Замена грунта под фундамент при высоких грунтовых водах самый лучший

Пучинистые грунты — проблема номер один для строителей. Зимой, когда приходят холода, они увеличиваются в размерах, сжимая фундаменты и приподнимая их. Вследствие чего, на конструкции последних появляются трещины. Борются с этим явления по — разному, но чтобы начать борьбу, нужно понять, что это такое.

Выбор фундамента для строительства на пучинистых грунтах

Если вы начнете изучать вопрос более глубоко, то обратите внимание, что большинство застройщиков советует заглублять подошву основания ниже уровня промерзания грунта. Об этом же твердят нормы по проектированию. Но обращаем ваше внимание на то, что заглубление фундаментов ниже ГПГ хоть и избавляет от действующих вертикально сил пучения грунта, но ввиду значительной боковой поверхности на фундамент действуют еще и касательные силы. А их величина может быть такой, что ее достаточно, как для подъема подземной конструкции, так и ее смещения по горизонтали.

В таких случаях делают либо фундамент на насыпном грунте (непучинистом), либо обмазывают боковую поверхность основы материалами, уменьшающими сцепление с почвой. Но чаще всего строят такие дома, нагрузка от которых будет уравновешивать воздействие грунта.

Несколько слов про ГПГ и УГВ

Два взаимосвязанных параметра участка: уровень грунтовых вод (УГВ) и глубина промерзания грунта (ГПГ) – оказывают существенное влияние на поведение грунта в переходный период «осень-зима», «зима-весна». Дело в том, что пучение грунта происходит на всю ГПГ при условии, что почва будет увлажненной. А последнее зависит от УГВ и характера грунта.

Одна из самых непростых ситуаций – когда приходится строить фундамент на плывуне. Здесь не обойтись не только без тщательной геологоразведки, но и последующих мероприятий по утеплению фундамента и дренированию участка. Еще одна особенность пучинистого грунта – он промерзает и оттаивает неравномерно. Например, грунт с северной стороны дома замерзнет быстрее, чем с южной. А по весне наоборот: южная сторона будет оттаивать быстрее, нежели северная. Отсюда возникают неравномерные деформации со стороны основания и, как следствие, нарушение целостности подземной конструкции.

Вот почему большинство строителей сходится во мнении, что фундамент должен быть жестким, способным эффективно перераспределять местные нагрузки. А это значит, что без серьезного армирования фундамента просто не обойтись!

Устройство фундамента на пучинистых грунтах

Учитывая вышесказанное, несложно предположить, что строительство легкой постройки из бруса, каркасного дома и т.д. на основе заглубленного фундамента не всегда дает нужный результат. Средств на возведение такого фундамента будет потрачено много, а последствия будут все те же – дом будет подвластен силам пучения. В то же время, если вы решили строить тяжелый кирпичный дом, то заглубленные ниже ГПГ фундаменты, например, ленточные (о них читать здесь), будут вполне уместны. Разберем некоторые случаи и попробуем определить, какие фундаменты можно строить в таких ситуациях:

  • легкий дом из бруса (деревянная постройка). Подойдут любые мелкозаглубленные фундаменты. Можно построить дом на армированной плите, можно сделать выбор в пользу менее дорогостоящего варианта – мелкозаглубленного ленточного фундамента. В таком случае очень важно создать жесткую конструкцию, способную воспринимать локальные деформации и равномерно перераспределять их на постройку;
  • дом тяжелый, из пенобетона, кирпича и т.д. (в несколько этажей). В таких случаях идея использования заглубленных фундаментов выглядит вполне целесообразной. Все зависит от уровня грунтовых вод: если он низкий, то можно строить любой, заглубленный ниже ГПГ тип фундамента, например, ленточный, плитный, свайный. Если УГВ высокий, а дренаж фундамента не позволяет осуществить водопонижение, то делают малозаглубленный фундамент, как правило, заливают железобетонную плиту

Еще несколько вариантов решения проблемы

Нельзя забывать о том, что пучинистый грунт при желании можно заменить грунтом с лучшими характеристиками. Также необходимо понимать, что иногда проще создать условия, при которых пучинистый грунт перестанет проявлять свои негативные свойства. Это достигается путем уменьшения ГПГ (слой утеплителя по периметру дома), а также организации дренажной системы. Давать какие-то конкретные советы в рамках данной статьи бесполезно, ведь условия строительства на каждом отдельном участке могут серьезно отличаться.

