Выбор и строительство фундамента на глинистой почве

Основой любого строения является фундамент, определяющий срок службы объекта строительства. Затраты на обустройство основания составляют третью часть от суммы общих сметных расходов и экономить на нем нецелесообразно. Далеко не всегда качественные строительные материалы гарантируют прочность. Немаловажное значение имеет поверхность, на которой осуществляется строительство. Фундамент на глинистой почве коренным образом отличается от заливки основания в черноземных районах.

Этапы работ

Следует помнить, что силы пучения велики и могут поднимать целые здания, поэтому строительство сооружений на пучинистых грунтах должно происходить только с принятием мер против пучения.

Рассмотрим способы противодействия пучинистым грунтам:

  1. Самым радикальным методом является замена пучинистого грунта на непучинистый. Для этого роют большой котлован, глубиной большей уровня промерзания. Пучинистый грунт убирают, а вместо него засыпают утрамбованный песок, являющийся замечательным основанием для фундамента, потому что песок имеет высокую несущую способность и не удерживает в себе влагу. Такой способ является наиболее надежным, но и подразумевает очень серьезные затраты, потому что включает большой объем земельных работ.
  2. Вторым способом противодействия пучинистости является строительство фундамента, закладываемого на глубину ниже промерзания грунта. В этом случае фундамент избавляется от воздействий пучинистости на основании фундамента. На стены же фундамента силы пучинистости по-прежнему будут воздействовать. Хотя данное воздействие и будет на порядок меньше, но и оно может вызвать существенные проблемы. При примерзании к стенам фундамента, грунт будет тащить его за собой вверх/вниз с силами, достигающими 5 тонн на 1 м2. Прикинем силу воздействия на дом 6 на 6 метров и с глубиной ленточного фундамента 1,5 метра. Таким образом площадь боковой поверхности составляет 36 м2. Силы воздействия пучинистого грунта могут достигать до 180 тонн, чего будет достаточно, чтобы поднять деревянный дом. Поэтому данный метод походит при строительстве тяжелых железобетонных и кирпичных домов.
  3. Третьим способом борьбы с пучинистыми грунтами является утепление. Данный способ наилучшим образом подходит для строительства легких малозаглубленных домов. Укладывая на грунт возле дома утеплитель, можно добиться, чтобы этот грунт никогда не замерзал. Ширина утеплителя в данном случае должна соответствовать глубине промерзания. Таким образом, если грунт промерзает на глубину 1,5 метра, то нужно укладывать утеплитель шириной также в 1,5 вокруг дома. Толщину утеплителя необходимо подбирать индивидуально.
  4. И еще одним способом строительства фундамента на пучинистых грунтах является отвод воды. Если не будет воды, значит, не будет и пучения. Для реализации отвода воды создают дренажную систему, а именно роют канаву в полуметре от фундамента, глубиной  равной уровню заложения фундамента. В эту канаву под небольшим углом укладывают перфорированную трубу, завернутую в фильтрующую ткань. После чего трубу засыпают гравием или крупным песком. Таким образом, вода, образующаяся в грунте, будет просачиваться в трубу через ее отверстия, и далее выводиться по трубе в более низкую область или специально приготовленный для этих целей колодец.

После реализации представленных здесь способов, фундамент будет служить вам верой и правдой долгие годы.

Ограждение на болотистой почве: что учесть

С наступлением зимних холодных дней перенасыщенная водой болотистая почва начинает застывать. По закону физики известно, что вода, превратившаяся в лед, приводит к расширению промерзшего грунта. Тогда любую опору, погруженную в землю, выталкивает сила застывшего грунта. Весной, когда земля оттаивает, поднятые пучением столбы начинает водить, и они не всегда возвращаются обратно на свои места.

Схема размещения сваи

Если опора плохо поставлена на болотистом месте, без учета его особенности, то она продержится недолго, без ремонта и подправок тогда не обойтись.

Чтобы построить устойчивый забор на болоте, сначала следует изучить технологию, как ставить столбы. Именно особенность грунта таких участков вызывает сложность процедуры.

Схема мелкозаглубленного экономичного ленточного фундамента для пучинистых грунтов

Чтобы не пришлось снимать полотна и отрывать столбы для их переустановки, необходимо продумать весь процесс монтажа и предотвратить их крен и падение с последующим разрушением конструкции забора.

