Морозное пучение грунта возникает вследствие замерзания воды в земле, при этом объем грунта увеличивается, и уровень почвы поднимается. Замерзший грунт давит на все конструкции, которые находятся в земле или на ее поверхности, деформирует и сдвигает их. Это весьма опасное явление для домов и других построек. Вследствие вспучивания грунтов происходят подвижки фундаментов, сдвигание пристроек, крыльца, подъем подъездных дорожек, нередко возникают трещины в стенах, перекос луток, бывают и разрушения домов.
Какие грунты относятся к пучащим
Все грунты, которые содержат в себе глину, а значит и связанную с ней воду, в большей или меньшей степени способны вспучиваться при замерзании. Это глины, суглинки, супеси, мелкие пески, пылеватые пески и другие пески, если они содержат в себе пылевато-глинистые частицы.
К непучащим грунтам относятся крупные и средние пески, в которых отсутствуют пылевато-глинистые частицы.
Как воздействуют пучащие грунты на фундаменты и конструкции
Увеличивающийся в объеме грунт создает силы воздействия на все строительные конструкции. Эти силы подразделяют на:
нормальные — действующие снизу вверх на подошву фундамента, приподнимая его;
касательные — силы трения, действующие на вертикальные стенки конструкции при перемещении грунтов вверх или вниз;
перпендикулярные — силы действующие в горизонтальной плоскости при расширении грунтов и давящие на стенки фундамента (под домом грунт не замерзает, поэтому противодействия сдавлению изнутри нет).
От чего зависит интенсивность пучения
Морозное пучение может быть разной интенсивности в разных точках поверхности, даже если они находятся совсем близко. Это еще более усиливает опасность явления, так как на фундамент действуют силы разной величины и направленности.
Интенсивность пучения зависит в первую очередь от степени увлажнения почвы и объема замерзающей воды. Если вокруг дома в непосредственной близости от фундамента почва сильно увлажняется, например, при стоке с крыши, то опасность увеличивается. Часто бывает, что вода накапливается осенью в районе фундамента, после чего следуют морозы…
Способность грунта накапливать воду напрямую зависит от его состава. Чем больше пластичной глины, тем влажнее могут оказаться грунты. На территории России до 75% площадей пригодных к застройке составляют пучащие грунты. Практически все дома старой постройки и другие строения, подъезды, дорожки, нуждаются в защите от сдвижения грунтов зимой.
Какой основной метод борьбы с этим явлением
Раньше предпринимались попытки бороться с последствиями вспучивания грунтов. В основном устраивались песчаные подушки толщиной 20 – 50 см вокруг углубленной в почву конструкций. Чтобы песок не заиливался глинистыми частицами его ограждали от грунта стеклохолстом. Но эти действия все равно были не надежными и теряли эффективность на протяжении длительного времени.
Сейчас основной метод борьбы с морозным пучением почвы – устранение причины явления, а именно, — замерзания грунта возле конструкции. Теперь это сделать не сложно, так как появились новые утеплительные материалы, весьма прочные, и не накапливающие воду, т.е. которые могут применяться непосредственно в грунте. Это различные марки экструдированного пенополистирола. Коэффициент теплопроводности материала на уровне 0,32 Вт/мºС (плотность 35 кг/м куб) и 0,36 Вт/мºС (плотность 50 кг/м куб, особопрочный на сжатие, применяется под автомобильными дорогами).
Вокруг здания в грунт укладывается полоса утеплителя, которая замедляет охлаждение грунта морозным воздухом, поэтому грунт под воздействием тепла земли не замерзает.
При обустройстве теплоизоляции вокруг здания, непосредственно возле фундамента, возникает два вопроса:
– какой толщины экструдированый пенополистирол применить;
— какой ширины должна быть теплоизоляционная полоса.
Рекомендации экспертов, основанные на теплотехническом расчете говорят нам о том, что толщина экструдированного пенополистирола для утепления грунта возле дома в частном строительстве должна быть не менее 50 мм. При этом над слоем утеплителя должен находиться замерзший грунт толщиной не менее 200 мм.
Ширина полосы утеплителя непосредственно прилегающая к зданию должна быть не менее глубины промерзания грунтов в данном районе, но в любом случае не менее 1,0 метра. Такая ширина позволит существенно уменьшить воздействия касательных, нормальных и перпендикулярных сил морозного пучения на фундаменты.
Как сделать утепление грунта возле фундамента
Вокруг дома делается траншея необходимой ширины, на глубину около 0,6 метра. Дно траншеи выравнивается песком толщиной 10 – 20 см, который утрамбовывается с поливкой водой. Этой песчаной подсыпкой также формируется уклон в сторону от дома не менее 2% для стока воды (пенополистирол воду не пропускает, укладывается «зуб в зуб»). Листы утеплителя укладываются вплотную к утеплителю цоколя, или делается врезка в утеплительный слой фундамента. Утеплитель засыпается песчаной подушкой слоем от 20 см, сверху укладывается брусчатка отмостки толщиной от 10 см. Подобная схема позволяет сделать утепленную отмостку вокруг дома.
Защита от морозного пучения приставных конструкций к дому
Возле дома могут располагаться различные приставные конструкции, например крыльцо с лестницей, опоры балкона, легкая терраса и др. При морозных пучениях они могут сдвигаться, деформироваться, что доставляет немало неприятностей. Также и подъездная дорожка к воротам гаража может серьезно пострадать от подъема грунтов, гаражные ворота нельзя будет открыть.
Защита от морозного пучения выполняется следующим образом. Делается выемка грунта на глубину до 600 мм ниже подошвы конструкции и шириной большей, чем конструкция на величину не менее чем глубина промерзания в каждую сторону, но не менее 1 метра. Делается песчано-гравийная подсыпка с уклоном в сторону стока воды (если нужно) толщиной от 300 мм. Подсыпка утрамбовывается с поливкой водой. Затем укладывается утеплитель толщиной 50 мм, поверх которого делается песчаная подушка толщиной 200 мм. На этой подушке делается заливка фундамента под легкую конструкцию или под легкой конструкции или подъездная дорога.
