Малозаглубленные фундаменты на пучинистых грунтах: Малозаглубленные фундаменты на пучинистых грунтах

Содержание

Малозаглубленные фундаменты на пучинистых грунтах

Пучинистые грунты, способные расширяться и увеличиваться в объеме при зимнем промерзании, широко распространены на территории России. Это свойство грунтов негативно отражается на состоянии фундаментов зданий. Вспучивание основания, обычно происходящее неравномерно, буквально выдавливает фундаменты на поверхность, вызывая недопустимые деформации и приводя к образованию трещин и других дефектов в конструкциях. Часто негативное воздействие сил морозного пучения не удается нейтрализовать путем заглубления подошвы фундамента на глубину, превышающую глубину промерзания грунта зимой, так как силы пучения действуют и на боковые поверхности фундаментов. В этих случаях проблему может решить устройство так называемых малозаглубленных фундаментов.

Малозаглубленный фундамент – ленточный или плитный – закладывается на глубину 200—400 мм от планировочной отметки, или даже прямо на поверхность грунта. Этим практически исключается воздействие сил пучения на боковые поверхности.

Кроме того под подошвой фундамента устраиваются противопучинные подушки из смеси гравия и песка толщиной около 400 мм, которые воспринимают и нивелируют деформационные силы, воздействующие на подошву. Помимо этого, для предотвращения промерзания грунта под фундаментом, по периметру здания укладывают слой утеплителя из экструдированного пенополистирола примерно на ширину отмостки. Точные габариты фундаментов, глубина заложения. Толщина противопучинной подушки, ширина утепления определяются расчетом при проектировании в зависимости от условий конкретного участка строительства.

Применение малозаглубленного морозозащищенного фундамента на основании, сложенном из пучинистых грунтов, позволяет уменьшить трудозатраты, расход материалов и, соответственно, стоимость практически наполовину по сравнению с затратами на сооружение обычных заглубленными фундаментов.

Мелкозаглубленный фундамент на пучинистом грунте

Содержание:

Пучинистый грунт: особенности и выбор фундамента
Преимущества мелкозаглубленных ленточных оснований и их недостатки
Конструкция мелкозаглубленных оснований и их обустройство
Цена устройства мелкозаглубленного фундамента на пучинистых грунтах

В России широко распространены грунты с высоким содержанием в их составе глины. Для строящихся на такой почве зданий только мелкозаглубленный ленточный фундамент на пучинистых грунтах станет прочным основанием, игнорирующим увеличение объёма промерзающего грунта. Особенно он актуален в районах с холодными зимами и высоким уровнем влагонасыщения грунта. Единственный способ противостоять его вспучиванию – правильно заложить основание здания, способное сопротивляться процессам пучения в зимнее время.

Пучинистый грунт: особенности и выбор фундамента

В своём большинстве глинистые почвы (суглинки, супеси) пучинистые. Они отличаются высоким содержанием влаги, замерзание которой приводит к расширению («вспучиванию») грунтов и поднятию возведённых над ними зданий. В летний период превращение льда в воду приводит к оседанию несущих конструкций, причём тяжёлые постройки могут от таких коварных процессов полностью разрушиться.

Выходов из этой ситуации несколько:

Заложить основание здания ниже уровня промерзания грунта.
Заменить грунт под основанием и вокруг его на непучинистый.
Утеплить фундамент (пенопластом и т.п.).
Построить качественный дренаж.

Однако, заложив фундамент на большую глубину, нельзя быть уверенным в его стойкости. Морозное пучение воздействует на основание по-разному. И хотя воздействие на подошву станет минимальным, всё же сохраняется боковое давление (до 5т/м

2).

Обмерзание стенок способствует сильному контакту с землёй, сезонное перемещение которой сказывается на состоянии фундамента. Для тяжёлых домов это малозаметно, а вот у лёгких конструкций такие негативные явления видны.

Остальные способы противодействия сложным грунтам являются или достаточно трудоёмкими, или неэффективными.

Выполняя проектирование и выбирая тип фундаментов зданий на пучинистых почвах, необходимо провести на месте из строительства геолого-геодезические изыскания. Их результатом будет информация о глубине промерзания грунта, его виде (составе), а также уровне грунтовых вод.

