровень подземных вод. Хуже всего, если на дне ямы появилась вода. Если сухо – лучше всего воспользоваться ручным буром, и увеличить глубину своих знаний об уровне грунтовых вод еще метра на полтора-два. Воды не видно – до грунтовых вод достаточно далеко и вы даже можете сделать подвал или погреб.

Эта таблица поможет определить, какая глубина фундамента для гаража требуется

Но нас интересует не абсолютное значение уровня грунтовых вод, а то, насколько он находится ниже глубины промерзания.  Глубина промерзания – величина нормативная, и определяется из таблицы. Тут стоит учесть, что зимы в последнее время стали мягче, чем раньше, но раз в несколько лет выпадает наоборот, более суровая. Так что если в расчётах предусмотрите дополнительный запас – не ошибётесь.

Не забывайте о том, что сделать фундамент на пучинистом грунте будет гораздо проще, если вы сможет уменьшить воздействие на грунт факторов, вызывающих пучение. Например, сделаете дренаж и утеплите отмостку.

При промерзании грунта, влага из замерзших слоёв выдавливается вниз. И если она не успевает выдавливаться, как раз и происходит пучение.

Усадка фундамента

Теперь у вас есть все необходимые данные для того, чтобы выбрать тип и глубину фундамента. Осталось рассчитать его ширину. Тут нужно ориентироваться на несущую способность грунта. Если на фундамент могут воздействовать горизонтальные силы пучения – ширина и конструкция фундамента это тоже необходимо учитывать, но тут в двух словах о расчёте не расскажешь.

Расчётное сопротивление грунта поможет определить минимальную площадь фундамента для гаража

Если постройка каркасная, например, гараж из сэндвич-панелей, то нагрузка на фундамент создаётся минимальная и мощная конструкция не требуется. Вопрос, как лучше сделать фундамент, сводится скорее к выбору типа фундамента.

А вот тяжелые капитальные постройки требуют серьёзного подхода к расчёту фундамента, так как нагрузка на грунт тут уже может оказаться вполне сопоставима с предельно допустимой.

Как своими силами определить пучинистость грунта

Явления пучинистости грунта – очень опасные для фундаментов малоэтажных зданий процессы. Возникают они во влажных и влагонасыщенных пылеватых, мелкопесчаных и глинистых грунтах (глинах, суглинках, супесях) при их сезонном промерзании. Насыщенная водой масса при замерзании увеличивается. Это увеличение грунта называют морозным пучением грунта .

В глинах или мелких песках вода, из-за капиллярного эффекта, поднимается от уровня залегания грунтовых вод.

Поднятие воды достигает:

— в песках пылеватых – 0,51,1м;
— в супесях – 11,8м;
— в суглинках – 45,5м.

В крупнозернистых песках, гальке, щебне, гравии капиллярный эффект отсутствует, т.е. вода не поднимается, а грунт остаётся влажным строго на уровне грунтовых вод. Такие грунты считаются непучинистыми.

По степени пучинистости грунты делятся на:

— слабопучинистые – пучение около 4%;
— среднепучинистые – пучение около 8%;
— сильнопучинистые – пучение около 12%.

Так, при глубине промерзания 1,3м для сильнопучинистого грунта пучение составит: 1,3х12/100=0,16м, т.е. 16см.
Пучинистость грунта зависит как от его состава, так и от уровня подземных вод.

Для того, чтобы определить на участке строительства уровень грунтовых вод (УГВ), необходимо откопать шурф глубиной до 2м. Если, со временем, вода в шурфе отсутствует, то садовым буром бурят скважину ещё на 1,5м. Если вода в скважине появилась, замеряют обычной планкой расстояние от поверхности грунта до УГВ.

Зная тип грунта (который также определяется визуально) и УГВ, можно определить степень пучинистости любого грунта.

Итак, слабопучинистыми грунтами являются грунты, если УГВ находится ниже расчётной глубины сезонного промерзания:

— для пылеватых песков – на 0,5м и менее;
— для супесей — на 1,0м и менее;
— для суглинков – на 1,5м и менее;
— для глин — на 2,0м и менее.

Среднепучинистыми грунтами являются грунты, если УГВ находится ниже расчётной глубины сезонного промерзания:

— для супесей — на 0,5м и менее;
— для суглинков – на 1,0м и менее;
— для глин – на 1,5м и менее.

Сильнопучинистыми грунтами являются грунты, если УГВ находится ниже расчётной глубины сезонного промерзания:

— для супесей – на 0,3м и менее;
— для суглинков – на 0,7м и менее;
— для глин – на 1,0м и менее.

Следует обратить внимание, что смесь гравия или крупного песка с глиной или пылеватым песком будет в полной мере относиться к пучинистым грунтам.

Пучинистый грунт

Пучинистый грунт – это такой грунт, который подвержен морозному пучению. Величина, которая показывает, насколько грунт склонен к пучению, — это степень морозной пучинистости, которая определяется как относительное изменение объема грунта при промерзании:

Где E – степень пучинистости, H – высота мерзлого (вспучившегося) грунта, h – высота грунта до замерзания.

Степень пучинистости показывает, на какую величину изменяется объем грунта при промерзании. Пучинистыми называют грунты, у которых степень пучинистости больше 0,01, т.е. это такой грунт, который при промерзании на глубину 1 м увеличивается в объеме более чем на 1 см.

Какие грунты пучинистые?

Пучение происходит из-за того, что содержащаяся в грунте влага замерзает, а, как известно, лед имеет меньшую плотность, нежели вода, и поэтому занимает больший объем. Увеличение объема воды при замерзании и приводит к пучению, поэтому какие грунты пучинистые, а какие нет, зависит от содержания в них воды: чем ее больше в грунте, тем сильнее он вспучивается. К пучинистым относятся все глинистые грунты. глины, суглинки и супеси. В отличие от песка, глина имеет много пор и хорошо удерживает в себе влагу, вода не просачивается между мельчайшими частицами глины и не уходит в более глубокие слои земли. Поэтому чем больше содержание глины, тем более пучинистым является грунт.

Строительство фундамента на пучинистом грунте

Силы пучения достаточно велики и способны поднимать целые здания, поэтому строительство фундамента на пучинистом грунте нужно вести только с принятием мер против пучения. Самый радикальный путь – это заменить грунт на непучинистый гравелистый или крупный песок. В этом случае роют большой котлован на глубину больше глубины промерзания, убирают пучинистый грунт и вместо него засыпают и хорошо утрамбовывают песок, который является отличным основанием для фундамента, не удерживает в себе влагу и имеет высокую несущую способность. Этот способ, пожалуй, самый надежный, но и самый затратный – он предполагает очень большой объем земельных работ.

Другой способ строительства устойчивого фундамента на пучинистом грунте – это заложение его на глубину ниже глубины промерзания. В этом случае на основание фундамента не будут действовать силы пучения, но на боковую поверхность пучение действовать будет. И хотя это воздействие на порядок меньше, оно способно создать проблемы: пучинистый грунт будет примерзать к боковой поверхности фундамента и при движении вверх/вниз будет тащить его за собой. Касательная сила пучения может достигать 5 тонн на квадратный метр поверхности. Заложенный на глубину 1,5 м ленточный фундамент дом 6 м на 6 м будет иметь суммарную площадь боковой поверхности 36 м2, а общая касательная сила пучения может поднимать до 180 т. Этого будет достаточно, чтобы поднять деревянный дом, потому что его вес не сможет уравновесить действие пучения. Поэтому заложение фундамента на пучинистом грунте ниже глубины промерзания используется при строительстве тяжелых кирпичных и монолитных железобетонных домов.

Третий способ снизить влияние пучинистого грунта на фундамент – это утепление. Этот вариант больше всего подходит для строительства мелкозаглубленных фундаментов под легкие дома и заключается в том, чтобы избежать замерзания влаги в пучинистом грунте. Укладывая на грунт слой утеплителя, можно добиться того, чтобы грунт вокруг фундамента никогда не промерзал. Ширина полосы утеплителя должна соответствовать глубине промерзания: если земля промерзает на 1,5 м, то утеплять надо вокруг фундамента полосу шириной 1,5 м. Толщина утеплителя зависит от его теплоизоляционных свойств и от климатических условий.