Ремонт займет много времени и нервов, а также потребует немалых материальных затрат.

Принцип действия сил пучения

Чтобы опоры для забора при вспучивании грунта не выталкивало, следует соблюдать правильную технологию при установке столбов в болотистых местах.

Схема основных видов свай в зависимости от типа грунта

После определения всех параметров для установки стоек остается выбрать тип обустройства столбов.

Читайте также:  Как обложить каркасный дом кирпичом: пошаговая инструкция

Существует несколько не слишком затратных, хорошо зарекомендовавших себя на практике бюджетных способов возведения столбов для заборов в болотистой почве своими руками. Некоторые из них рассмотрим ниже.

Схема бетонирования столбов

Измеряемые характеристики грунтов

Для вычисления несущих характеристик грунта нам нужны измеряемые характеристики грунта. Вот некоторые из них.

Удельный вес грунта

Удельным весом грунта γ называется вес единицы объема грунта, измеряется в кН/м³.

Удельный вес грунта вычисляется через его плотность:

ρ ‑ плотность грунта, т/м³;g ‑ ускорение свободного падения, принимаемое равным 9,81 м/с².

Плотность сухого (скелета) грунта

Плотность сухого (скелета) грунта ρd ‑ природная плотность за вычитанием массы воды в порах, г/см³ или т/м³.

Устанавливается расчетом:

где W ‑ природная (естественная) весовая влажность грунта, %;ρ ‑ природная (естественная) весовая плотность грунта, г/см³ (т/м³)

Коэффициент пористости грунта

Коэффициент пористости — это отношение объема пустот к объему твердых частиц в долях единицы. Устанавливается расчётом:

где ρs и ρd — соответственно плотность частиц и плотность сухого (скелета) грунта, г/см³ (т/м³).

Принимаемая плотность частиц ρs (г/см³) для грунтов

песчаные грунты 2,66
супеси 2,7
суглинки 2,71
глины 2,74

Коэффициент пористости е, для песчаных грунтов разной плотности

Песок Гравелистый, крупный и средней крупности Мелкий Пылеватый
Плотный e ≤ 0,55 е ≤ 0,6 е ≤ 0,6
Средней плотности 0,55 < е ≤ 0,7 0,6 < е ≤ 0,75 0,6 < е ≤ 0,8
Рыхлый е > 0,7 е > 0,75 е > 0,8

Степени влажности грунта

Степень влажности грунта Sr — отношение естественной (природной) влажности грунта W к влажности, соответствующей полному заполнению пор водой (без пузырьков воздуха):

где ρs — плотность частиц грунта (плотность скелета грунта), г/см³ (т/м³);е — коэффициент пористости грунта;ρw — плотность воды, принимаемая равной 1 г/см³ (т/м³);W — природная влажность грунта, выраженная в долях единицы.

Грунты по степени влажности

Грунт Степень влажности
Маловлажный 0 < Sr ≤ 0,5
Влажный 0,5 < Sr ≤ 0,8
Насыщенный водой 0,8 < Sr ≤ 1

Пластичность грунта

Пластичность грунта — его способность деформироваться под действием внешнего давления без разрыва сплошности массы и сохранять приданную форму после прекращения деформирующего усилия.

Для установления способности грунта принимать пластичное состояние определяют влажность, характеризующую границы пластичного состояния грунта текучести и раскатывания.

Граница текучести WL характеризует влажность, при которой грунт из пластичного состояния переходит в полужидкое — текучее. При этой влажности связь между частицами нарушается благодаря наличию свободной воды, вследствие чего частицы грунта легко смещаются и разъединяются. В результате этого сцепление между частицами становится незначительным и грунт теряет свою устойчивость.

Граница раскатывания WP соответствует влажности, при которой грунт находится на границе перехода из твердого состояния в пластичное. При дальнейшем увеличении влажности (W > WP) грунт становится пластичным и начинает терять свою устойчивость под нагрузкой. Границу текучести и границу раскатывания называют также верхним и нижним пределами пластичности.

Определив влажность на границе текучести и границе раскатывания, вычисляют число пластичности грунта IР. Число пластичности представляет собой интервал влажности, в пределах которого грунт находится в пластичном состоянии, и определяется как разность между границей текучести и границей раскатывания грунта:

Чем больше число пластичности, тем более пластичен грунт. Минеральный и зерновой составы грунта, форма частиц и содержание глинистых минералов существенно влияют на границы пластичности и число пластичности.