Применение в такой почве мощных ленточных фундаментов глубокого заложения в индивидуальном или дачном строительстве нерационально. Небольшая нагрузка от зданий позволяет использовать для этих целей мелкозаглубленный фундамент на пучинистом грунте (мелкого заложения).

Преимущества мелкозаглубленных ленточных оснований и их недостатки

В большинстве районов России время проведения строительных работ ограничено погодными условиями – не более 5-7 месяцев. При строительстве оснований с мелким заглублением многих застройщиков привлекают небольшие сроки их возведения, так как нет необходимости в привлечении тяжёлой инженерной техники. Кроме этого достоинства, ленточный фундамент на пучинистых грунтах имеет ещё ряд других:

Экономный расход стройматериалов и простота исполнения.
Достаточная прочность и долговечность конструкции (при правильном её расчёте).
Возможность сделать работы самостоятельно.

Есть и существенный недостаток этих конструкций – фундаменты мелкого заложения на пучинистых грунтах не могут использоваться в многоэтажном строительстве.

Конструкция мелкозаглубленных оснований и их обустройство

Такие фундаменты могут быть выполнены из бетонных блоков, плит, кирпича, а также в виде монолитной бетонной ленты.

Бетонные малозаглубленные фундаменты на пучинистых грунтах – самые распространённые через простоту и удобство изготовления.

Армированную металлическими элементами монолитную бетонную ленту закладывают по периметру строения, а также под его несущими стенами. Глубина заложения «ленты» должна гарантировать отсутствие сил, действующих со стороны вспучиваемого грунта на основание фундамента и его стенки.

Создание малозаглубленного основания дома – это сложный технологический процесс. Специалисты компании «РадоСваи» профессионально выполняют все работы по его строительству, от геодезического исследования почвы под будущим фундаментом и заканчивая его бетонированием. Мы предлагаем свои услуги, но при наличии строительных знаний и навыков такие работы можно выполнить самостоятельно.

Выполняя мелкозаглубленный фундамент на пучинистом грунте своими руками, необходимо помнить – сначала надо создать проект основания.

Перед началом её строительства проводят подготовительные работы, которые заключаются в очистке участка и его выравнивания. Завозятся необходимое оборудование и стройматериалы (арматура, бетон (цемент), доски, гидроизоляция). В последующем процесс создания фундаментной конструкции будет состоять из нескольких этапов.

Разметка

Используют шнур, небольшие колышки и рулетку. Замеры и установку колышек (маяков) делают с учётом, что ширина фундамента должна быть большей на 20см ширины возводимых стен. Правильность разметки периметра проверяют сравниванием диагоналей прямоугольника.

Земляные работы

Выкапывается траншея (котлован) с вертикальными стенами и оптимальной глубиной 60см. Откосы траншеи закладываются гидроизоляцией (плёнка ПВХ, рубероид).

Обустройство опалубочной конструкции и подушки

На дно траншеи укладывается и трамбуется строительная подушка, состоящая из крупного речного песка и гравия. Слои этих материалов периодически поливают водой. Толщина подушки составляет 30-50см. Она учитывается при проведении земляных работ.

Пористую подушку специалисты рекомендуют изолировать от бетона гидроизоляцией (плёнкой).

Затем собирается опалубка из досок или других подобных материалов, высота которых над уровнем грунта должна составлять 20-30см. Сбитые из досок щиты соединяют горизонтальными поперечинами и подпирают снаружи.

Армирование

Из металлических прутьев с ребристой поверхностью диаметром 12мм и более создаётся армокаркас. Он состоит из двух горизонтальных поясов и связанных с ними (через каждые 50-70см) вертикальных прутьев. Каркас укладывают в опалубку на расстоянии 5см от ближайшей поверхности. Сборка армирующего каркаса при помощи сварки запрещена, для этого используют вязальную проволоку.

Армирование будет выполнено правильно, если залить на дно траншеи стартовый слой бетона (до 30% общего объёма).

При самостоятельном выполнении работ необходимо обязательно приобрести (взять в аренду) бетономешалку.

Бетонирование

Для этого используют качественную бетонную смесь марки не менее М300.

Полученный промышленным способом бетон заливают в один приём. При самостоятельном изготовлении бетонной смеси технология заливания требует выполнять её в несколько этапов, после застывания предыдущих слоёв. При этом по очереди заливать участки ленточного фундамента нельзя – чревато низкой прочностью шовных участков.