Еще одна мера, которую можно принимать при строительстве фундамента на пучинистом грунте — это отвод воды, ведь если не будет воды, то не будет и пучения. Для отвода воды, содержащейся в грунте, по периметру фундамента устраивают дренаж. в полуметре от фундамента роют канаву на глубину его заложения, в нее укладывают завернутую в фильтрующую ткань перфорированную трубу под небольшим уклоном и засыпают ее крупным песком или гравием. Вода, содержащаяся в грунте, будет стекать к дренажной трубе, попадать в нее через отверстия и по ней отводиться в дренажный колодец. Для естественного отвода воды необходимо, чтобы где-то был более низкий участок местности, куда будет отводиться вода. Для отвода воды атмосферных осадков вокруг фундамента нужно делать отмостку и ливневую канализацию.

К этой статье есть подборка видео (количество видеороликов: 1)

Глинистый грунт – это грунт, который более чем на половину состоит из очень мелких частиц размером менее 0,01 мм, которые имеют форму чешуек или пластин. К глинистым грунтам относятся супесь, суглинок и глина.

В этой статье рассмотрены основные типы грунтов — скальный, крупнообломочный, песчаный и глинистый, каждый из которых имеет свои свойства и отличительные признаки.

Промерзание грунта приводит к его пучению и негативному воздействию на фундамент здания. Глубина промерзания зависит от типа грунта и климатических условий.

Морозное пучение – это увеличение объема грунта при отрицательных температурах, то есть зимой. Происходит это из-за того, что влага, содержащаяся в грунте, при замерзании увеличивается в объеме. Силы морозного пучения действуют не только на основание фундамента, но и на его боковые стенки и способны выдавить фундамент дома из грунта.

Грунтовые воды – это первый от поверхности земли подземный водоносный слой, который залегает выше первого водоупорного слоя. Они оказывают негативное воздействие на свойства грунта и фундаменты домов, уровень грунтовых вод необходимо знать и учитывать при заложении фундамента.

Несущая способность грунтов – это его основанная характеристика, которую необходимо знать при строительстве дома, она показывает какую нагрузку может выдержать единица площади грунта. Несущая способность определяет, какой должна быть опорная площадь фундамента дома: чем хуже способность грунта выдерживать нагрузку, тем больше должна быть площадь фундамента.

Дата публикации: 27.10.2010 14:27:54

© 2009-2015 «Строй своими руками»
Использование материалов сайта «Строй своими руками » разрешено только при условии размещения активной гипертекстовой ссылки на источник.

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.

Источники:

При определенной влажности грунты, промерзая в зимний период, увеличиваются в объеме, что приводит к подъему слоев грунта в пределах глубины его промерзания. Этот процесс называют морозным пучением грунта, а грунты — пучинистыми.

Находящиеся в пучинистых грунтах фундаменты подвергаются выпучиванию, т.е. перемещаются вверх, если действующие на них нагрузки не уравновешивают силы пучения. В результате таких деформаций грунта, в фундаменте возникают нагрузки, приводящие, например, к возникновению трещин в стенах здания и самом фундаменте.

Количественным показателем пучинистости грунта является относительная деформация пучения — Efh.

Сказанное выше подчеркивает необходимость учета морозного пучения при устройстве фундаментов. Тем более, что пучинистые грунты, широко распространены на территории РФ.

Степень пучинистости грунта зависит от типа грунта (глинистый или песчаный), разновидности (гранулометрического состава) грунта и влажности грунта.

Какие бывают типы и разновидности грунтов читайте в статье «Грунты в основании фундаментов».

Грунт увлажняется поверхностными водами и подземными водами. Влажностное состояние обуславливает консистенцию грунта (показатель текучести).

По степени пучинистости грунты подразделяются на:

• Непучинистые грунты — грунты, которые не изменяют свой объем и свойства при промерзании-оттаивании. К ним относятся крупнообломочные грунты с песчаным заполнителем, галька, гравий, щебень, пески гравелистые, крупные и средней крупности,  крупно- и среднезернистые пески, а также их смеси не содержащие глинистых фракций,  при любом уровне безнапорных подземных вод. Практически непучинистыми грунтами могут быть: мелкие и пылеватые пески и глинистые грунты твердой консистенции при глубоком залегании уровня грунтовых вод Относительная деформация пучения таких грунтов — Efh 0,5 Средне пучинистый Мокрые участки — пониженные равнины, котловины, межсклоновые низины, заболоченные места. Грунты влагонасыщенные — увлажняются за счет атмосферных осадков и подземных вод, в том числе верховодки. < 1,5 < 0,5 Сильно пучинистый Степень пучинистости грунта определяется по худшему из двух показателей — степени влажности или значению Z. Например, имеем на участке грунт глинистый, по условиям рельефа определяем степень влажности — грунты сухие. По этому показателю грунт вроде бы можно отнести к слабопучинистому. Но величина Z=1,7 м. (1,7>1,5), и по этому параметру грунт на участке следует отнести к среднепучинистому. В этих же условиях, но при Z=2,5 м. (>2) — этот же грунт будет слабопучинистым. Эта оценка грунта будет весьма приблизительной — степень пучинистости для некоторых разновидностей грунтов будет смещена в неблагоприятную сторону. При залегании под подошвой фундамента (в пределах расчётной глубины промерзания) грунтов различной консистенции степень пучинистости этих грунтов в целом принимается по средневзвешенному значению. Откуда берутся подземные воды и что такое верховодка читайте в статье «Подземные воды, верховодка и фундамент». Как уменьшить пучинистость грунта в основании фундамента Часто бывает выгодно укрепить грунт, что позволит сделать простой и надежный фундамент. При сильно пучинистых грунтах имеет смысл сосредоточиться прежде всего на улучшении характеристик грунта основания, а уже потом на расчёте толщины-ширины ленты фундамента и её армировании. Для снижение деформаций пучения грунта обычно выполняют следующие мероприятия: 1. Хорошим вариантом решения проблемы стабилизации пучинистых грунтов может быть устройство насыпи из непучинистого грунта и устройство фундамента уже на ней. В этом случае решаются две задачи — поднимается общий уровень придомовой территории (обычно это актуально для таких грунтов) и улучшаются параметры грунта. 2. Частичная или полная замена пучинистого слоя на непучинистый путём создания подушек из крупного или среднего песка с высоким коэффициентом фильтрации. 3. Понижение влажности грунта (путём использования геотекстиля для снижения капиллярного подсоса, устройства дренажа, глиняных замков и отмосток, понижение уровня подземных вод, отвод поверхностных вод от здания посредством устройства вертикальной планировки, водосборных канав, лотков, траншей, дренажных прослоев и т.п.). 4. Утепление грунтов, например, устройство теплоизолированного фундамента мелкого заложения (ТФМЗ). : Выбор фундамента устойчивого к морозному пучению грунта Предыдущая статья: Грунты в основании фундамента Выбери тип фундамента для своего дома Прочитайте статью Выбор фундамента для частного дома на пучинистом грунте Какой фундамент выбрали Вы? Голосуйте!
  Узнайте, что выбрали другие.

beton-stroyka.ru

Морозное пучение грунта — ДомЭконом

При определенной влажности грунты, промерзая в зимний период, увеличиваются в объеме, что приводит к подъему слоев грунта в пределах глубины его промерзания. Этот процесс называют морозным пучением грунта, а грунты — пучинистыми.

Находящиеся в пучинистых грунтах фундаменты подвергаются выпучиванию, т.е. перемещаются вверх, если действующие на них нагрузки не уравновешивают силы пучения. В результате таких деформаций грунта, в фундаменте возникают нагрузки, приводящие, например, к возникновению трещин в стенах здания и самом фундаменте.

Количественным показателем пучинистости грунта является относительная деформация пучения — E_fh.

Сказанное выше подчеркивает необходимость учета морозного пучения при устройстве фундаментов. Тем более, что пучинистые грунты, широко распространены на территории РФ.

Степень пучинистости грунта зависит от типа грунта (глинистый или песчаный), разновидности (гранулометрического состава) грунта и влажности грунта.

Какие бывают типы и разновидности грунтов читайте в статье «Грунты в основании фундаментов».

Грунт увлажняется поверхностными водами и подземными водами. Влажностное состояние обуславливает консистенцию грунта (показатель текучести).