Деление грунтов по числу пластичности и процентному содержанию песчаных частиц приведено в таблице.

Грунт Число пластичности Ip Содержание песчаных частиц (2-0,5мм) % по массе
Супесь
песчанистая 1 — 7 ≥ 50
пылеватая 1 — 7 < 50
Суглинок
лёгкий песчанистый 7 -12 ≥ 40
лёгкий пылеватый 7 -12 < 40
тяжёлый песчанистый 12- 17 ≥ 40
тяжёлый пылеватый 12- 17 < 40
Глина
лёгкая песчанистая 17 — 27 ≥ 40
лёгкая пылеватая 17 — 27 < 40
тяжёлая > 27 не регламентируется

Текучесть глинистых грунтов

Показать текучести IL выражается в долях единицы и используется для оценки состояния (консистенции) пылевато-глинистых грунтов.

Определяется расчетом из формулы:

Измеряемые характеристики грунтов

где W — природная (естественная) влажность грунта;Wp — влажность на границе пластичности, в долях единицы;Ip — число пластичности.

Показатель текучести для грунтов разной плотности

Грунты Показатель текучести IL
Супесь
твердая IL ≤ 0
пластичная 0 ≤ IL ≤1
текучая IL >1
Суглинок и глина
твердые IL ≤ 0
полутвердые 0 ≤ IL ≤0,25
тугопластичные 0,25 < IL ≤0,5
мягкопластичные 0,5 < IL ≤0,75
текучепластичные 0,75 < IL ≤1
текучие IL > 1
Измеряемые характеристики грунтов

Виды фундаментов для пучинистых грунтов

При строительстве на таком почвенном составе рекомендуется использовать определенные фундаментные типы. Оптимальным вариантом считают устройство незаглубленных или мелкозаглубленных оснований, способных отлично противостоять природному явлению в зимнее время.

Виды фундаментов для пучинистых грунтов

Мелкозаглубленный ленточный

Он пользуется популярностью, способен обеспечить надежность и продолжительную эксплуатацию, возводится просто, не требуя больших финансовых расходов.

Виды фундаментов для пучинистых грунтов

Мелкозаглубленный столбчатый

Их используют, если опорные сваи можно смонтировать ниже уровня промерзания почвы. Эта особенность помогает экономить денежные средства на строительстве основы, сохраняя при этом ее высокую степень надежности. Данный тип фундаментной основы устанавливается в случае, когда на участке имеется суглинок, близко залегают грунтовые воды, почва сырая и заболоченная. При строительстве применяют стальные трубы, защищенные цементно-песчаным слоем, ж/б опоры, трубы из асбестоцемента, залитые внутри бетонным раствором.

Виды фундаментов для пучинистых грунтов

На проблемных участках применяют и свайные фундаменты, которые особым спросом не пользуются.

Для их возведения требуется привлечение специальной техники, что влечет за собой непредвиденные расходы. Применяют данный вариант на землях с глубиной промерзания почвы от полутораметровой отметки.

Виды фундаментов для пучинистых грунтов

Изготавливаются сваи из бетона или железобетона, может применяться древесина. Специалисты рекомендуют устанавливать следующие сваи: винтовые, набивные, ж/б простого и набивного типа. Если выбрали именно такой вариант для строительства, придется в обязательном порядке устраивать дренажную систему.

Ленточный фундамент для бани

Самый распространенный вариант, который при относительно небольших затратах обеспечивает максимальную устойчивость постройки. Его ключевое достоинство состоит в том, что можно ставить на большинстве грунтов, включая пучинистые почвы.

Свое наименование данное основание получило из-за внешнего облика. По сути, этот тип фундамента под баню представляет собой ленту из бетона с прямоугольным или квадратным сечением. Она проходит вдоль всего строения и внутри него в районе перегородок. Чтобы основание было предельно прочным, ширина ленты минимум на 10-15 см превышает аналогичный показатель стенового перекрытия.

Основание данного типа может быть монолитным и блочным. В первом варианте оно представляет собой единую конструкцию, во втором – сборную. Это означает, что несколько бетонных блоков укладывают на грунт, образовывая ленточное основание.