(Пока оценок нет)

Мелкозаглубленные фундаменты на пучинистых грунтах

Неплохим вариантом на проблемных грунтах является использование мелкозаглубленного фундамента. Особенно популярно такое основание, при возведении небольших и легких построек. Характерная особенность мелкозаглубленного фундамента заключается в том, что по всему периметру постройки необходимо проложить теплоизоляцию. Она снизит риск промерзания почвы и обеспечит долговечность строения. Рекомендуется использовать в этом качестве плиты экструдированного пенополистирола, которые не пропускают влагу и не дают почве замерзать. Поверх утеплителя можно засыпать песок и соорудить бетонную отмостку.

Различают плитный и ленточный мелкозаглубленный бетонный фундамент. Ленточный вариант предполагает рытье неглубокого котлована, в который на песчаную подушку заливается бетонный раствор. Используется армирование металлическими прутками, стальной проволокой или арматурой.

Плитный фундамент является более надежным, но для его строительства потребуется много бетона. Можно самостоятельно залить бетонное основание или положить в вырытый котлован уже готовую плиту. Даже самый пучинистый грунт не нанесет вреда постройке, находящейся на мелкозаглубленной плите плавающего типа.

Мы убедились, что даже на пучинистых почвах возможно сооружать постройки без риска их разрушения. Самое главное — придерживаться существующей технологии, характерной для определенного типа фундамента.

Читайте также:  Гидроизоляция ванной комнаты под плитку. Зачем она нужна?

Способы борьбы

Чтобы пучинистые грунты не вызвали проблем при эксплуатации, необходимо бороться с причинами морозного пучения глин и других типов почв еще на этапе строительства фундаментов. Методы борьбы зависят от масштаба проблемы и вида опорной части дома. Чаще всего мероприятия предусматриваются в комплексе.

Заглубленные фундаменты

Способы борьбы

Каждый строитель знает, что для эффективной борьбы с морозным пучением необходимо закладывать опоры здания ниже глубины промерзания грунта. Эта величина находится по специальным таблицам и картам или рассчитывается по формуле из СП «Основания зданий и сооружений». Но принятия таких мер не всегда бывает достаточно. При глубоком заложении удается избежать воздействий на подошву фундамента, но остаются касательные силы, действующие на его боковую поверхность. Их можно разложить на:

  • вертикальные, которые в некоторых случаях способны приподнимать конструкции;
  • горизонтальные, изгибающие фундаменты.

Силы морозного пучения в зависимости от глубины заложения.

Способы борьбы

Методы борьбы зависят от типа строения и фундаментов. Для массивных зданий с опорной частью глубокого заложения можно порекомендовать одно или несколько из следующих мероприятий:

  • обмазочная гидроизоляция, которая не только защищает материал фундаментов от намокания, но и ухудшает сцепление грунта с ними (не дает приподнимать конструкции);
  • утепление выполняется с той же целью, часто применяется экструдированный пенополистирол, который берет на себя и функцию защиты от влаги;
  • дренаж и засыпка пазух крупным или средним песком позволяют увести влагу от здания;
  • утепленная отмостка препятствует промерзанию почвы в непосредственной близости от дома, а значит, устраняет один из факторов, необходимых для появления пучения;
  • грамотный расчет и исполнение армирования позволит элементам противостоять горизонтальным воздействиям.

Совет! Для пучинистых грунтов не рекомендуется применять бетонную или асфальтную отмостку. Лучше выбрать виды, более устойчивые к деформациям.

Если здание выполнено из легких материалов или имеет всего один этаж, рекомендуется применять фундаменты по технологии ТИСЭ. Такие опорные элементы представляют собой сваи, уширяющиеся к низу. Благодаря увеличению сечения, выдернуть элемент из почвы становится практически невозможно.

Способы борьбы

Чтобы уберечь такой тип фундамента от горизонтальных воздействий, придется продумать следующие моменты:

  • грамотный расчет рабочего армирования сваи;
  • жесткое сцепление сваи с ростверком с помощью арматуры;
  • расчет ростверка на повышенное давление грунта на боковую поверхность.

Подробнее о ТИСЭ: Фундамент ТИСЭ.

При большой глубине промерзания устройство заглубленного фундамента с утеплением, гидроизоляцией, дренажом и теплой отмосткой экономически не выгодно. Проще будет построить опоры мелкого заложения. Обоснованным заглубление станет только при:

Способы борьбы
  • необходимости устройства подвала или цокольного этажа;
  • плохих показателях прочности грунта ближе к поверхности.

Как бороться с силами морозного пучения грунтов?

Морозное пучение – это увеличение объема грунта во время холодов. Пучение грунта происходит из за того что плотность льда меньше плотности воды, и замерзая, вода увеличивается в объеме.

В результате могут возникнуть перекосы и трещины в стенах, оконных и дверных проемах, потому что пучение грунтов происходит, как правило, неравномерно.

Силы морозного пучения действуют в двух направлениях – не только на основание фундамента, но и на его боковые стенки, ведь грунт увеличивается в объеме не только под основанием фундамента, но и вокруг него.