По степени пучинистости грунты подразделяются на:

• Непучинистые грунты — грунты, которые не изменяют свой объем и свойства при промерзании-оттаивании. К ним относятся крупнообломочные грунты с песчаным заполнителем, галька, гравий, щебень, пески гравелистые, крупные и средней крупности,  крупно- и среднезернистые пески, а также их смеси не содержащие глинистых фракций,  при любом уровне безнапорных подземных вод. Практически непучинистыми грунтами могут быть: мелкие и пылеватые пески и глинистые грунты твердой консистенции при глубоком залегании уровня грунтовых вод Относительная деформация пучения таких грунтов — E_fh<0,01.
• Слабопучинистые грунты. Относительная деформация пучения: 0,01<E_fh<=0,035.
• Среднепучинистые грунты. Относительная деформация пучения: 0,035<E_fh<=0,07.
• Сильнопучинистые грунты. Относительная деформация пучения: E_fh>0,07.
• Чрезмернопучинистые: глинистые грунты текучепластичной и текучей консистенции, заторфованные грунты и торфяники.

Определение степени пучинистости грунтов

Наиболее достоверные данные о степени пучинистости грунтов могут быть получены на основе испытаний на площадке строительства.

При отсутствии опытных данных, степень пучинистости грунта в месте строительства   допускается определять  по физическим характеристикам грунтов, установленным при лабораторных испытаниях — типу грунта и его разновидности, уровню подземных вод и пластичности грунта (показателю текучести).

При самостоятельной оценке степени пучинистости грунта, во избежание ошибок в выборе конструкции фундамента, рекомендуется принимать наиболее неблагоприятные грунтовые условия.

Для этого используем следующий метод оценки:

1. В непосредственной близости от пятна застройки здания копаем один — два шурфа глубиной не менее 1,5 м. Визуально определяем тип грунта (песчаный или глинистый). Для определения типа грунта в домашних условиях можно порекомендовать такой простой тест: небольшую порцию грунта обильно смачивают водой, затем из полученной массы между ладоней рук скатывают жгут и загибают в кольцо. Из песка жгут скатать не получится. Кольцо из супеси рассыпается на мелкие фрагменты, из суглинка на 2 — 3 части, из глины — кольцо остается целым.

2. Осенью (не раньше августа) определяем уровень подземных вод (УПВ)  следующими способами:

Узнаем, есть ли поблизости колодцы, скважины, котлованы и на какой глубине стоит вода в них. Как место расположения колодца, скважины соотносится по высоте с Вашим участком, выше или ниже его? Насколько? Простые вычисления могут позволить Вам определить этот УПВ.

Уточняем у соседей, если они есть по близости — есть ли у них подвалы, сухо ли там, если есть вода, то когда она появляется и как опять же это соотносится с вашим участком. 

Для точного определения, можно просто откопать шурф глубиной 1,5-2 м. Если вода в шурфе не появилась, то на дне шурфа бурят скважину садовым буром еще на 1,5 м. Если появилась вода, замеряют расстояние от поверхности грунта до уровня залегания подземных вод. Это и будет УПВ. 

3. Расчитываем Z — глубину залегания уровня грунтовых вод, считая от подошвы слоя сезонного промерзания грунта под фундаментом. Для этого из полученной величины УПВ вычитаем расчётную глубину промерзания грунта.
Например:
На участке УПВ=2,4 м.
Расчетная глубина промерзания грунта под фундаментом дома — 0,7 м. (пример расчета здесь).
Тогда, величина Z=2,4 м. — 0,7 м. = 1,7 м. 

3. Определяем условия увлажнения грунтов по виду рельефа — таблица 1. 

4. По таблице 1.,  зная степень влажности и величину Z, определяем степень пучинистости грунта на площадке строительства.

Таблица 1. Определение степени пучинистости грунта.

Увлажнение грунта		Значение Z, м		Степень пучинистости грунта
Условия увлажнения по виду рельефа	Степень влажности	Глинистый	Песчаный
Сухие участки — возвышенности, всхолмленные места, водораздельные плато.	Грунты сухие — увлажняются только за счет атмосферных осадков.	> 2	> 1	Слабо пучинистый
Сухие участки — слабо всхолмленные места, равнины, пологие склоны с затяжным уклоном.	Грунты влажные — увлажняются за счет атмосферных осадков и верховодки, частично подземными водами.	> 1,5	> 0,5	Средне пучинистый
Мокрые участки — пониженные равнины, котловины, межсклоновые низины, заболоченные места.	Грунты влагонасыщенные — увлажняются за счет атмосферных осадков и подземных вод, в том числе верховодки.	< 1,5	< 0,5	Сильно пучинистый

Степень пучинистости грунта определяется по худшему из двух показателей — степени влажности или значению Z.

Например, имеем на участке грунт глинистый, по условиям рельефа определяем степень влажности — грунты сухие. По этому показателю грунт вроде бы можно отнести к слабопучинистому. Но величина Z=1,7 м. (1,7>1,5), и по этому параметру грунт на участке следует отнести к среднепучинистому.

В этих же условиях, но при Z=2,5 м. (>2) — этот же грунт будет слабопучинистым.

Эта оценка грунта будет весьма приблизительной — степень пучинистости для некоторых разновидностей грунтов будет смещена в неблагоприятную сторону.

При залегании под подошвой фундамента (в пределах расчётной глубины промерзания) грунтов различной консистенции степень пучинистости этих грунтов в целом принимается по средневзвешенному значению.

Откуда берутся подземные воды и что такое верховодка читайте в статье «Подземные воды, верховодка и фундамент».

Как уменьшить пучинистость грунта в основании фундамента

Часто бывает выгодно укрепить грунт, что позволит сделать простой и надежный фундамент. При сильно пучинистых грунтах имеет смысл сосредоточиться прежде всего на улучшении характеристик грунта основания, а уже потом на расчёте толщины-ширины ленты фундамента и её армировании.

Для снижение деформаций пучения грунта обычно выполняют следующие мероприятия:

1. Хорошим вариантом решения проблемы стабилизации пучинистых грунтов может быть устройство насыпи из непучинистого грунта и устройство фундамента уже на ней. В этом случае решаются две задачи — поднимается общий уровень придомовой территории (обычно это актуально для таких грунтов) и улучшаются параметры грунта.

2. Частичная или полная замена пучинистого слоя на непучинистый путём создания подушек из крупного или среднего песка с высоким коэффициентом фильтрации.

3. Понижение влажности грунта (путём использования геотекстиля для снижения капиллярного подсоса, устройства дренажа, глиняных замков и отмосток, понижение уровня подземных вод, отвод поверхностных вод от здания посредством устройства вертикальной планировки, водосборных канав, лотков, траншей, дренажных прослоев и т.п.).

4. Утепление грунтов, например, устройство теплоизолированного фундамента мелкого заложения (ТФМЗ).

Читать далее:

Выбор фундамента устойчивого к морозному пучению грунта

Предыдущая статья:

Грунты в основании фундамента

Выбери тип фундамента для своего дома

Прочитайте статью

Выбор фундамента для частного дома на пучинистом грунте

Какой фундамент выбрали Вы? Голосуйте!
Узнайте, что выбрали другие.

Фундамент для дома на пучинистых грунтах?

Еще статьи на эту тему

domekonom.su

Пучинистые грунты — Блог Сергея Настаева

≡  10 Март 2016   ·  Автор: S.Nastaev   

Морозное пучение грунтов последствия

Пучинистые явления — процессы, возникающие во влажных глинистых, мелкопесчаных и пылеватых грунтах при их сезонном промерзании (пучинистые грунты).

Пучинистые явления — это не только большие деформации грунта, но и огромные усилия — в десятки тонн, способные привести к большим разрушениям.

Сложность в оценке воздействия пучинистых явлений грунта на постройки — в некоторой их непредсказуемости, обусловленной одновременным воздействием нескольких процессов. Чтобы лучше разобраться в этом, необходимо понять некоторые процессы, связанные с этим явлением.

Морозное пучение связано с тем, что в процессе замерзания влажный грунт увеличивается в объеме.

Происходит это из-за того, что вода увеличивается в объеме при замерзании на 12% (отчего лед и плавает по воде). Поэтому, чем больше воды в грунте, тем он более пучинистый. Так, подмосковный лес, стоящий на сильно пучинистых грунтах, зимой поднимается на 5…10 см относительно летнего своего уровня. Внешне это незаметно. Но если в грунт забита свая более чем на 3 м, то подъем грунта зимой можно отследить по отметкам, сделанным на этой свае. Подъем грунта в лесу мог бы быть в 1,5 раза больше, если бы в нем не было снегового покрова, прикрывающего грунт от промерзания.