Как видим, принцип борьбы с морозными пучениями почвы в любом случае остается один и тот же – применяется достаточно широкая полоса утеплителя, которая не дает морозному воздуху воздействовать на грунт, и он прогревается естественным теплом земли. По этой же схеме можно утеплять и подводящие к дому трубопроводы, располагая в траншее лист утеплителя шириной в глубину промерзания. При этом желательно делать широкую траншею, т.е. лист расположить как можно глубже. Это снизит воздействие и морозного пучения на трубопроводы на входе в дом, где они располагаются обычно не глубоко.
Описание основных мер защиты от пучения
Оглавление
- Актуальность проблемы
- Основные направления по предотвращению воздействия пучения на фундаменты
- Методы устранения пучинистых свойств грунта
- Методы уменьшения влажности грунта в зоне промерзания
- Методы уменьшения глубины промерзания грунта
- Применение покрытий боковой поверхности фундаментов
- Применение фундаментов с уширением в нижней части и удлиненных свай
- Применение обратного уклона боковых граней в зоне промерзания, особой формы свай и конструкций типа «труба в трубе»
- Заключение
- Связанные статьи
1. Актуальность проблемы
Морозное пучение один из наиболее опасных и непредсказуемых факторов воздействия на фундамент. Действие морозного пучения грунтов и выпучивание фундаментов ухудшает условия эксплуатации и укорачивает сроки службы зданий и сооружений, вызывает их повреждения и деформации. Это приводит к большим затратам на ремонт повреждений и неудобствам в эксплуатации (перекошенные и заклинивающие двери и ворота, лопнувшие стекла в окнах, трещины в стенах и фундаментах, разрушение крылец и др.).
Если грунты в основании сооружения пучинистые, а мероприятия по предотвращению воздействия морозного пучения на фундамент не были предусмотрены или были выбраны неверно, то сооружение обречено на постепенное снижение своих эксплуатационных характеристик, вплоть до разрушения. Бороться с морозным пучением, которое уже воздействует на фундаменты очень сложно.
О проблемах морозного пучения смотрите так же статьи Что такое пучинистые грунты и Физика процесса пучения.
В этой статье будут рассмотрены основные меры по предотвращению воздействия на фундамент морозного пучения, без погружения в расчеты.
О расчетах фундаментов на воздействие пучения будет написана отдельная статья.
2. Основные направления по предотвращению воздействия пучения на фундаменты
- Первое направление – воздействие на грунты в зоне промерзания и их характеристики с целью уменьшения или исключения их пучинистых свойств.
Явление морозного пучения имеет место при единовременном наличии нескольких условий – грунт должен быть пучинистым, должна быть отрицательная температура и определенная влажность грунта. Если одно из этих условий отсутствует, то пучения не будет. Исходя из этого основные методы воздействия на грунт основания делятся на:
- Методы, связанные с устранением свойств пучинистости грунта. Сюда относят замену грунта на непучинистый, введение в грунт противопучинистых добавок, введение веществ, снижающих температуру замерзания грунта, уплотнение и изменение структуры грунта.
- Методы, направленные на снижение влажности грунта. К таким методам относятся например выполнение дренажа, искусственное снижение уровня грунтовых вод, подъем участка строительства за счет отсыпки грунтом (вертикальная планировка), обеспечение естественного стока атмосферных вод и др.
- Методы, направленные на недопущение замерзания грунта или уменьшения глубины промерзания. К таким относятся, например, утепление грунта вблизи фундаментов отапливаемых сооружений, искусственный подогрев грунта коммуникациями, выделяющими тепло, или греющим кабелем.
- Второе направление — приспособление фундамента и сооружения в целом к восприятию усилий от морозного пучения или снижение смерзания грунта и фундамента. Это направление в основном предусматривает решения по модификации фундаментов и несущих конструкций.
Это направление применяется, когда гарантированно устранить пучинистость грунта не представляется возможным или слишком дорого. Тогда специальными мерами добиваются такого состояния: грунт возле фундамента при промерзании вспучивается, но это не оказывает влияния на фундаменты. К таким мерам относят:
- Правильный выбор глубины заложения фундаментов для исключения воздействия лобовых сил морозного пучения, т.к. эти силы имеют огромные величины и бороться с ними очень тяжело (по крайней мере в малоэтажном строительстве). Для этого необходимо чтобы подошва фундамента находилась ниже глубины промерзания. Эта мера обязательна всегда кроме случая с малозаглубленными фундаментами, которые изначально предполагают воздействие на них лобовых сил пучения.
- Конструктивные меры – уменьшение сечения фундамента в пределах промерзающего слоя, применение обратного уклона боковых граней фундамента, увеличения расстояния между фундаментами для увеличения нагрузки на них и др;
- Применение покрытий боковой поверхности свай и столбчатых фундаментов (окраска, обмазка, оболочки), снижающих силы смерзания с грунтом в пределах промерзающего слоя; Поднимающиеся от пучения грунты просто будут проскальзывать вдоль сваи, не воздействуя на нее;
- Применение винтовых свай и свай с уширением в нижней части (сваи РИТ, буронабивные сваи с камуфлетной пятой и др.), грибовидных фундаментов и фундаментов с развитой подошвой для создания большого сопротивления выдергиванию; Поднимающиеся от пучения грунты тянут фундамент вверх, но удерживающая сила больше выпучивающей, поэтому перемещения фундамента не происходит;
- Увеличение длины сваи или глубины фундамента из расчета на морозное пучение (так чтобы сила, удерживающая сваю от выпучивания, была больше силы морозного пучения) без создания уширения в нижней части.
Иногда в малоэтажном строительстве имеет смысл делать незаглубленные или малозаглубленные фундаменты, заранее полагая что они будут подвержены пучению, и рассчитывать их на восприятие соответствующих усилий. Этот подход неоднозначный и применим далеко не всегда. Отдельно читайте о малозаглубленных фундаментах в статье.