Строительные правила предписывают финишное выравнивание последнего слоя бетона выполнять подсыпкой сухого цемента. Тем самым ускоряется схватывание бетона и исключается появление трещин на поверхности.

Процесс «созревания» фундамента разный для различных типов возводимых строений. Так, установку лёгких конструкций можно выполнять уже через две недели после заливки бетоном, для кирпичных же сооружений – на ранее чем через 28-30 дней.

Цена устройства мелкозаглубленного фундамента на пучинистых грунтах

Как правило, расходы на строительство этого ленточного основания состоят из таких статей:

Стоимость используемых материалов;
Работы по подготовке участка и его планировке;
Земляные работы;
Установка опалубки;
Создание армкаркаса;
Заливка опалубки бетоном.

При ограниченных средствах на строительство застройщики закупают дешёвые материалы и оптовыми партиями. «Экономить ли на строительстве фундамента?» — вопрос сугубо индивидуален. Мнение специалистов – на основе здания экономить категорически нельзя.

Расширяющийся грунт: проблемы с фундаментом — Mintek Resources

Каковы признаки расширения и усадки грунта?

Трещины являются явным признаком наличия экспансивной почвы. Экспансивные почвы могут настолько сильно сжиматься после набухания, что после высыхания и сжатия могут образовываться глубокие широкие трещины. Асфальтовые и бетонные дороги, площадки или подъездные пути будут трескаться и смещаться при расширении и сжатии. Здания, которые были построены на обширных грунтах без обширного армирования, могут иметь трещины в фундаменте, стенах, полах или потолках. Двери и окна могут не функционировать так, как когда-то, а трубы печи или водопровода могут даже погнуться в результате расширения и сжатия почвы. Провисшая или неровная крыша также может быть результатом расширения и усадки грунта.

Какие существуют строительные решения с расширяющимся грунтом?

Поскольку экспансивные почвы присутствуют во всех 50 штатах, невозможно просто избежать экспансивных почв. Хотя операции по выемке и засыпке очень дороги, существуют и другие решения, которые были разработаны и протестированы с течением времени для обработки обширных почв. Фундаменты могут быть построены с обширным армированием, которое может противостоять силе, создаваемой расширяющимися грунтами. Обработка мелкозернистых почв реагентом на основе кальция, таким как известь, может модифицировать глинистую часть почвы и уменьшить вероятность усадки/набухания. Водонепроницаемые барьеры, надлежащее выравнивание поверхности и другие средства управления потоком воды, такие как водосточные желоба и французские водостоки, могут использоваться для контроля проникновения воды.

Расширяется ли почва при намокании?

Не все почвы расширяются во влажном состоянии, но ряд мелкозернистых глинистых минералов обладают свойствами расширения. Количество расширяющихся минералов, таких как монтмориллонит, вермикулит и некоторые сульфатные соли, также влияет на степень расширения почвы. Чем больше этих минералов присутствует, тем больше вероятность расширения при попадании влаги.

Как определить обширный грунт?

Легко увидеть контрольные признаки экспансивной почвы, трещин в сухой почве, вокруг домов или на определенных строительных площадках. В большей части мира есть хотя бы некоторые документы об обширных почвах. Однако такой крупномасштабный вид не очень полезен для отдельных строительных проектов. Для выявления потенциальных проблемных областей необходимо дополнительное региональное картирование наряду с тестированием на конкретных участках. Таким образом, их можно должным образом обработать, чтобы создать структурно стабильную основу для строительных работ. Лабораторные испытания важны для определения типа почвы и содержания глины. Как правило, чем больше содержание глины, тем больше потенциал расширения. Анализ размера частиц является важной ранней оценкой в процессе классификации почвы. Другие ключевые факторы включают начальное содержание воды, коэффициент пустотности, индекс пластичности и плотность.

Каковы проблемы с экспансивными почвами?