Степень пучинистости грунта

Грунты по степени пучинистости делятся на:

• сильнопучинистые — пучение 12%;
• среднепучинистые — пучение 8%;
• слабопучинистые — пучение 4%.

При глубине промерзания 1,5 м подъем сильнопучинистого грунта может составлять 18 см.

Пучинистость грунта определяется его составом, пористостью, а также уровнем грунтовых вод (УГВ). Так и глинистые грунты, мелкие и пылеватые пески относятся к пучинистым грунтам, а крупнозернистые песчаные и гравийные грунты — к непучинистым.

С чем это связано:

Во–первых.

В глинах или мелких песках влага, как по промокашке, достаточно высоко поднимается от УГВ за счет капиллярного эффекта и хорошо удерживается в таком грунте. Здесь проявляются силы смачивания между водой и поверхностью пылевых частиц. В крупнозернистых же песках влага не поднимается, и грунт становится влажным только по уровню грунтовых вод. То есть чем тоньше структура грунта, тем выше поднимается влага, тем логичнее отнести его к более пучинистым грунтам.

Поднятие воды может достигать:

• 4…5 м в суглинках;
• 1…1,5 м в супесях;
• 0,5…1 м в пылеватых песках.

В связи с этим степень пучинистости грунта зависит как от своего зернового состава, так и от уровня грунтовых или паводковых вод.

Слабопучинистый грунт — когда УГВ расположен ниже расчетной глубины промерзания:

• на 0,5 м — в пылеватых песках;
• на 1 м — в супесях;
• на 1,5 м — в суглинках;
• на 2 м — в глинах.

Среднепучинистый грунт — когда УГВ расположен ниже расчетной глубины промерзания:

• на 0,5 м — в супесях;
• на 1 м — в суглинках;
• на 1,5 м — в глинах.

Сильнопучинистый грунт — когда УГВ расположен ниже расчетной глубины промерзания:

• на 0,3 м — в супесях;
• на 0,7 м — в суглинках;
• на 1,0 м — в глинах.

Чрезмернопучинистый грунт — если УГВ будет выше, чем для сильнопучинистых грунтов.

Обращаем внимание на то, что смеси крупного песка или гравия с пылеватым песком или глиной будут относиться к пучинистым грунтам в полной мере. При наличии в крупнообломочном грунте более 30% пылевато–глинистой составляющей, грунт также будет относиться к пучинистому.

Автоматика и комфорт в доме — серия статей и видеороликов: ПЛС, применение PLC, сухой контакт, радиоканальные выключатели, программирование на CoDeSys и многое другое.

Во–вторых.

Процесс промерзания грунта происходит сверху вниз, при этом граница между влажным и мерзлым грунтом опускается с некоторой скоростью, определяемой, в основном, погодными условиями. Влага, превращаясь в лед, увеличивается в объеме, вытесняя сама себя в нижние слои грунта, сквозь его структуру. Пучинистость грунта определяется также тем, успеет ли выдавливаемая сверху влага просочиться через структуру грунта или нет, хватит ли степени фильтрации грунта, чтобы этот процесс прошел с пучением или без него. Если крупнозернистый песок не создает влаге никакого сопротивления и она беспрепятственно уходит, то такой грунт не расширяется при замерзании (рис. 1).

Рис. 1

Что касается глины, то сквозь неё влага уйти не успевает, и такой грунт становится пучинистым. Кстати, грунт из крупнозернистого песка, помещенный в замкнутый объем, которым может оказаться скважина в глине, поведет себя как пучинистый (рис. 2).

Рис. 2

Именно поэтому траншею под мелкозаглубленными фундаментами заполняют крупнозернистым песком, позволяющим выровнять степень влажности по всему его периметру, сгладить неравномерность пучинистых явлений. Траншею с песком, если возможно, следует соединить с дренажной системой, отводящей верховодку из-под фундамента.

В-третьих.
Наличие давления от веса строения также сказывается на проявлении пучинистых явлений. Если слой грунта под подошвой фундамента сильно уплотнить, то и степень пучинистости его уменьшится. Причем, чем больше будет само давление на единицу площади основания, тем больше будет объем уплотненного грунта под подошвой фундамента и меньше величина пучения.

Пример:
В Подмосковье (глубина промерзания 1,4 м) на среднепучинистом грунте на мелкозаглубленном ленточном фундаменте с глубиной заложения 0,7 м возведен относительно легкий брусовой дом. При полном промерзании грунта внешние стены дома могут подняться почти на 6 см (рис. 3, а). Если же фундамент под тем же домом с той же глубиной заложения выполнен столбчатым, то давление на грунт будет больше, его уплотнение будет сильнее, отчего подъем стен от промерзания грунта не превысит 2..3 см (рис. 3, б).

Рис. 3

Сильное уплотнение пучинистого грунта под ленточным мелкозаглубленным фундаментом может возникнуть, если на нем будет возведен каменный дом высотой не меньше чем в три этажа. В этом случае можно говорить о том, что пучинистые явления будут просто задавлены весом дома. Но и в этом случае они всё же останутся и могут вызвать появление трещин в стенах. Поэтому каменные стены дома на подобном фундаменте следует возводить с обязательным горизонтальным армированием.

Чем же опасны пучинистые грунты? Какие процессы, пугающие застройщиков своей непредсказуемостью, проходят в них?

Какова природа этих явлений, как с ними бороться, как их избежать, можно понять, изучив саму природу проходящих процессов.

Главная причина коварства пучинистых грунтов — неравномерное пучение под строением.
Глубина промерзания грунта

Глубина промерзания грунта- это не расчетная глубина промерзания и не глубина заложения фундамента, это — реальная Глубина промерзания в конкретном месте, в конкретное время и при конкретных погодных условиях.

Как уже отмечалось, глубина промерзания определяется балансом мощности тепла, идущего из недр земли, с мощностью холода, проникающего в грунт сверху в холодное время года.

Если интенсивность тепла земли не зависит от времени года и суток, то на поступление холода влияют температура воздуха и влажность грунта, толщина снегового покрова, его плотность, влажность, загрязненность и степень прогрева солнцем, застройка участка, архитектура сооружения и характер его сезонного использования (рис. 4).

Рис. 1

Неравномерность толщины снегового покрова наиболее ощутимо сказывается на разности в пучении грунта. Очевидно, что глубина промерзания будет тем выше, чем тоньше будет слой снежного одеяла, чем ниже будет температура воздуха и чем дольше продлится её воздействие.

Если ввести такое понятие, как морозопродолжительность (время в часах, умноженное на среднесуточную минусовую температуру воздуха), то глубину промерзания глинистого грунта средней влажности можно показать на графике (рис. 5).

Морозопродолжительность для каждого региона является среднестатистическим параметром, оценивать который индивидуальному застройщику очень сложно, т.к. это потребует ежечасного контроля над температурой воздуха в течение всего холодного сезона. Тем не менее, в крайне приближенном расчете это сделать можно.

Рис. 5

Пример:
Если среднесуточная зимняя температура — около -15° С, а её продолжительность — 100 суток (морозопродолжительность = 100 * 24 * 15 = 36000), то при снеговом покрове, толщиной в 15 см глубина промерзания будет 1 м, а при толщине 50 см-0,35 м.

Если толстый слой снегового покрова, как одеяло, укрывает землю, то граница промерзания поднимается вверх; при этом и днем, и ночью её уровень сильно не меняется. При отсутствии снегового покрова ночью граница промерзания сильно опускается вниз, а днем, при солнечном прогреве, поднимается вверх. Разница ночного и дленного уровня границы промерзания грунта особенно ощутима там, где снеговой покров мал или вовсе отсутствует и где грунт сильно увлажнен. Наличие дома также влияет на глубину промерзания, ведь дом является своего рода теплоизоляцией, даже если в нем и не живут (продухи подпола закрыты на зиму).

Участок, на котором стоит дом, может иметь весьма сложную картину промерзания и подъема грунта.

Например, среднепучинистый грунт по внешнему периметру дома при промерзании на глубину 1,4 м может подняться почти на 10 см, тогда как более сухой и теплый грунт под средней частью дома останется практически на летней отметке.

Неравномерность промерзания существует еще и по периметру дома. Ближе к весне грунт с южной стороны строения часто бывает более влажным, слой снега над ним — более тонким, чем с северной стороны. Поэтому в отличие от северной стороны дома, грунт с южной стороны лучше прогревается днем и сильнее промерзает ночью.