Грунт, находящийся вокруг фундамента, зимой примерзает к его стенкам и при движении тянет его за собой.

Таким образом, всю силу пучения можно разложить на две составляющие:

    – одна действует на основание,

    – вторая на стенки.

Чем глубже закладывается фундамент, тем меньше сила пучения, действующая на основание фундамента, но касательная сила пучения одновременно увеличивается.

При устройстве фундамента важен расчет, который должны выполнять квалифицированные специалисты.

Для защиты от морозного пучения существует несколько способов:

    – замена грунта на непучинистый,

    – удаление влаги из грунта,

    – утепление грунта.

1. Замена грунта на песчаный возможна при заложении фундамента: под основание фундамента укладывают подушку из песка, так чтобы она была шире самого фундамента, трамбуют и уплотняют ее.

Подушка из песка обеспечивает равномерное распределение нагрузок на фундамент, амортизирует их и уменьшает слой пучинистого грунта, таким образом снижая силу пучения.

Однако через некоторое время песок в обратной засыпке и подушке может перемешаться с частичками глины и потерять свои непучинистые свойства.

Для защиты от заиливания песчаную подушку и обратную засыпку нужно отделить от остального грунта пленкой, рубероидом или фильтрующей тканью.

2. Другая мера по борьбе против пучения – это удаление влаги, в свою очередь эту меру можно разделить на две составляющих – защита от попадания влаги с атмосферными осадками и удаление уже имеющейся влаги.

Чтобы оградить грунт вокруг фундамента от осадков в виде дождя и тающего снега по всему периметру дома необходимо делать отмостку. Ее ширина должна быть больше ширины засыпки, чтобы вода отводилась как можно дальше от фундамента.

3. Утепление грунта вокруг дома позволяет уменьшить или вообще исключить промерзание земли. Благодаря утеплению грунта появляется возможность строительства мелкозаглубленных фундаментов за счет искусственного уменьшения глубины промерзания.

Однако это возможно только в областях, где среднегодовая температура положительная. Ширина полосы утеплителя должна соответствовать глубине промерзания: если земля промерзает на 1,5 м, то утеплять надо вокруг дома полосу шириной 1,5 м.

Толщина утеплителя зависит от его теплоизоляционных свойств и от климатических условий.

4. Еще одна мера по защите фундамента от морозного пучения, применяемая при строительстве любых видов фундаментов, – это сделать его поверхность более гладкой.

Сам по себе бетон – пористый материал, и с его поверхностью грунт хорошо смерзается и при пучении сильно воздействует на него. Самый простой способ устранить это – прокладывать рубероид между поверхностью фундамента и грунтом.

Рубероид более гладкий материал, и движущийся грунт будет по нему скользить, и касательная составляющая силы пучения значительно снижается.

Какой фундамент лучше под непучинистый грунт. Пучинистый грунт – как делать фундамент? Применение ленточных конструкций

Характерной особенностью пучинистых грунтов является их подверженность морозному пучению.

Процесс пучения грунта – это результат замерзания находящейся в нем влаги, которая превращается в лед.

Сила пучения глинистых грунтов способна разрушить любое строение, поэтому возведение на таких грунтах требует особой технологии производства работ

Так как плотность льда меньше, чем у воды, его объем больше. Пучинистые грунты включают три вида глинистых почв: супеси, суглинки и глины. В глине содержится очень много пор, что позволяет ей удерживать влагу. Соответственно, чем больше глины и воды содержится в грунте, тем выше его пучинистость.

Под степенью морозной пучинистости понимается величина, показывающая склонность грунта к возможному пучению. Определяют степень пучинистости как отношение абсолютного изменения объема грунта в результате замерзания к высоте грунта до того, как произошло промерзание.

Таким образом, здесь можно определить, как влияет процесс замерзания грунта на его объем. Если показатель степени пучинистости грунта составляет больше, чем , то такие грунты называют пучинистыми, то есть увеличивающимися на 1 см и более при промерзании грунта на глубину, составляющую 1 м.

Какой фундамент лучше под непучинистый грунт. Пучинистый грунт – как делать фундамент? Применение ленточных конструкций

Меры против пучения

Сила пучения настолько велика, что способна поднять крупное здание. Поэтому на пучинистых грунтах проводят специальные мероприятия по снижению и предотвращению пучинистости. Можно выделить следующие меры, принимаемые против пучения грунтов:

Пучению подвержены все глинистые виды грунов.