Как следует из названия, экспансивные почвы… экспансивны. Некоторые почвы могут поглощать большое количество воды, что приводит к увеличению объема и набуханию. С другой стороны, при высыхании экспансивных почв они уменьшаются в объеме и сморщиваются. Ранее расширенные почвы, которые с тех пор сжались, содержат трещины или пустоты, оставшиеся после потери влаги. И усадка, и набухание являются структурно нестабильными характеристиками почвы. Результатом расширения грунта может быть оседание, растрескивание, наклон или отклонение фундамента, смещение кирпичей, растрескивание асфальта или бетонных дорог, подъездных путей и тротуаров или трещины в полах, стенах или потолках. При обработке грунтов реагентом на основе извести снижается вероятность цикла усадки/набухания, что продлевает срок службы дорожного покрытия или строительной конструкции.

Все ли глины расширяются?

Хотя многие типы глин расширяются при контакте с водой, не все расширяются. Каолинит считается чистой глиной, потому что его состав довольно однороден. На самом деле он широко используется для производства бумаги и является основным компонентом фарфора. Иллит также представляет собой нерасширяющуюся глину, которая часто используется в керамике. Химический состав его внутренних слоев препятствует проникновению воды в его структуру. Другим примером ненабухающего глинистого минерала является хлорит. Название хлорита происходит от греческого слова, обозначающего зеленый цвет, его типичный цвет.

Экспансивная глина и фундаменты — инженеры MLAW

Эта тема привлекала внимание многих источников в течение многих лет, но, тем не менее, остается актуальной темой в отношении проектирования и строительства малонагруженных неглубоких фундаментов в Центральном Техасе. Основной проблемой при проектировании этих фундаментов является набухание или расширение глины. Неглубокий фундамент обычно находится под жилым домом или коммерческой структурой малого и среднего размера. Эти конструкции обычно оказывают нагрузку на поверхность земли от 150 до 450 фунтов на квадратный фут. Это очень легкая нагрузка с геотехнической и инженерной точек зрения. Такие нагрузки почти не ограничивают расширяющуюся активность глины, в то время как более сильно нагруженный фундамент имеет тенденцию сдерживать набухающие движения. Такие движения обычно неравномерны и могут привести к повреждению конструкции. Некоторые типы конструкций с составными фундаментами с глубокими опорами и плитами, опирающимися на грунт, также могут быть серьезно повреждены экспансивными глинами.

Расширяющиеся глины расширяются или, точнее, реакционноспособны, когда их объем изменяется по отношению к изменению содержания влаги. Объем плотной глины обычно увеличивается, вызывая набухание, когда увеличивается содержание влаги, и уменьшается, вызывая усадку, когда содержание воды снижается. Изменение содержания воды почти не связано со структурными нагрузками этих типов фундаментов, а вместо этого связано с факторами окружающей среды или искусственными факторами. Любой фактор, вызывающий изменение существующего содержания воды в глинистых почвах, увеличение или уменьшение, вызовет соответствующее изменение объема этих почв.

Примеры факторов окружающей среды включают влажную и сухую погоду, проливные дожди или отсутствие дождя. Это могут быть краткосрочные или долгосрочные циклы. Влага пытается проникнуть под фундаментную плиту снаружи в сырую погоду, и фронт увлажнения медленно продвигается под фундаментом внутрь. Смоченная часть расширяется, тогда как еще не влажная часть не расширяется, вызывая неравномерную поддержку под фундаментом. Точно так же в сухую погоду, при условии, что весь грунт под плитой имеет однородную влажность, края могут высохнуть, что приведет к потере поддержки края из-за усадки.

Другие факторы окружающей среды могут включать в себя корни деревьев, проходящие под фундаментом, впитывающие влагу и вызывающие в результате явление усадки. В какой-то мере играет роль изменение температуры и прекращение нормального капиллярного подъема влаги и испарения с поверхности.\

Типичным примером искусственно созданного водного режима является протекающая водопроводная труба под фундаментом. Другие примеры включают стоячую воду, например, из-за чрезмерного полива соседней плиты для выращивания растений, или неблагоприятные уровни дренажа на поверхности, которые не позволяют быстро сбрасывать ливневые воды.

Когда дифференциальное изменение объема происходит под неглубоким основанием с опорой на грунт, условия крепления изменяются с однородных на неоднородные. Именно тогда жесткость элементов фундамента становится важной за счет перекрытия волн грунта соответствующей структурой. Функция любого фундамента состоит в том, чтобы оставаться достаточно ровным в условиях дифференциальной поддержки, чтобы не оказывать неблагоприятного воздействия на надстройку.