Таким образом, неравномерность промерзания на участке проявляется не только в пространстве, но и во времени. Глубина промерзания подвержена сезонным и суточным изменениям в весьма больших пределах и может сильно меняться даже на небольших участках, особенно в местах застройки.

Расчищая большие площадки от снега в одном месте участка, и создавая сугробы в другом месте, можно создать заметную неравномерность промерзания грунта. Известно, что посадки кустарников вокруг дома задерживают снег, уменьшая в 2 — 3 раза глубину промерзания, что хорошо видно на графике (рис.5).

Расчистка узких дорожек от снега на степень промерзания грунта особого влияния не оказывает. Если же Вы решили у дома залить каток или очистить площадку для своего авто, то можете ожидать большую неравномерность в промерзании грунта под фундаментом дома в этой зоне.

Силы бокового сцепления

Силы бокового сцепления мерзлого грунта с боковыми стенками фундамента — другая сторона проявления пучинистых явлений. Эти силы весьма высоки и могут достигать 5…7 т на квадратный метр боковой поверхности фундамента. Подобные силы возникают, если поверхность столба неровная и не имеет гидроизолирующего покрытия. При таком крепком сцеплении мерзлого грунта с бетоном на столб диаметром 25 см, заложенный на глубину 1,5 м, будет действовать вертикальная выталкивающая сила до 8 т.

Как же возникают и действуют эти силы, как проявляются они в реальной жизни фундамента?

Возьмем для примера опору столбчатого фундамента под легким домом. На пучинистом грунте глубина заложения опор выполняется на расчетную глубину промерзания (рис. 6, а). При небольшом весе самого строения силы морозного пучения могут его поднять, и самым непредсказуемым образом.

Рис. 6

Ранней зимой граница промерзания начинает опускаться вниз. Мерзлый прочный грунт схватывает верхнюю часть столба мощными силами сцепления. Но кроме увеличения сил сцепления мерзлый грунт еще и увеличивается в объеме, отчего верхние слои грунта поднимаются, пытаясь выдернуть опоры из земли. Но вес дома и силы заделки столба в грунте не позволяют этого сделать, пока слой мерзлого грунта тонкий и площадь сцепления столба с ним невелика. По мере продвижения границы промерзания вниз, площадь сцепления мерзлого грунта со столбом увеличивается. Наступает такой момент, когда силы сцепления мерзлого грунта с боковыми стенками фундамента превышают вес дома. Мерзлый грунт вытаскивает столб, оставляя внизу полость, которая сразу же начинает заполняться водой и частицами глины. За сезон на сильно пучинистых грунтах такой столб может подняться на 5 — 10 см. Подъем опор фундамента под одним домом, как правило, происходит неравномерно. После оттаивания мерзлого грунта фундаментный столб самостоятельно на прежнее место, как правило, не возвращается. С каждым сезоном неравномерность выхода опор из грунта увеличивается, дом наклоняется, приходя в аварийное состояние. «Лечение» такого фундамента — сложная и дорогая работа.

Эту силу можно уменьшить в 4…6 раз, сгладив поверхность скважины толевой рубашкой, вложенной в скважину до заполнения её бетонной смесью.

Заглубленный ленточный фундамент может подняться таким же образом, если он не имеет гладкую боковую поверхность и не загружен сверху тяжелым домом или бетонными перекрытиями.

Основное правило для заглубленных ленточных и столбчатых фундаментов (без расширения внизу): возведение фундамента и загрузку его весом дома следует выполнить в один сезон.

Фундаментный столб, выполненный по технологии ТИСЭ (рис. 6, б), не поднимается силами сцепления пучинистого мерзлого грунта благодаря нижнему расширению столба. Однако если не предполагается в этот же сезон загрузить, его домом, то такой столб должен иметь надежное армирование (4 прутка диаметром 10…12 мм), исключающее отрыв расширенной части столба от цилиндрической. Несомненные преимущества опоры ТИСЭ — высокая несущая способность и то, что его можно оставить на зиму без загрузки сверху. Никакие силы морозного пучения его не поднимут.

Боковые силы сцепления могут сыграть невеселую шутку с застройщиками, делающими столбчатый фундамент с большим запасом по несущей способности. Лишние фундаментные столбы действительно могут оказаться лишними.

Деревянный дом с большой застекленной верандой установили на фундаментные столбы. Глина и высокий уровень грунтовых вод требовали заложения фундамента ниже глубины промерзания. Пол широкой веранды потребовал промежуточной опоры. Почти всё было выполнено правильно. Однако за зиму пол подняло почти на 10 см (рис.7).

Рис. 1

Причина такого разрушения понятна. Если стены дома и веранды смогли своим весом компенсировать силы сцепления фундаментных столбов с мерзлым грунтом, то легким балкам перекрытия это было не под силу.

Что же надо было сделать?

Существенно уменьшить либо количество центральных фундаментных столбов, либо их диаметр. Силы сцепления можно было бы уменьшить, обернув фундаментные столбы несколькими слоями гидроизоляции (толь, рубероид) или создав прослойку из крупнозернистого песка вокруг столба. Избежать разрушения можно было бы и через создание массивной ленты-ростверка, соединяющей эти опоры. Другой способ уменьшить подъем таких опор — заменить их на мелкозаглубленный столбчатый фундамент.

Выдавливание грунта

Выдавливание- наиболее ощутимая причина деформации и разрушения фундамента, заложенного выше глубины промерзания.

Чем его можно объяснить?

Выдавливание обязано суточному прохождению границы промерзания мимо нижней опорной плоскости фундамента, которое совершается значительно чаще, чем подъем опор от боковых сил сцепления, имеющих сезонный характер.

Чтобы лучше понять природу этих сил, мерзлый грунт представим в виде плиты. Дом или любое другое строение зимой оказывается надежно вмороженным в эту камнеподобную плиту.

Основные проявления этого процесса видны весной. У стороны дома, обращенной на юг, днем достаточно тепло (в безветрие можно даже загорать). Снеговой покров стаял, а грунт увлажнился весенней капелью. Темный грунт хорошо поглощает солнечные лучи и прогревается.

В звездную ночь ранней весной особенно холодно (рис. 8). Грунт под свесом крыши сильно промерзает. У плиты мерзлого грунта снизу вырастает выступ, который мощью самой плиты сильно уплотняет грунт под собой за счет того, что влажный грунт при замерзании расширяется. Силы подобного уплотнения грунта огромны.

Рис. 8

Плита мерзлого грунта толщиной 1,5 м размерами 10×10 м будет весить более 200 т. Примерно с таким усилием и будет уплотняться грунт под выступом. После подобного воздействия глина под выступом «плиты» становится очень плотной и практически водонепроницаемой.
Наступил день. Темный грунт у дома особенно сильно прогревается солнцем (рис. 9). С повышением влажности увеличивается и его теплопроводность. Граница промерзания поднимается (под выступом это происходит особенно быстро). С оттаиванием грунта уменьшается и его объем, грунт под опорой разрыхляется и по мере оттаивания падает под собственным весом пластами. Образуется множество щелей в грунте, которые заполняются сверху водой и взвесью глинистых частиц. Дом при этом удерживается силами сцепления фундамента с плитой мерзлого грунта и опорой по остальному периметру.

Рис. 9

С наступлением ночи полости, заполненные водой, замерзают, увеличиваясь в объеме и превращаясь в так называемые «ледяные линзы». При амплитуде поднятия и опускания границы промерзания за одни сутки в 30 — 40 см толщина полости увеличится на 3 — 4 см. Вместе с увеличением объема линзы будет подниматься и наша опора. За несколько таких дней и ночей опора, если она не сильно загружена, поднимается порой на 10 — 15 см, как домкратом, опираясь на весьма сильно уплотненный грунт под плитой.

Возвращаясь к нашей плите, заметим, что ленточный фундамент нарушает целостность самой плиты. По боковой поверхности фундамента она разрезана, т. к. битумная обмазка, которой она покрывается, не создает хорошего сцепления фундамента с мерзлым грунтом. Плита мерзлого грунта, создавая своим выступом давление на грунт, сама начинает подниматься, а зона разлома плиты — раскрываться, заполняться влагой и частицами глины. Если лента заглублена ниже глубины промерзания, то плита поднимается, не беспокоя сам дом. Если же глубина заложения фундамента выше глубины промерзания, то давление мерзлого грунта поднимает фундамент, и тогда его разрушение неизбежно (рис. 10).