При применении любых конструктивных методов следует учитывать что если всё сделано верно то подъем поверхности грнута за счет пучения все равно будет как и раньше, просто фундаменты при этом не будут смещены. Поэтому необходимо оставлять зазоры до ростверков, стен и др. чтобы при подъеме поверхности грунта она не достигала их и не оказывала негативного воздействия.
Касательно выбора глубины заложения фундаментов для исключения воздействия лобовых сил морозного пучения читайте эту статью.
Далее рассмотрим более подробно отдельные методы борьбы с пучением:
3. Методы устранения пучинистых свойств грунта
- Самый простой и надежный метод исключения свойства пучинистости это замена пучинистого грунта на гарантированно непучинистый – песок средний, крупный или гравелистый (или щебень/гравий). При этом в песчаных и щебенистых грунтах не должно быть примесей глинистых частиц более 15% и желательно обеспечить защиту от заиливания глинистым грунтом разделив слои геотекстильными материалами.
При этом следует учитывать, что ширина пазухи котлована, заполняемой непучинистым грунтов должна быть не менее: 0,2 м при глубине промерзания df равной 1,0…1,5м; не менее 0,3 м при глубине промерзания df равной 1,5…2,0м; пазухи должны быть шириной не менее 0,5 м при глубине промерзания до 2,5 м. Желательно обеспечить отвод воды из непучинистого дренирующего грунта и перекрыть поверхность засыпки водонепроницаемой отмосткой.
Для свай пазуха образуется выполнением лидерной скважины большого диаметра на глубину сезонного промерзания грунта. Стойки в грунте устанавливаются в сверленые котлованы большого диаметра с последующей засыпкой пазух песком или песчано-гравийной смесью (ПГС).
- Введение в грунт противопучинистых добавок:
— Засаливание грунта. Временная мера, например на период строительтсва. Выполняется технической поваренной солью или хлористым калием. Расход около 30 кг на 1 м3 грунта. Вводится перемешиванием с грунтом обратной засыпки слоями около 10 см. Засоляется грунт с глубины 0,5 м до глубины 1,0 м. Засаливание может негативно сказаться на долговечности материала фундамента.(п. 5.1 Руководства)
— Обработка грунта нефтяным раствором. Выполняется для слоя грунта толщиной 5-10 см. на контакте с фундаментом. Состав раствора – диз. топливо 54%, высокоокисленный битум – 20%, окись кальция 20%, НЧК (алкиларилсульфонат) – 4% и вода 2% по массе. (п. 5.2 Руководства)
Обработка грунта выполняется перемешиванием его с нефтяным раствором в количестве 5-10% раствора от веса сухого грунта. Контактный слой устраивается при обратной засыпке пазух котлована. (необходимо соблюдать экологические нормы).
Исследованы так же варианты введения криотропных полимерных добавок в грунт – полимерные гели с верхней критической температурой растворения (описано в научной статье). Результаты получили замечательные, правда о сути материала и способе его введения информации почти нет.
4. Методы уменьшения влажности грунта в зоне промерзания
Основная причина пучения грунта – наличие в нем воды, переходящей в лед при промерзании, поэтому осушение грунтов с удалением из них воды являются наиболее эффективными.
Сюда входят следующие меры:
- устройство постоянного дренажа поверхностных атмосферных вод;
- вертикальная планировка с уклоном не менее 5% для отвода поверхностных вод;
- подъем отметок планировки насыпью непучинистым грунтом из расчета обеспечения необходимого расстояния до максимального уровня грунтовых вод;
- постоянное водопонижение;
- водонепроницаемые отмостки по периметру зданий и сооружений шириной не менее 1,0 метра;
- тщательное уплотнение обратных засыпок;
- специальные меры по предотвращению замачивания грунтов при прорыве водонесущих коммуникаций;
- удаленность от источников увлажнения не менее 20 м (колонки водоснабжения, места мойки машин и др.).
Инженерно-мелиоративные меры (дренаж и водопонижение, отвод поверхностных вод) являются коренными если они обеспечивают осушение грунтов в зоне сезонного промерзания и на глубину 2-3 метра ниже нее. Однако очень часто обеспечить такое снижение уровня грунтовых вод не представляется возможным или слишком дорого, тогда эти меры применяются в сочетании с другими для уменьшения деформации грунта при промерзании.
5. Методы уменьшения глубины промерзания грунта
Сюда следует отнести следующие теплоизоляционные мероприятия:
— Временное утепление поверхности грунта природными материалами (торф, снег, опилки, солома) на период строительства, или постоянное утепление материалами типа пенополистирол, керамзит, шлак и др направлено на уменьшение глубины промерзания грунта или его исключение. Наиболее эффективно при утеплении грунта вблизи фундаментов отапливаемых зданий с подвалом или полами по грунту – утеплитель укладывается под отмостку и смещает зону промерзания грунта наружу от фундаментов, обеспечивая их защиту.
Предпочтение следует отдавать материалам, не теряющих своих свойств при воздействии влаги, т.к. в осенний период перед замерзанием зачастую происходит водонасыщение утепляющего слоя. Наиболее эффективным является экструдированный пенополистирол. Возможно так же применение для отмостки керамзитобетона, полистиролбетона и др. с защитой поверхности от разрушения.
| Глубина промерзания грунта, м | Размеры отмостки из керамзитобетона 800-1000 кг/м3, м | |
|---|---|---|
| толщина | ширина | |
| До 1,0 | 0,15 | 0,7 |
| 1,5 | 0,2 | 1,0 |
| 2 и более | 0,3 | 1,5 |
Источник — Руководство по проектированию оснований и фундаментов на пучинистых грунтах НИИОСП им. Н.М. Герсеванова 1979 г.
6. Применение покрытий боковой поверхности фундаментов
Эти методы применяются, когда гарантированно устранить пучинистость грунта не представляется возможным или слишком дорого.
Боковая поверхность сваи или фундамента в зоне промерзания для уменьшения касательных сил пучения должна быть гладкой настолько, насколько это возможно. Наличие выступов и шероховатостей резко увеличат касательные силы морозного пучения.
Для дальнейшего уменьшения сил смерзания грунта с фундаментом применяют лакокрасочные, обмазочные, или ленточно-листовые покрытия.