Ленточный фундамент для бани

В зависимости от глубины залегания различают мелкозаглубленный ленточный фундамент для бани и с полным заглублением. В первом случае бетонная конструкция погружена в грунт не более чем на 30-40 см. Во втором случае – бетонные блоки находятся ниже уровня промерзания почвы в среднем на 15-20 см.

Характеристика и особенности ленточного фундамента

Основание в виде бетонной ленты отлично подходит для возведения сруба или дома из бруса. Такой фундамент можно использовать на глинистых почвах с низким залеганием грунтовых вод. Главное, основательно его заглубить.

Брусовый дом на свайном фундаменте

Глубину траншеи под фундамент рассчитывают так, чтобы она превышала уровень грунтовых вод.

Характеристика и особенности ленточного фундамента

Этапы возведения фундамента:

  1. Дно траншеи основательно засыпают гравием. Затем – песком.
  2. На всю поверхность укладывают полиэтилен или рубероид для обеспечения гидроизоляции.
  3. Армирующий каркас формируют так, чтобы в нижней точке фундамент был на треть шире остальной части. Это увеличит прочность и снизит влияние грунта во время пучения (расширения).
  4. Заливка бетона.

Лента, заглубленная на 1-1,5 м. ниже грунтовых вод выдержит любое движение слоев почвы. Если все будет правильно рассчитано и построено, то фундамент получится надежным, долговечным, с высокими несущими характеристиками. Кроме того, такой вариант позволяет спроектировать цокольный этаж или подвал.

Какие фундаменты для каких грунтов: свойства разных неустойчивых, слабых грунтов

Изображение разновидностей почв

Каждый человек, который решает строить дом на своем земельном участке, вынужден подбирать оптимальный для конкретного типа почвы, фундамент.

Если не провести подробную геодезическую разведку почвы, а также не учесть глубину промерзания, то уже через несколько лет основание деформируется с дальнейшим разрушением.

Поэтому, любое строительство здания всегда нужно начинать с разведки участка и изучения структуры почвы, ведь свойства грунта играют важную роль.

Критерии состояния почвы

Учитывая, что самые популярные и дешевые в строительстве – это ленточные фундаменты и столбчатые с перевязкой, то и встретить их сейчас не проблема, но далеко не всегда они способны выдерживать допустимые нагрузки, а свойства конкретной почвы не позволяют возводить большие дома.

Популярные основания не всегда будут оптимальными для конкретной территории, ведь они не всегда способны выдерживать большие постоянные нагрузки на мягких почвах. Поэтому, кроме критерия «цена-качество», фундаменты также подбираются по критериям состояния почвы, а именно:

  • какой тип грунта на площадке приоритетнее;
  • состояние и высота залегания грунтовых вод;
  • вертикальная структура почвы;
  • глубина промерзания;
  • наличие просадочных пород;
  • тип здания, его масса и размеры;
  • характеристики основания и наличие твердых пород на различных глубинах.

Застройщику или хозяину участка важно знать, есть ли возможность присутствия одновременно разных типов грунтов.

Структуры грунта и особенности

Изображение определения состава по цвету

Грунты можно подразделить на пять основных типов, и у каждого из них есть свои особенности. Например, хрящеватый грунт состоит с песка и глины, имеет каменистое основание. Благодаря малому содержанию просадочных пород, такой грунт оптимален для строительства, он не размывается водой, имеет небольшую глубину промерзания и обладает высокой прочностью.

Из-за разного состава почвы, хрящеватые грунты имеют хорошую фильтрацию, обладают отличными несущими свойствами и выдерживают значительные нагрузки. Существуют и другие виды:

  1. Песчаный грунт достаточно легкий, быстро пропускает воду, и водные горизонты залегают глубоко. Как правило, промерзает на глубину до метра, на нем возводятся основания ленточного типа из железобетонных блоков или некоторые виды столбчатых конструкций. Содержание просадочных пород огромное, поэтому такие почвы склонны к горизонтальному и вертикальному смещению.
  2. Скалистая почва считается одной из самых прочных, не подвержена пучению, глубина промерзания незначительная. При строительстве домов на таких почвах иногда даже не углубляют сильно подошву, поэтому и стоимость возведения дома незначительная, а содержание просадочных пород практически сведено к минимуму.
  3. Свойства глинистых грунтов таковы, что они содержат много воды, поэтому даже под воздействием незначительных осадков сразу превращаются в жижу. Поэтому, не отличаются прочностью, склонны к пучению и имеют большую глубину промерзания, а также имеют высокое содержание просадочных пород. За счет проседания на неравномерных слоях грунта, часто возникает просадка основания в разных местах, которая неизбежно приведет к полному разрушению дома. Такая почва считается неблагоприятной для строительства, на ней практикуют использование ленточного блочного или бетонного монолитного фундамента, свойства которых позволяют нейтрализовать пучение.
  4. Торфянистые грунты очень легкие, имеют огромное количество пор и не отличаются прочностью. Торфяник сильно насыщен влагой, грунтовые воды расположены высоко. Тут единственно правильный вариант – это устройство монолитной бетонной плиты или столбчато-ригельного основания. Такие грунты обладают свойством неравномерного пучения, они неустойчивые и содержат много просадочных пород.