Рис. 10

Интересно представить плиту мерзлого грунта, перевернутую вверх дном. Это относительно ровная поверхность, на которой ночью в некоторых местах (где нет снега) вырастают холмы, которые днем превращаются в озера. Если же теперь вернуть плиту в исходное положение, то как раз там, где были холмы, и создаются в грунте ледяные линзы. В этих местах грунт ниже глубины промерзания сильно уплотнен, а выше, наоборот, разрыхлен. Это явление происходит не только на площадях застройки, но и в любом другом месте, где присутствует неравномерность в прогреве грунта и в толщине снегового покрова. Именно по такой схеме в глинистых грунтах возникают ледяные линзы, хорошо известные специалистам. Природа возникновения глинистых линз в песчаных грунтах такая же, но протекают эти процессы существенно дольше.

Подъем мелкозаглубленного фундаментного столба

Подъем фундаментного столба мерзлым грунтом осуществляется при ежесуточном прохождении границы промерзания мимо его подошвы. Вот как этот процесс происходит.

До того момента, пока граница промерзания грунта не опустилась ниже опорной поверхности столба, сама опора неподвижна (рис. 11, а). Как только граница промерзания опускается ниже подошвы фундамента, «домкрат» пучинистых процессов сразу включается в работу. Пласт мерзлого грунта, находящегося под опорой, увеличившись в объеме, поднимает её (рис. 11, б). Силы морозного пучения в водонасыщенных грунтах весьма высоки и достигают 10…15 т/м2. С очередным прогревом пласт мерзлого грунта под опорой оттаивает и уменьшается в объеме на 10%. Сама опора удерживается в поднятом положении силами своего сцепления с плитой мерзлого грунта. В образовавшийся зазор под подошвой опоры просачивается вода с частицами грунта (рис. 11, в). Со следующим понижением границы промерзания вода в полости замерзает, а пласт мерзлого грунта под опорой, увеличиваясь в объеме, продолжает подъем фундаментного столба (рис. 11, г).

Рис. 11

Следует обратить внимание на то, что этот процесс подъема опор фундамента имеет ежесуточный (многократный) характер, а выдавливание опор силами сцепления с мерзлым грунтом — сезонный (один раз за сезон).

При большой вертикальной нагрузке, приходящейся на столб, грунт под опорой, сильно уплотненный давлением сверху, становится слабопучинистым, да и вода из-под самой опоры в процессе оттаивания мерзлого грунта выжимается сквозь тонкую его структуру. Поднятия опоры в этом случае практически не происходит.

xn--80aagl1bzah.xn--p1ai

Устройство фундамента на пучинистых грунтах: выбор типа основания

При наступлении заморозков грунтовые воды подвергаются замерзанию и превращению в лед, плотность которого больше, чем у воды. Объем льда, соответственно, больше, чем воды, поэтому и объем грунта вместе со льдом становится больше. Эту особенность всегда учитывают при строительстве фундамента. Пучинистый грунт увеличивается в своем объеме по причине морозного пучения. Он содержит три составляющих: глину, супеси и суглинки.

Схемы ленточных фундаментов.

Проведение исследования и анализа пучинистости грунта

Вернуться к оглавлению

Как определяют глубину промерзания грунта

Схема сборного столбчатого фундамента.

Пучинистость грунта является серьезным препятствием в процессе строительства любого вида фундамента. Это связано с тем, что глина содержит достаточное количество пор, что способствует тому, что вода удерживается в слоях глины. Поэтому содержание воды и глины в грунте определяет степень его пучинистости.

Степень морозной пучинистости — это величина, которая определяется как отношение изменения величины объема грунта при его промерзании в абсолютном выражении к размеру высоты грунта до его замерзания.

Определение склонности грунта к морозному пучению связано с показателем, характеризующим увеличение грунта на 1 см и больше на глубину 1 м в процессе промерзания грунта. Пучинистые грунты имеют показатель степени морозной пучинистости, равный 0,01.

Вернуться к оглавлению

Какие грунты можно отнести к пучинистым?

Схема установки столбчатого набивного фундамента.

Степень пучинистости грунта определяют его составом, уровнем пористости, наличием грунтовых вод. К пучинистым грунтам можно отнести пылеватые и мелкие пески, глинистые грунты. Непучинистыми являются крупнозернистые и гравийные песчаные грунты. Объясняются эти различия следующими особенностями грунтов:

• грунт удерживает воду как губка, что связано с капиллярным эффектом прохождения воды через глины или мелкие пески от уровня грунтовой воды на определенную высоту до поверхности земли. Находящиеся на поверхности пылевые частицы испытывают силы смачивания водой;

Крупнозернистые пески не испытывают воздействия этих сил, а увлажнение грунта происходит на уровне, где проходят грунтовые воды. Чем более тонкую структуру имеет грунт, тем выше происходит подъем влаги. Степень пучинистости при этом является более высокой, чем у грунтов с более крупной структурой. Смесь глины или пылеватого песка, а также гравия или крупного песка является пучинистым грунтом.

• если учитывать, что промерзание грунта должно происходить сверху вниз, то отмечается определенная скорость опускания границы между уровнем влажного и мерзлого грунта. Это зависит от погодных условий. Увеличенная в объеме влага, которая превратилась в лед, вытесняется сама собой в более низкие слои грунта, проникая через его структуру. Величина показателя степени пучинистости при этом зависит и от скорости просачивания выдавливаемой сверху влаги сквозь структуру грунта. Если она успевает просачиваться, а не замерзнуть в грунте, то он не является пучинистым.

Вернуться к оглавлению

Как правильно сделать анализ пучинистости грунта для устройства фундамента

Первый этап возведения фундамента на грунтах, имеющих определенную степень пучинистости, связан с проведением анализа величины этого показателя.

При этом важно оценить свойства грунта на его глубине. Анализ позволяет оценить степень подвижности грунта в условиях его пучения при заморозках.

Схема закладки фундамента в пучинистом грунте.

Предварительно ведут разработку скважины, чтобы осуществить подбор грунта, который залегает на разной глубине. В результате требуется определить степень его пучинистости. Только после этого начинают выполнять разметку фундамента.

Если остановиться подробнее на этапах проведения данного анализа, то можно выделить следующие этапы выполнения работ:

1. Осуществление подбора грунта в пробуренной скважине, глубина которой больше на 50-70 см от уровня глубины промерзания грунта. За счет этого будет дана более точная оценка степени пучинистости.
2. Определить тип почвы, объем глины, содержащийся в почвах.
3. Содержание в грунте почвенного и насыпного слоя, который не является подходящим для возведения фундамента, предварительно удаляют, оставляя только глинистые слои. Им присуща наибольшая несущая способность.
4. Следует учесть равномерность вспучивания грунта по всей площади конструкции при проектировании. Нормальной опорой для фундамента будут считаться только те слои грунта, которые обладают наибольшей несущей способностью, связанной с их низкой степенью пучинистости.
5. Отмерзающий грунт способен опустить фундамент вместе с постройкой, в зимний же период конструкция основания постройки будет снова подниматься. Если ниже глубины промерзания залегают среднепористые или крупнопористые слои, то они будут представлять собой наиболее подходящую опору для фундамента.
6. Перед укладкой фундамента на пучинистый грунт его верхний слой лучше заменить песком и гравием, утрамбованными перед укладкой конструкции основания строительного сооружения.
7. Необходимо отметить уровень грунтовых вод перед тем, как производить укладку фундамента. При их высоком расположении устраивают дренажные системы.
8. После того как проведен анализ пучинистости грунта, принимаются меры, позволяющие обеспечить долговечность фундамента.

Вернуться к оглавлению

Какие меры принимаются против пучинистости грунта

Схема деформации фундамента при пучении грунта.