По имеющимся экспериментальным данным большинство лакокрасочных покрытий на бетонной или стальной поверхности значительно снижает силы смерзания с грунтом, какие-то сильнее, какие-то меньше. Есть шероховатые ЛКП которые увеличивают силы смерзания грунта с поверхностью конструкции (например «Цинотан» и «Ферротан» дают сильно шероховатые поверхности). Однако большинство покрытий не обладает достаточной долговечностью при применении именно для снижения касательных сил морозного пучения. Происходит это не только из-за воздействия атмосферных осадков и агрессивности грунта и грунтовых вод, но и из-за механического повреждения поверхности при смещении промерзающего грунта относительно фундамента. К этому в последствии добавляется расклинивающее действие кристаллов льда, проникающих в дефекты покрытия и ускоряющих его разрушение.
По покрытию поверхностей фундамента битумными мастиками см. рекомендации в п. 5.3 Руководства
Сейчас некоторые производители ЛКП заказывают испытания на снижение касательных сил пучения и указывают полученные данные в паспортах – можно попробовать поискать информацию.
«Рекомендации по снижению касательных сил морозного выпучивания фундаментов с применением пластических смазок и кремнийорганических эмалей» НИИОСП имени Н.М. Герсеванова 1980 г рекомендуют применение покрытий боковой поверхности фундамента пластичной смазкой или кремнийорганической эмалью, или и тем и тем вместе.
Смазки уменьшают удельные касательные силы выпучивания на 50-60%, эмали — на 25-40%. Смазки предлагают применять типа БАМ-3 или БАМ-4, защищаемые полимерными пленками, и кремнийогранические эмали КО-11112 или КО-174.
Подробное описание методов, технологий, выбор материалов, описание эффективности методов смотрите в самих рекомендациях.
Из своего опыта могу сказать, что метод со смазками хоть и дает хорошие результаты, и это подтверждено экспериментально, но на практике практически не применяется из-за сложно технологии, требующей аккуратности и ответственности, которой у застройщика как правило нет. А вот эмали КО применяю часто, они очень удобны в работе и достаточно эффективны.
Разработаны так же термоусаживаемые оболочки из сшитого полиэтилена. Оболочка прошла всестороннее испытания на морозное пучение, сваи с такой оболочкой даже испытывали в полевых условиях. Рекомендованы к применению при строительстве объектов ПАО «Газпром». Согласно данным испытаний снижают касательные силы морозного пучения на 58% (коэффициент кτfh по СП 25.13330.2012 равен 0,42).
В целом можно уверенно говорить, что даже покрытие боковых поверхностей фундаментов битумной мастикой снижает силы смерзания с грунтом, однако нет данных о том насколько именно снижает и насколько долговечна такая мера.
7. Применение фундаментов с уширением в нижней части и удлиненных свай
Очень эффективная мера по предотвращению выпучивания фундаментов – это устройство уширения фундамента в нижней части.
К фундаментам с уширением относятся: грибовидные фундаменты, винтовые сваи, сваи с камуфлетной пятой и сваи РИТ (разрядно-импульсная технология), фундаменты ТИСЭ, столбчатые фундаменты с развитой подошвой и др.
Верхняя поверхность уширения должна находиться ниже максимальной расчетной глубины промерзания, тогда несущая способность фундамента при расчете на морозное пучение резко увеличивается. Кроме того, необходимо стремиться к уменьшения поперечного сечения (если быть точнее – площади поверхности) фундамента в верхней части – в пределах глубины промерзания.
Как видно из расчетной схемы при наличии уширения в нижней части фундамента оно работает как анкерная плита, не давая выдернуть фундамент из земли, а в самом фундаменте возникают большие растягивающие усилия. Чтобы снизить негативные эффекты полезно дополнять решения обработкой боковых поверхностей фундамента в зоне промерзания покрытиями, снижающими силы смерзания с грунтом.
Так же для свайных фундаментов возможен вариант удлинения из расчета на морозное пучение – длину увеличивают только для восприятия касательных сил морозного выпучивания, несмотря на то что для восприятия нагрузок от самого сооружения достаточно и меньшей длины сваи. Этот метод как правило экономически не обоснован и может применяться только как часть комплекса мер.
8. Применение обратного уклона боковых граней в зоне промерзания, особой формы свай и конструкций типа «труба в трубе»
Уклон граней:
Согласно экспериментальным данным обратный уклон боковых граней фундамента под углом в 1,5° к вертикали в пределах глубины промерзания грунта снижает касательные силы морозного пучения почти в 2 раза. Обусловлено это тем что поверхность смерзания начинает работать не только на сдвиг, а в значительной степени и на отрыв, а на отрыв прочность смерзания меньше, при этом снижается так же механическое трение. Теоретическое расчетное обоснование такого мероприятия в борьбе с пучением приведено в статье – тут речь идет о двуконусных сваях, кстати очень интересный вариант решения для свай, работающих только на сжатие.
Особые формы фундаментов: двуконусные сваи упоминались чуть выше по тексту, применяют так жесваи открытого сечения, такие как крестовые и двутвровые сечения, однако применение их не совсем стандартное – крестовые сваи применяют в районах распространения вечной мерзлоты т.к. из-за их малого поперечного сечения они могут быть погружены в мерзлый грунт забивкой без лидерной скважины. При этом погружают их так чтобы верх сваи оказался ниже глубины промерзания (лидер большого сечения на глубину оттаивания) так чтобы морозное пучение на них вообще не действовало. И используют в основном как анкерные сваи для усиления фундаментов, которые уже оказались аварийными из-за выпучивания– цепляют к ним при помощи мощных тяжей усиливаемые сваи чтобы увеличить удерживающую силу. Мера эта правда не всегда работает из-за больших усилий выпучивания – отрываются довольно мощные крепежные детали и элементы.
Есть разработки многогранных свай с уклоном граней в верхней части и прямолинейные в нижней части. Практического применения пока не встречал, но теоретически конструкция хорошая.