Для некоторых экспансивных глин дифференциальная опора может быть довольно тяжелой с неравномерным расширением от шести до восьми дюймов. Для таких грунтов необходимы очень жесткие и прочные плитные фундаменты с опорой на грунт. В экстремальных случаях и там, где диктуют уязвимость надстройки и некомпактная форма основания фундамента, может быть важно использовать систему несущих перекрытий с просверленными и расширенными сваями. Эта система требует поддержания полного пустого пространства под всеми балками и плитами фундамента и изоляции всех поддерживаемых грунтом элементов, таких как ступени, террасы, тротуары или плиты проезжей части. Вся конструкция пола держится на системе опор, которая установлена на такой глубине, которая будет оставаться стабильной даже при перемещении поверхностного грунта. Также необходимо соответствующее армирование таких опор. Эти фундаменты могут быть очень дорогими по сравнению с фундаментом, поддерживаемым грунтом. Стоимость может быть в три-четыре раза выше.

Методы прогнозирования и анализа дифференциальных перемещений экспансивных глинистых грунтов включают эмпирические методы или эмпирические методы, предсказания зависимости изменения давления от объема и недавно введенные методы изменения профиля всасывания грунта. В первую категорию эмпирических методов можно отнести прогнозы, основанные на «PI», например, используемые в отчете BRAB № 33. В этом методе используются пределы Аттерберга, в частности индекс пластичности, для оценки состояния опоры по отношению к климатическим условиям. Это условие поддержки, в свою очередь, определяет жесткость и прочность неглубокой плиты при проектировании конструкции. Первоначальная процедура BRAB #33 позволяет получить средневзвешенное значение PI с наибольшим весом, приходящимся на приповерхностные почвы. Это типичный метод, который в настоящее время используется для анализа грунтов при проектировании жилых перекрытий.

Во втором методе используются соотношения изменения давления и объема, полученные в результате лабораторных испытаний ненарушенных образцов. Затем этот метод определяет, каким может быть потенциальное расширение при определенных режимах давления в грунте и при условии, что для глинистых почв доступно неограниченное количество воды.

Родственным методом является так называемый «PVR» или метод потенциального вертикального подъема Департамента шоссейных дорог Техаса. Этот метод был разработан Честером Макдауэллом и другими 30-40 лет назад и сегодня широко используется геотехническим сообществом в качестве метода прогнозирования потенциальной зыби. Этот метод основан на пределах Аттерберга для прогнозирования набухания на основе обширной корреляции с испытаниями на набухание под давлением, проведенными в лаборатории. Метод PVR не всегда точно предсказывает (иногда завышая, а иногда занижая фактическую волну на целых 100%). Тем не менее, это широко используемый и удобный метод для прогнозирования и категоризации конкретного участка в отношении расширяющейся глинистой активности.

Третья вводимая в действие процедура – это оценка изменения профилей всасывания почвы. Этот метод можно использовать либо для объяснения того, что произошло, либо для прогнозирования того, что может произойти в будущем при различных условиях дренажа, состояния корней деревьев, обычных засушливых или влажных условиях. В этом методе устанавливается профиль фактического всасывания грунта на разных уровнях под предлагаемым фундаментом или существующим фундаментом. Разрабатывается сценарий, который изменит этот профиль на разные уровни всасывания, и применяются формулы, которые будут производить прогнозируемое вертикальное движение, либо сжатие, либо набухание.

Эту процедуру сложно реализовать из-за необходимости получения значений всасывания грунта и параметров изменения объема посредством лабораторных испытаний. Было проведено достаточно исследований, чтобы продемонстрировать, какими могут быть равновесные значения для различных местностей. Эта процедура достаточно точно моделирует физические явления того, что на самом деле происходит под фундаментом, и учитывает все переменные. Трудность заключается в предоставлении фактических значений этих переменных в данной ситуации. Проблема на самом деле довольно сложная и включает анализ частично насыщенного потока, взаимодействующего со свойствами изменения объема почвы и водной матрицы.

Для тех, кто занимается математикой, всасывание почвы обычно выражается в pF, что является логарифмом водяного столба в сантиметрах, который может поддерживаться уровнем всасывания в почве.