Чтобы строение не было поднято в результате пучения грунта, что может привести к деформации фундамента, необходимо произвести следующие виды работ:

1. Необходимо вырыть котлован, удалив из него часть грунта, которая может подвергаться пучению, заменив проблемный слой гравелистым или крупным песком. Полученный при этом слой требуется тщательно утрамбовать. Поскольку такому грунту присуща высокая несущая способность, то на нем можно возводить любые типы фундамента.
2. Уровень укладки фундамента должен быть более низким, чем глубина промерзания. Это сделает основание сооружения или здания более устойчивым. Воздействие сил пучения в данном случае будет проявляться только в отношении боковой поверхности.
3. Чтобы уменьшить влияние сил пучения, используют слой теплоизолятора, укладываемого на слой грунта. При этом можно возводить мелкозаглубленный фундамент, используя слой утеплителя толщиной, которая будет зависеть от расположения участка строительства.
4. Пучение грунта может быть исключено при устройстве дренажной системы, которая позволяет производить отведение воды на строительном участке. Специально вырытая канава и фундамент должны иметь равные размеры. В канаву необходимо заложить перфорированную трубу под уклоном небольшого размера. Чтобы завернуть трубу для изоляции, используют фильтрующую ткань. Канаву с трубой необходимо засыпать гравием, можно воспользоваться и крупнозернистым песком.
5. Следует заранее подготовить на строительном участке специальный дренажный колодец, имеющий отверстие, чтобы в него могла стекать вода. Участок, где будет располагаться колодец, должен быть достаточно низким. С этой целью необходимо устроить отмостку и предусмотреть ливневую канализацию.
6. Необходимо правильно обустроить забирку, то есть элемент столбчато-ленточного фундамента, используемый вместо цоколя.

Одной из характерных особенностей пучинистого грунта является способность к быстрому промерзанию и быстрому оттаиванию. Грунт будет оказывать деформирующее воздействие на основание, нарушая целостность фундамента. Лучше всего спроектировать фундамент, включающий арматурный каркас, что придаст конструкции особую жесткость.

Вернуться к оглавлению

Какой тип фундамента использовать в зависимости от анализа грунта

Схема монолитного фундамента.

Устройство фундамента того или иного вида производят в зависимости от уровня глубины промерзания грунта, который может подвергаться различной степени пучения. Возведение ленточного фундамента нельзя производить на грунтах, которые могут подвергаться сильному пучению.

В процессе проведения инженерно-геологических исследований должны учитываться следующие важные моменты, которые связаны со следующими процессами:

1. Определение показателя промерзания грунтов;
2. Оценка показателя уровня нагрузки здания или сооружения на фундамент.
3. Определение вида грунта.
4. Установка срока эксплуатации постройки.
5. Выявление уровня залегания грунтовых вод.
6. Исследование возможностей обустройства дренажной системы.
7. Подготовка всех необходимых инструментов и материалов для строительства.

Схема столбчатого фундамента.

Уровень качества строительства определяет срок эксплуатации фундамента, поэтому необходимо ответственно и грамотно подходить к проблеме выбора типа фундамента. Неправильный выбор может оказаться причиной лишнего расходования денежных средств, возможно, в больших объемах. Этап проектирования должен быть основательно продуман.

Определившись с участком для строительства, составляют план, который будет зависеть от назначения будущей постройки. Необходимо выявить наличие подземных коммуникаций на участке под строительство. Устройство жесткой конструкции фундамента позволит перераспределять нагрузки, оказываемые со стороны грунта, а также деформации несущих стен фундамента, как можно равномернее.

Легкие постройки из бруса требуют укладки мелкозаглубленного фундамента. Тяжелые здания, которые имеют несколько этажей, должны строиться на заглубленных фундаментах. Большое внимание при выборе фундамента уделяют уровню залегания грунтовых вод.

Устройство фундамента мелкозаглубленного типа на пучинистом грунте возможно в том случае, если нельзя проложить дренажную систему для отвода воды, уровень залегания которой достаточно высокий. Если уровень низкий, то можно производить обустройство любого вида фундамента: плитного, ленточного, свайного и т.д. В процессе индивидуального строительства лучше всего укладывать ленточный фундамент.

Вернуться к оглавлению

Как правильно возводить фундамент на пучинистых грунтах

Вернуться к оглавлению

Составляющие конструкции фундамента

Схема армирования углов ленточного фундамента.

При проведении инженерно-геологических работ на участке не следует экономить на исследованиях. Это поможет не тратить лишние силы и средства при строительстве более заглубленных фундаментов. Выбору типа фундамента следует уделить особое внимание. Только тогда опора здания или сооружения будет максимально прочной и устойчивой.

Фундамент не считается подземной частью здания, так как он находится не только под землей, но частично над поверхностью земли. Конструкция опоры здания должна передавать всю нагрузку строения на грунт. В первую очередь внимание уделяют устройству подземной части конструкции.

При строительстве фундамента следует помнить, что его качество определяется спустя некоторое время после возведения опоры. Самое главное — это точное проведение всех расчетов при проектировании опоры здания. Деформации, вызываемые неправильным устройством фундамента, могут быть следующими:

1. Температурные, связанные с перепадами температуры.
2. Осадочные, связанные со смещением грунта в результате движения на определенной глубине грунтовой воды.
3. Усадочные, происходящие из-за потерь влаги, исчезающей из тех материалов, которые входят в состав опоры.

При устройстве фундамента учитывают основные элементы, из которых состоит опора здания или сооружения:

1. Подошву, представляющую собой горизонтальную плоскость, которая является нижней поверхностью фундамента.
2. Боковые поверхности, представляющие собой внутренние и наружные вертикальные плоскости.
3. Цоколь, находящийся над землей, высота которого может составлять от 30 см.
4. Слой гидроизоляции, который представляет собой конструктивную прослойку, укладываемую в горизонтальном или вертикальном положении.

Несущим является верхний слой, а другие слои грунта под фундаментом называются подстилающими. Расстояние между поверхностью земли и подошвой называют глубиной заложения фундамента. Границу, проходящую между опорой здания и наземной частью, называют обрезом. При строительстве фундамента учитывают длину и ширину подошвы и обреза.

Вернуться к оглавлению

Последовательность выполнения работ при укладке ленточного фундамента

Вернуться к оглавлению

Выбор типа фундамента для строительства на пучинистых грунтах

Схема взаимодействия правильно устроенных фундаментов с пучинистыми грунтами.

Если анализ грунта выявил, что степень показателя пучинистости грунта средняя или выше, то можно начинать строить мелкозаглубленный ленточный фундамент. При этом могут возникнуть риски деформации конструкции опоры, поэтому несущая нагрузка стен здания на фундамент должна быть рассчитана заранее. Если запроектировано строительство малоэтажного здания, то ленточный фундамент может иметь ширину, равную 40 см. Предварительно необходимо провести внешнюю и внутреннюю разметку.

При строительстве фундамента на пучинистых грунтах не стоит останавливаться только на ленточном фундаменте. Самым важным является то, чтобы фундамент был выполнен правильно. Можно запроектировать заглубленный фундамент. В процессе его эксплуатации он не будет подвергаться различным деформациям.

Затраты на строительство фундамента могут быть разными, начиная от совсем незначительных расходов, кончая крупными. К заглубленным фундаментам относятся не только ленточные опорные конструкции домов, но и столбчатые и столбчато-ленточные. Если разработан проект дома с подвалом, то его фундамент тоже относится к заглубленным типам.

Все предусмотренные в проекте фундамента размеры должны быть перенесены в ходе разметки периметра будущей опоры здания. В каждый угол периметра необходимо забить колышки, через которые натягивают шнурок или леску. Внутренняя разметка связана с определенным отступом, который будет равняться ширине фундамента.

Дальнейшее строительство ленточного фундамента не представляет особой сложности, так как данный вид опоры здания имеет достаточно простую конструкцию. Наличие мастерства и знаний по строительству ленточных фундаментов позволит все работы выполнить за месяц.

Укладывают мелкозаглубленный ленточный фундамент на глубину, равную не менее 40 см. С целью начала обустройства фундамента прорывают траншею, которая должна иметь основание с ровной поверхностью. Затем в ней тщательно утрамбовывают грунт и укладывают щебень или гравий слоями.

Вернуться к оглавлению

Правила устройства фундамента

Схема взаимодействия фундамента с пучинистым грунтом.

Все работы, связанные со строительством ленточного фундамента, должны производиться при наличии таких материалов и инструментов, как:

1. Крепеж.
2. Бетон.
3. Арматура.
4. Доски для опалубки.
5. Бетономешалка.
6. Щебень или гравий.
7. Стальная проволока.
8. Мембрана (если есть необходимость).