СХЕМА СВАЯ С УКЛОНОМ ГРАНЕЙ
Встречаются так же противопучинные оболочки типа «труба в трубе» — на глубину промерзания устанавливается труба большого сечения и из нее извлекается грунт. Далее на проектную глубину погружается основная свая, а зазор между ней и внешней сваей заполняется непучинистым материалом. Таким образом пучение воздействует только на внешнюю трубу.
9. Заключение
Из мер по снижению касательных сил выпучивания основными (наиболее надежными) являются воздействие на грунт и его характеристики для предотвращения проявления его пучинистых свойств или их полного исключения (замена грунта на непучинистый, снижение влажности грунта, введение противопучинных добавок, недопущение замерзания грунта и др.). Часто полностью гарантированно исключить пучинистые свойства грунта невозможно поэтому такие мероприятия являются частью комплекса мер.
Далее следуют меры по приспособлению фундаментов к воздействию морозного пучения за счет снижения сил смерзания боковых поверхностей фундамента с грунтом (применение покрытий боковых граней фундамента, обратный уклон граней фундамента, уменьшение сечения фундамента в пределах глубины промерзания) или увеличения удерживающих фундамент сил (фундаменты с уширением в нижней части, удлиненные сваи из расчета на пучение).
Любое покрытие боковых поверхностей фундаментов, даже покрытие битумной мастикой снижает силы смерзания с грунтом.
Для достижения наилучшего результата в деле защиты фундаментов от выпучивания следует использовать комплекс мер на основе технико-экономического сравнения вариантов.
10. Связанные статьи
- Глубина и скорость промерзания грунта и их влияние на процессы пучения
- Как определить по визуальным признакам тип грунта
- Физика процесса пучения
- Что такое пучинистые грунты
- Расчеты фундаментов на воздействие морозного пучения
- Выбор глубины заложения фундаментов
- Незаглубленные и малозаглубленные фундаменты
- Дренаж участка, системы дренажа, водопонижение
Страница 1 из 2
-
- Регистрация:
- 14.11.08
- Сообщения:
-
4.928
- Благодарности:
- 4.770
Билли@Бонс
Живу здесь
- Регистрация:
- 14.11.08
- Сообщения:
- 4.928
- Благодарности:
- 4.770
- Адрес:
- Санкт-Петербург
Типы фундаментов по отношению к пучению и способы борьбы с пучениемБыло высказано вот такое мнение.
Затем хотя и похожее, но несколько иное мнение и несколько о другом.
Для тех, кто до сих пор упрямствует, попробую объяснить на примере охотника и медведя.
У охотника есть средства борьбы — рогатина и острый нож и поэтому ему медведь не страшен.
Второй пример — медведь а зоопарке. Тут не нужна рогатина остаточной прочности.
Мишка за решеткой, а мы снаружи. Нам с ним не нужно БОРОТЬся.То же самое и с фундаментом.
Основание одних расположено за» решеткой» ниже глубины замерзания и с пучением если и ведут борьбу, то только с касательными силами, легко подавляемыми весом дома.А другие, наоборот, борятся с пучением, как правило, по всем трем пунктам.
-
- Регистрация:
- 25.10.08
- Сообщения:
-
22.335
- Благодарности:
- 14.222
Winder
ветер в голове
- Регистрация:
- 25.10.08
- Сообщения:
- 22.335
- Благодарности:
- 14.222
- Адрес:
- Кемерово
Эт чё, мемуары?
-
- Регистрация:
- 14.11.08
- Сообщения:
-
4.928
- Благодарности:
- 4.770
Билли@Бонс
Живу здесь
- Регистрация:
- 14.11.08
- Сообщения:
- 4.928
- Благодарности:
- 4.770
- Адрес:
- Санкт-Петербург
Как это ни странно, нашлись те, кто отрицает наличие плавающих фундаментов, которым пофигу пучение., хотя был приведен конкретный пример
И все спрятались в теме, к фундаментам отношения не имеющей.
-
- Регистрация:
- 14.11.08
- Сообщения:
-
4.928
- Благодарности:
- 4.770
Билли@Бонс
Живу здесь
- Регистрация:
- 14.11.08
- Сообщения:
- 4.928
- Благодарности:
- 4.770
- Адрес:
- Санкт-Петербург
Это мелиорация
Она, как и утепление фундамента, уменьшает или и вовсе сводит к нулю пучение.
Если сведет к нулю, это будет неплавающий фундамент — он не противостоит пучению.
Если не сведет к нулю — плавающий.
У барж все тоже самое.
Одни плавают в океане, а другие только в соседнем пруду и больше никуда им нельзя. -
- Регистрация:
- 06.02.09
- Сообщения:
-
2.794
- Благодарности:
- 1.262
Максим Пан
Живу здесь
- Регистрация:
- 06.02.09
- Сообщения:
- 2.794
- Благодарности:
- 1.262
- Адрес:
- Москва
Взял пиво, открыл чипсы…
У меня МЗЛФ исичё… -
- Регистрация:
- 15.03.13
- Сообщения:
-
36.029
- Благодарности:
- 44.220
Groundworkturf
Живу здесь
- Регистрация:
- 15.03.13
- Сообщения:
- 36.029
- Благодарности:
- 44.220
- Адрес:
- Санкт-Петербург
-
- Регистрация:
- 14.11.08
- Сообщения:
-
4.928
- Благодарности:
- 4.770
Билли@Бонс
Живу здесь
- Регистрация:
- 14.11.08
- Сообщения:
- 4.928
- Благодарности:
- 4.770
- Адрес:
- Санкт-Петербург
Цитата оттуда для тех, кто в танке.
[QUOTE]Основной принцип конструирования мелкозаглубленных фундаментов зданий с несущими стенами на пучинистых грунтах заключается в том, что ленточные фундаменты всех стен здания объединяются в единую систему и образуют достаточно жесткую горизонтальную раму, перераспределяющую неравномерные деформации основания[/QUOTE] -
- Регистрация:
- 15.03.13
- Сообщения:
-
36.029
- Благодарности:
- 44.220
Groundworkturf
Живу здесь
- Регистрация:
- 15.03.13
- Сообщения:
- 36.029
- Благодарности:
- 44.220
- Адрес:
- Санкт-Петербург
То есть медведь в клетке?