Общие требования

Минимизация последствий пучения в частном строительстве

Если грунт на вашем участке подвержен сезонным подвижкам, то при строительстве на такой основе нужно позаботиться о дальнейшей безопасности целостности конструкций. Для этого нужно соблюдать несколько базовых правил:

  • Необходимо знать тип грунта.
  • Знать глубину промерзания для вашего региона.
  • Заглублять основание ниже глубины промерзания для борьбы с выталкивающими силами.
  • Минимизировать касательные боковые силы. Этого можно добиться обмазкой фундамента специальными составами или уменьшением площади бокового контакта (свайные фундаменты).
  • Подбирать оптимальный тип фундамента исходя из проекта дома и свойств почвы на участке.
  • Проводить дополнительные мероприятия по утеплению участков близлежащих к фундаменту. В данном случае утепляется грунт вокруг дома, что предотвращает промерзание.
  • Бороться с искусственным переувлажнением почвы. Для этого сооружается отмостка для защиты основания дома от осадков. Можно также использовать дренажную систему (более дорогостоящее решение).

Любой из этих способов эффективен в борьбе с морозным пучением грунта. А их комбинация только усилит эффект. Начиная строительство дома, заранее позаботьтесь об этом и минимизируйте нежелательные последствий от возможных деформаций фундамента.

Способы борьбы с пучением грунта

Сила пучения действует на подошву фундамента и его стенки (нормальная и касательная составляющие). Если увеличивают глубину заложения, первое значение снижается, но второй показатель повышается, т.к. становится больше боковая площадь опоры. Касательное пучение достигает силы 5 – 7 т/м². Этого показателя хватает, чтобы выдавить глубокий фундамент с домом из газо- или пенобетона.

Методы снижения влажности почвы, которые сохранят стабильность грунта и предупредят плохие последствия:

Способы борьбы с пучением грунта
  • укладка дренажных коллекторов для отвода земельной влаги;
  • вертикальное планирование с уклоном стен не меньше 5% для ухода воды с поверхности;
  • уменьшение отметки залегания опор заменой нестабильного основания прочным грунтом;
  • устройство водостойких отмосток по периметру строения;
  • регулярные мероприятия по снижению воды;
  • уплотнение земли для обратной отсыпки фундаментных пазух;
  • устранение угроз прорыва водопровода и канализации;
  • удаленность фундамента от колодцев, водоемом, моечных станций, коммуникаций.

Гладкая поверхность рубероида под подошвой фундамента сгладит вертикальное поднятие и вызовет эффект скольжения. Такое же действие оказывает сглаживание поверхности почвы под пятой фундамента. Нестабильную почву меняют прочным грунтом, например, гравелистым песком крупной фракции. Котлован роют ниже отметки промерзания, пучинистую землю убирают, а вместо нее насыпают и утрамбовывают новый слой. Это действенный метод, но он предполагает большую кубатуру земельных работ.

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.

Расчет для мелкозаглубленного фундамента.

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

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

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

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

Схема мелкозаглубленного ленточного фундамента на пучинистых грунтах.

Схема мелкозаглубленного фундамента с гидроизоляцией на печанной подушке.

  • геометрические размеры конструкции;
  • плотность используемого строительного материала.

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

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

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

V=36×0,4-0,7=10,08 метра кубического.

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

Длина всех поясов будет равна:

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

Теперь определяют длину необходимых перемычек для армирования:

Схема армирования мелкозаглубленного фундамента.

Для одного верхнего пояса количество перемычек составляет:

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

Для всех горизонтальных перемычек для каркаса длина составляет:

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

Теперь вычисляют общую длину арматуры, которую требует мелкозаглубленный фундамент:

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

Схема приготовления раствора бетона для фундамента.

3,14×0,000036=0,00011 кв. метра.

Для получения объема используют формулу:

0,00011×388,4=0,04 куб. метра.

Теперь получают объем только для арматуры:

10,08-0,04-0,04=10 куб. метров.

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

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

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

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

То есть ленточный фундамент имеет массу в 25624 кг.

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

Особенности строительства на других видах грунта

Фундамент на суглинке строить намного сложнее, чем на глине: суглинистая земля относится к пучинистым, и работать с ней сложно. Обязательно для создания жесткости и надежности нужно применить армирование. Если есть возможность, можно суглинистую землю заменить песком.

Если строительство ведется на супесях или пыльном песке, нужно обеспечить снижение нагрузки на основание сил пучения. Для этого увеличивают размер площади подошвы основания дома, построив его в виде трапеции, с откосами к верхней части.

Не менее сложно возводить фундамент на насыпном грунте, поскольку он отличается неравномерной структурой и плотностью. Подобная почва бывает как естественного происхождения, так и искусственного, например, когда на участке имеет место крутизна и ее нужно устранить. Выход – уплотнить землю спецтехникой и продолжить строительные работы.

Чтобы построить фундамент на торфяном грунте, необходимо установить сваи и на них устанавливать ленточное основание здания: нет грунта слабее и не надежнее торфянистого.