Чтобы правильно осуществить работы по созданию ленточного фундамента, следует соблюдать определенные правила:

1. Если применяют тощий бетон, то фундамент возводят только спустя 1 неделю после его заливки, когда бетон уже наберет необходимый уровень прочности. Размер тощего бетона может составлять от 5 до 10 см, а его прочность в зависимости от погодных условий способна достигать 50%.
2. Низкомарочный тощий бетон позволяет провести бетонную подготовку, получив ровную и гладкую поверхность. Далее производят гидроизоляцию конструкции. При достаточно низком уровне грунтовых вод можно применять противокапиллярный вид гидроизоляции.
3. Чтобы обеспечить более надежное отвердение бетонной заливки, можно использовать профилированную мембрану, которая будет являться препятствием для стекания цементного молока, которое используется в процессе заливки бетонной смеси в слой грунта. Препятствием образованию трещин в фундаменте является шипованная поверхность мембраны.

Замена бетонной подготовки шипованной мембраной позволит сократить все расходы на материалы. Сроки выполнения работ будут ускорены, как и возможность возведения фундамента после затвердевания бетона. Если строительство будет сопровождаться благоприятными погодными условиями, то среди наиболее подходящих смесей выбирают марку бетона М200. Чем выше марка, тем при более холодных погодных условиях можно вести строительство.

Для улучшения качества бетонной смеси в нее можно добавить специальные добавки. Их доля не должна быть больше 1-2% в объеме бетонной смеси. Они должны обеспечивать повышенную пластификацию и морозостойкость бетонной смеси.

Вернуться к оглавлению

Выполнение работ по созданию ленточного фундамента

Закладка ленточного фундамента на глубину промерзания используется в основном при строительстве домов, этажность которых более двух, то есть является повышенной. Возведение данного типа фундамента в индивидуальном строительстве связано с повышенными расходами. Поэтому высокая себестоимость работ не позволяет использовать этот тип опор для частных домов.

Изображение 1. «Индустриальные» варианты фундамента.

Фундаменты ленточного типа делятся на сборные и монолитные. Поперечное сечение фундаментов должно иметь ступенчатую, трапециевидную или прямоугольную форму. Заглубленный ленточный фундамент в отличие от мелкозаглубленного не должен иметь под лентой основание, включающее песчаную подушку или грунтовую подсыпку. Опора заглубленного фундамента должна представлять собой грунтовую структуру, состояние которой не является чрезмерно увлажненным.

Индустриальное строительство связано с устройством фундамента ленточного типа, при возведении которого применяются фундаментные стеновые блоки (ФБС), укладываемые на блок-подушки, как показано на схеме (ИЗОБРАЖЕНИЕ 1).

Если при закладке используют железобетонные блоки, то при укладке кладочного раствора в горизонтальный слой обязательно закладывается арматурный каркас. Его вяжут прямо в съемной опалубке с помощью вязальной стальной проволоки. Опытные строители советуют всегда применять опалубку при возведении опоры дома, а не отливать заглубленный или мелкозаглубленный фундамент непосредственно в грунт. Возможен монтаж каркаса с помощью сварочного аппарата.

На ровную боковую поверхность наносят гидроизолирующее покрытие, уменьшающее воздействие сил бокового сцепления с промерзшим грунтом. Это позволяет исключить увлажняющее воздействие на фундамент паводковых или грунтовых вод.

Вернуться к оглавлению

Выполнение работ по строительству столбчатого фундамента

Изображение 2. Особенности столбчатого фундамента.

Использование столбчатого фундамента получило широкое распространение в индивидуальном строительстве, что связано с простотой и доступностью данного вида опорной конструкции. Этот вид опор идеально подходит для устройства легких заборов, веранд и щитовых домов, а также крылец, террас, каменных ограждений.

Недостаточно большая площадь опоры не позволяет возводить столбчатые фундаменты для тяжелых каменных домов. Вместе с тем должен быть найден правильный баланс, уравновешивающий несущую способность опор, вес строения и силы выталкивания, возникающие в результате сцепления опоры с мерзлым грунтом.

Столбчатый фундамент возводится с использованием набивных свай и заливки бетонного раствора в скважину. Предварительно пробуривают скважину, учитывая глубину промерзания грунта и залегания грунтовых вод, а затем проводят устройство набивной сваи. Площадь нижней части опоры или диаметр скважины определяют несущую способность сваи.

Если нижняя часть набивной сваи не покрывается гидроизоляцией, то происходит просачивание цементного молока в грунт, что должно повысить несущую способность грунта, как показано на схеме (ИЗОБРАЖЕНИЕ 2).

Вернуться к оглавлению

Выполнение работ по созданию столбчато-ленточного фундамента

Столбчато-ленточный вид фундамента возводится аналогично столбчатому типу. При этом опоры объединяются лентой-ростверком в общую конструкцию, как показано на схеме (ИЗОБРАЖЕНИЕ 3). При возведении столбчатого фундамента опоры объединяют за счет нижней части строения. В целом между данными видами фундаментов нет особой разницы.

Ленту-ростверк создают для выполнения следующих задач:

1. Обеспечить связку опор в особо жесткую конструкцию в процессе строительства дома, который будет иметь нежесткие стены из бруса, бревна или щита.
2. Закрыть подпол дома надежной жесткой конструкцией, которая не только устойчива к влажности, но и к загрязнениям, а именно создать забирку.
3. Подготовить поверхность с целью укладки стен из пеноблока, кирпича, стенового блока и т.п.

Необходимо соблюдение воздушного зазора при строительстве между лентой и грунтом, равного 10-15 см, который должен компенсировать пучинистые деформации грунта. Если воздушный зазор засыпать песком, думая, что песчаный грунт не является пучинистым, то в результате лента-ростверк будет оторвана от опоры либо поднята вместе с ней при морозном вспучивании грунта. Поэтому опытные строители не рекомендуют это делать, так как фундамент будет незаглубленным. Следует заранее определить необходимый вид фундамента: столбчатый или незаглубленный.

moifundament.ru

Как своими силами определить пучинистость грунта

Явления пучинистости грунта – очень опасные для фундаментов малоэтажных зданий процессы. Возникают они во влажных и влагонасыщенных пылеватых, мелкопесчаных и глинистых грунтах (глинах, суглинках, супесях) при их сезонном промерзании. Насыщенная водой масса при замерзании увеличивается. Это увеличение грунта называют морозным пучением грунта.

В глинах или мелких песках вода, из-за капиллярного эффекта, поднимается от уровня залегания грунтовых вод.

Поднятие воды достигает:

• в песках пылеватых – 0,51,1м;
• в супесях – 11,8м;
• в суглинках – 45,5м.

В крупнозернистых песках, гальке, щебне, гравии капиллярный эффект отсутствует, т.е. вода не поднимается, а грунт остаётся влажным строго на уровне грунтовых вод. Такие грунты считаются непучинистыми.

По степени пучинистости грунты делятся на:

• слабопучинистые – пучение около 4%;
• среднепучинистые – пучение около 8%;
• сильнопучинистые – пучение около 12%.

Так, при глубине промерзания 1,3м для сильнопучинистого грунта пучение составит: 1,3х12/100=0,16м, т.е. 16см. Пучинистость грунта зависит как от его состава, так и от уровня подземных вод.

Для того, чтобы определить на участке строительства уровень грунтовых вод (УГВ), необходимо откопать шурф глубиной до 2м. Если, со временем, вода в шурфе отсутствует, то садовым буром бурят скважину ещё на 1,5м. Если вода в скважине появилась, замеряют обычной планкой расстояние от поверхности грунта до УГВ.

Зная тип грунта (который также определяется визуально) и УГВ, можно определить степень пучинистости любого грунта.

Итак, слабопучинистыми грунтами являются грунты, если УГВ находится ниже расчётной глубины сезонного промерзания:

• для пылеватых песков – на 0,5м и менее;
• для супесей — на 1,0м и менее;
• для суглинков – на 1,5м и менее;
• для глин — на 2,0м и менее.

Среднепучинистыми грунтами являются грунты, если УГВ находится ниже расчётной глубины сезонного промерзания:

• для супесей — на 0,5м и менее;
• для суглинков – на 1,0м и менее;
• для глин – на 1,5м и менее.

Сильнопучинистыми грунтами являются грунты, если УГВ находится ниже расчётной глубины сезонного промерзания:

• для супесей – на 0,3м и менее;
• для суглинков – на 0,7м и менее;
• для глин – на 1,0м и менее.

Следует обратить внимание, что смесь гравия или крупного песка с глиной или пылеватым песком будет в полной мере относиться к пучинистым грунтам.

---

Похожие материалы:

Новые материалы:

Предыдущие материалы:

---

kosour.ru