-
- Регистрация:
- 14.11.08
- Сообщения:
-
4.928
- Благодарности:
- 4.770
Билли@Бонс
Живу здесь
- Регистрация:
- 14.11.08
- Сообщения:
- 4.928
- Благодарности:
- 4.770
- Адрес:
- Санкт-Петербург
Медведь в том случае — аналог сил пучения.
С силами пучения можно бороться в контакте с ними, либо не допускать тем или иным образом этого контакта.
Медведь в клетке — это аналог фундамента, которого силы пучения тронуть не могут. -
- Регистрация:
- 15.03.13
- Сообщения:
-
36.029
- Благодарности:
- 44.220
Groundworkturf
Живу здесь
- Регистрация:
- 15.03.13
- Сообщения:
- 36.029
- Благодарности:
- 44.220
- Адрес:
- Санкт-Петербург
Так и я об этом. Если решены проблемы пучения посредством вышеуказанных методов, то медведь в клетке.
-
- Регистрация:
- 14.11.08
- Сообщения:
-
4.928
- Благодарности:
- 4.770
Билли@Бонс
Живу здесь
- Регистрация:
- 14.11.08
- Сообщения:
- 4.928
- Благодарности:
- 4.770
- Адрес:
- Санкт-Петербург
Медведь в клетке может вступить с кем-либо в контакт ?
-
- Регистрация:
- 15.03.13
- Сообщения:
-
36.029
- Благодарности:
- 44.220
Groundworkturf
Живу здесь
- Регистрация:
- 15.03.13
- Сообщения:
- 36.029
- Благодарности:
- 44.220
- Адрес:
- Санкт-Петербург
. Никто всерьез не возражает против монолита ниже глубины промерзания. Вопрос в другом. Что делать, если такая возможность отсутствует? Например очень высокий УГВ или торфяники, со своими проблемами. Не мне Вам рассказывать про грунты в Питере и области. -
- Регистрация:
- 14.11.08
- Сообщения:
-
4.928
- Благодарности:
- 4.770
Билли@Бонс
Живу здесь
- Регистрация:
- 14.11.08
- Сообщения:
- 4.928
- Благодарности:
- 4.770
- Адрес:
- Санкт-Петербург
Поясню.
Есть такая тема — физика.
Там назрел достаточно непродуктивный, на мой взгляд, спор.
И там это может быть на каждом шагу, потому, что физика касается всего.
Поэтому я решил, чтобы не мусорить там, перевести спор в профильный раздел Возражают.
Почитайте Сажина. -
- Регистрация:
- 15.03.13
- Сообщения:
-
36.029
- Благодарности:
- 44.220
Groundworkturf
Живу здесь
- Регистрация:
- 15.03.13
- Сообщения:
- 36.029
- Благодарности:
- 44.220
- Адрес:
- Санкт-Петербург
Читал. У Вас, как мне кажется, предвзятая точка зрения. Речь идет о том, что монолит не панацея. Если учитывать бюджетные возможности застройщиков, то МЗЛФ или что-то подобное, реальный способ посадить медведя на цепь.
-
- Регистрация:
- 14.11.08
- Сообщения:
-
4.928
- Благодарности:
- 4.770
Билли@Бонс
Живу здесь
- Регистрация:
- 14.11.08
- Сообщения:
- 4.928
- Благодарности:
- 4.770
- Адрес:
- Санкт-Петербург
Вы, судя по всему, не прочитали о чем была речь.
Попробую пересказать.
Я написал, что есть такой МЗФ или МЗФЛ, который за счет собственной высокой жесткости и, возможно, высокой жесткости стен, не теряет геометрию при пучении грунта.
На что кое-кто сказал, что моя твоя не понимает, и такого не бывает.
В таком мнении прибывает до сих пор
У меня МЗЛФ исичё…
Страница 1 из 2
Всем привет!
После сборки крытого двора в прошлом году столкнулся с проблемой морозного пучения почвы — на моем участке на лопату-две копнешь и лезет глина. И пласт глины толстый, глубже полутора метров точно. Вспомнились рассказы бабушки что дед завозил землю в огород самосвалами, а потом еще удобрял горой навоза чтобы начали расти посадки. Но при монтаже кострукции двора про глину
и пучение даже не думалось (вот что значит не строитель по профессии!). Ворота остались старыми, и зимой я хапнул с ними проблем, тк навес частично завязан на опорные столбы ворот, думалось так будет пожестче. Практика показала, что жесткости и так хоть отбавляй, а вот не открывающаяся калитка и ворота это действительно проблема. Поэтому пошевелив мозгой я решил изготовить новую входную группу на цельной раме и завязать ее чисто на навес, а в землю мощными опорами ее не заглублять — на землю будет опираться нижняя часть рамы, а от перемещения ее удержат забитые в землю штыри из кругляка на 32 (примерно). К вертикальным опорам двора решил жестко раму не привязывать, чтобы не получилось перекоса из-за неравномерного пучения почвы как в этом году.
Ломаю голову как избавить от напасти пучения весь навес двора, тк за зиму опоры вылезли из земли на 10-15мм, обратно все осело только в середине мая! Само собой калитки из двора в огород тоже не открывались, их заклинило в проемах. Из прочитанного и изученного приходит только одно — заново и по очереди обкапывать каждую из 14 опор, ямы делать на глубину 1.5м и более (глубина установки опор 0.9-1м), делать песчаную песчаную подушку вместо вынутой глины и обложить края ямы рубероидом чтобы со временем глина не замылила песок…
Если здесь есть те кто успешно боролся с такой напастью — буду очень благодарен за совет.
Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы писать комментарии, задавать вопросы и участвовать в обсуждении.
Выдавливание фундамента происходит в результате пучения, когда в процессе замерзания влажная земля увеличивается в объемах. В почве происходят движения, в процессе ее деформации весной, когда земля начинает таять, она постепенно опускается на прежний уровень. Однако опора, которая также двигалась вместе со слоями, уже не в силах вернуться на прежнее место.