Риски строительных работ на грунтах с пучением

Вспученные типы почв опасны тем, что в первый зимний сезон эксплуатации здания оно может деформироваться и дать усадку. К часто встречающимся дефектам относят:

  • прогиб строения из-за неравномерной усадки, который влияет на качество кровельного покрытия;
  • сдвиг почвы во время проседания средней части дома, из-за чего на нем появляются трещины;
  • крен жестких конструкций, возводившихся без заглубления фундамента;
  • перекосы в результате неравномерного процесса усадки маленьких участков под домом;
  • горизонтальное смещение во время пучения – части основы сталкиваются между собой.
Риски строительных работ на грунтах с пучением

Неправильное строительство – несоблюдение последовательности работ, незнание технологии устранения проблемы приводит к вышеуказанным деформациям. Избежать дефектов поможет подбор способа устранения пучинистости.

Основание свайного типа

Часто применимыми вариантами изготовления фундамента на глинистой почве дома по свайной технологии являются свайно-ленточный или свайно-ростверковый тип. По всем характеристикам представленные способы схожи с выполнением столбчатого фундамента из кирпича.

В ходе выполнения расчетов для каждой сваи определяется допустимая нагрузка. В зависимости от глубины размещения и веса будущей постройки на практике используют следующие типы свай:

  • винтовые (путем вкручивания винтовых свай можно миновать глиняные слои грунта и возвести основание на более твердых породах; процесс установки реализуется как вручную, так и посредством использования спецтехники);
  • буронабивные (монтируются непосредственно на месте дома: выкапывается или бурится углубление, устанавливается песчаная подушка и гидроизолирующий слой, размещаются асбестовые трубы, внутрь которых укладывается арматурная сетка, и осуществляется заливка их бетоном);
  • забивные (устанавливаются путем привлечения буронабивных установок).

Для небольших домов сваи размещаются по периметру несущих стен, а в случае возведения массивных построек свайные опоры монтируются на максимально близких расстояниях по периметру всей ростверковой части.

Впоследствии на сваи укладываются железобетонные балки или плиты, которые будут равномерно распределять общий вес сооружения на каждую из опор.

Свайное основание отлично подходит для неустойчивых почв

  • практичность и высокий период эксплуатации;
  • стойкость перед существенными нагрузками;
  • относительно небольшие финансовые затраты;
  • быстрый монтаж;
  • возможность неоднократного использования свайных опор;
  • установка реализуется в любых природных условиях.
  • отсутствие возможности оборудования цоколя и подвала без проведения дополнительных земляных работ;
  • необходимость привлечения спецтехники;
  • подверженность свайных элементов конструкции коррозийным процессам.

Рекомендуем посмотреть видео, подробно показывающее монтаж свайных оснований.

Особенности строительства фундамента

Мероприятия, специфичные для данного вида грунтов, направлены на предохранение от морозного вспучивания. Часто практикуется удаление верхнего слоя земли на месте будущего фундамента. Его заменяют смесью песка и щебенки. Толщина такой подушки может составлять 0,4-0,8 м. В местностях, для которых характерен высокий подъем грунтовых вод, обилие осадков или иных источников влажности, такую конструкцию необходимо снабдить дренажной системой. Она состоит из перфорированных труб с гофрой, отводящих жидкость под землю.

Если для основания выбрана плита или лента, снизить пучение также можно, утеплив отмостку и цоколь. Практикуется и обратная засыпка смесью, использованной для подушки. Она нивелирует выдергивающие усилия, возникающие при косых нагрузках на бока компонентов фундамента.