ВЫДАВЛИВАНИЕ ФУНДАМЕНТА — КАК ИЗБЕЖАТЬ ПРОБЛЕМ
Фундамент в первую очередь ощущает на себе все изменения в почве — цикличность замерзаний и оттаивания. Деформируется не только сам остов, разрушаться может отмостка, дорожки, стены. Свести к минимуму воздействие морозного пучения можно несколькими способами:
- Утяжеление здания. Максимальная нагрузка на подножие способна снизить негативное влияние пучения. Сила, которая будет давить на остов, должна превосходить величину давления, создаваемое грунтом при явлении морозного пучения.
- Утепление. Выдавливания не произойдет в случае эффективного утепления почвы возле конструкции. С появлением новых утеплителей, решить проблему замерзания несложно. Материалы, используемые для утепления не накапливают влагу, могут использоваться непосредственно в почву. Речь идет о различных марках экструдированного пенополистирола.
- Устройство дренажа на участке по периметру строения, проведение мероприятий общего водопонижения.
- Устройство песчаной подушки толщиной до полуметра вокруг конструкции. От грунта песок следует оградить стеклохолстом во избежание заиливания. Такой способ возможен, однако он не вполне надежен и долговечен.
СТЕПЕНЬ ПУЧИНИСТОСТИ ГРУНТОВ
По степени пучинистости различают следующие типы:
- сильнопучинистыми с показателем 12 % — глина, пылеватый песок;
- среднепучинистые — 8 %;
- слабопучинистые — 4 % — гравий, песок крупной фракции.
Пучинистость определяется составом почвы, степенью пористости, уровню залегания грунтовых вод. К первой категории также можно отнести почву с наличием пылеватого песка, глины с гравием или крупным песком; наличие в крупнообломочном грунте более 30 процентов глинистой составляющей или мелкого песка.
КАК ДЕЙСТВУЕТ ВЕЛИЧИНА МОРОЗНОГО ПУЧЕНИЯ?
Давление грунта в процессе его сезонной деформации оказывает влияние на подошву базы, на боковые стороны, ведь земля промерзает не только под опорой,но и вокруг нее. Сила может быть нормальной (вертикальной), действующей на подошву основания и касательной, действующей на стенки каркаса.
Содержание статьи
- 1 Природа явления
- 2 Методы борьбы с пучением
- 2.1 Назначение глубины заложения
- 2.2 Дренаж
- 2.3 Замена грунта
- 2.4 Утепление
- 2.5 Гидроизоляция
Морозное пучение грунтов характерно для глинистых оснований. Такое явление доставляет немало неприятностей строителям. При возникновении выпучивания возможны неравномерные деформации фундаментов здания и появление трещин.
Природа явления
Морозное пучение обусловлено особенностями воды. Эта жидкость отличается от всех остальных веществ на нашей планете. В отличие от других при замерзании она не уменьшается в объеме, а увеличивается примерно на 9%.
Если этот процесс происходит вблизи фундамента, то давление на конструкцию существенно возрастает. Это может привести к поднятию определенного участка фундамента по сравнению с остальными.
Для возникновения рассматриваемой неприятности необходимо одновременное воздействие двух факторов: воды и отрицательной температуры. Такое часто встречается при залегании глинистых грунтов, которые отлично удерживают влагу. Также повышена вероятность морозного пучения при высоком уровне грунтовых вод. Если грунт обладает невысокой влажностью, то опасность деформаций невелика. В этом случае почва сильнее всего насыщена водой весной за счет верховодки, но повышение температуры предотвращает вспучивание.
Морозное пучение грунта обычно действует на наружные стены здания. В центре строения почва прогревается за счет тепловых потерь, но по периметру она не защищена от зимнего холода. Именно здесь происходит поднятие фундаментов. Неравномерные деформации — самый опасный вид смещений. Последствием такого явления становится появление трещин по фундаментам и стенам дома.
Последствия морозного пучения.
Согласно СП 22.13330.2011 к пучинистым почвам относятся такие виды грунта как:
- глины, суглинки, супеси;
- мелкие и пылеватые пески;
- крупнообломочные с мелким заполнителем.
Практически не подвержены морозному пучению пористые грунты (крупнообломочные породы без мелкого заполнителя, средний и крупный песок). Во-первых, они хорошо пропускают воду, не задерживают ее в верхних слоях. Замерзание начинается сверху, влага постепенно вытесняется в более глубокие слои, не встречая препятствий на своем пути. Во-вторых, чем больше пор в почве, тем меньше давление при пучении. Расширяясь, вода просто заполняет свободное пространство, не действуя при этом на фундамент. Именно пористые основания станут предпочтительным вариантом оснований при строительстве в средней полосе.
Главными характеристиками, которые влияют на вероятность возникновения морозного пучения при строительстве и эксплуатации здания являются:
- тип грунта и его физические и механические характеристики;
- климатические особенности местности;
- уровень расположения грунтовых вод;
- тип фундамента, форма и размеры подошвы.
Методы борьбы с пучением
Чтобы предотвратить касательные силы морозного пучения, требуется исключить хотя бы один из факторов их возникновения: воду или холод. Важно гарантировать отсутствие явления в уровне подошвы фундамента. Но также пучение может негативно действовать и на конструкцию по высоте (горизонтальное воздействие). Об этом важно не забывать.
Назначение глубины заложения
Самый простой способ избежать пучения грунта в уровне подошвы — опереть фундамент ниже глубины промерзания. Глубина промерзания зависит от климатического района. Для ее определения пользуются СП 131.13330.2012 и СП 22.13330.2011, в которых представлены формулы для расчета в зависимости от климатических особенностей. При самостоятельном строительстве можно пользоваться приближенными значениями. Для этого существуют специальные карты (из старого СНиП «строительная климатология и геофизика», который сейчас не действует) или готовые таблицы, которые рассчитаны для крупных городов по формулам из приведенных выше документов.
Такой способ обеспечивает высокую надежность, но часто приводит к перерасходу средств. Особенно при отсутствии в доме подвала, такая глубина заложения не нужна. Кроме того, метод часто комбинируется с другими.
Важно! Предотвращение морозного пучения должно быть комплексным. Желательно одновременно позаботится и о холоде, и о влаге. Именно поэтому методы борьбы чаще всего одновременно включают в себя грамотное назначение глубины заложения, утепление, качественную гидроизоляцию и устройство дренажа.
Также при назначении глубины заложения фундаментов учитывают уровень грунтовых вод (УГВ). По сведениям из СП 22.13330.2011 можно составить следующую таблицу с требованиями, учитывающую одновременно и тип почвы, и УГВ.
| Тип почвы | Залегание УГВ на глубине более 2 м от поверхности | Залегание УГВ на глубине менее 2 м от поверхности |
Условно непучинистый:
|
Нет зависимости залегания подошвы фундамента от глубины промерзания | |
Пески:
|
Нет зависимости залегания подошвы фундамента от глубины промерзания | Глубина опирания подошвы должна быть на 20-30 см ниже отметки промерзания почвы, рассчитанной по формулам или взятой по картам и таблицам |
| Супесь | ||
Глинистые:
|
Глубина опирания подошвы назначается не менее половины нормативной глубины промерзания, рассчитанной по формулам или взятой по картам и таблицам | |
| Крупнообломочные породы с содержанием мелких частиц |
Чтобы выяснить тип почвы на участке и УГВ до начала строительного процесса потребуется провести испытания. Проще всего для этого использовать шурфы или ручное бурение. При этом рассматривают найденную землю, визуально определяют ее тип. При этом стоит пользоваться ГОСТ «Грунты. Классификация», где приведены описания оснований. Бурение для определения УГВ рекомендуется проводить в весенний период в нескольких точках участка, как минимум одна из которых должна располагаться в самом низком месте.
Дренаж
Дренажная система нужна, чтобы убрать лишнюю влагу от пятна застройки. Так удается устранить один из факторов морозного пучения. Дренажные трубы прокладывают на 20—30 см ниже подошвы фундамента. При этом расстояние от конструкции по горизонтали не должно превышать 1м. Для дренажа применяют трубы диаметром от 10 до 20 см. Трубы прокладывают в слое щебня или гравия, обернутого геотекстилем для предотвращения засорения.
Дренаж вокруг фундамента.
Замена грунта
При залегании на участке пучинистого грунта с низкой прочностью разумным решением может стать замена грунта на всю высоту фундамента. При этом слабую почву вывозят, а на ее место засыпают песок средней или крупной фракции.
Менее масштабным мероприятием станет обратная засыпка пазух фундамента непучинистым материалом (все тем же песком). Это устраняет вероятность воздействия морозного пучения на боковую поверхность конструкций здания.
Обратную засыпку обязательно выполняют послойно с уплотнением. Толщина одного слоя принимается равной 20 см. Простейший способ уплотнения песка — проливка водой.
Утепление
Еще один метод борьбы с морозным пучением — утепление фундаментов. Его редко используют как самостоятельное решение, обычно теплоизоляция дополняет гидроизоляцию и дренаж. Утепление фундаментов включает в себя два этапа:
- вертикальная защита наружной части фундамента;
- теплая отмостка.
Теплоизоляция конструкций здания позволяет избежать их разрушения под действием холода. Теплая отмостка увеличивает защищенный контур. Она выносит зону промерзания за пределы стен дома. За счет этого удается устранить опасность для наружных ограждений и фундаментов.
Теплая отмостка включает в себя следующие слои:
- гидроизоляционный материал, уложенный по выровненному основанию;
- подушка из песка или щебня 30 см, уложенная с послойным уплотнением;
- теплоизоляционный материал;
- покрытие отмостки.
Теплая отмостка.
В качестве теплоизоляционного материала отмостки используют тот же, что и для всего фундамента. Идеальным вариантом станет экструдированный пенополистирол (его чаще называют пеноплексом). Этот утеплитель отличается хорошими прочностными и теплоизоляционными показателями, влагостоек. Недорогой альтернативой может стать пенопласт, но стоит учитывать, что он нуждается в хорошей гидроизоляции и обладает сравнительно низкой прочностью.
Гидроизоляция
Вертикальная и горизонтальная гидроизоляция фундамента не является явным помощником при борьбе с морозным пучением, но она входит в общий комплекс мероприятий по защите фундаментов от влаги и холода.
В качестве вертикальной изоляции чаще всего используют битумную мастику, рулонные материалы и специальные мембраны. Горизонтальная укладывается по обрезу фундамента (рулонный материал).
Грамотная защита фундамента от морозного пучения — это целый комплекс мероприятий. Перед тем как бороться с явлением, стоит продумать каждый этап работ.
Морозное пучение относится к агрессивным факторам природного характера, наносящим существенный вред фундаменту и зданию, вызывая разрушительные процессы.
Морозное пучение
Выбор типа и закладка фундамента очень ответственный и важный этап любого строительства. Здесь необходимо учесть разные факторы и нюансы, от которых зависит прочность и долговечность будущего строения. Об основе здания специалисты заботятся еще в процессе проектировочных работы, тщательно выбирая его тип, материалы и конструкцию.
Однако перед этим требуется тщательное изучение местности, на которой планируется возведение дома. С этой целью проводятся геолого-геодезические изыскания, позволяющие определить характер почвы, глубину промерзания земли, уровень залегания водоносного подземного пласта и другие важнейшие детали. Перечисленные показатели являются жизненно важными в деле выбора и закладки основания, от которых зависит надежность строения.
Природные факторы
Различают разные виды почвы, в зависимости от состава, уровня влажности и других факторов. Кроме состава на фундамент воздействуют разные природные явления. Это паводки, высокий УГВ, морозы, осадки и т.д. Сухая почва, содержащая минимальное количество влаги, не подвержена влиянию низких температурных показателей. Однако на болотистых или слишком увлаженных участках под воздействием низких температур происходит морозное пучение. Обледеневшая вода вызывает рост объемов грунтового слоя до 11%. Данное явление влияет на прочность и долговечность основания, вызывая деформации и постепенное разрушение.
Одно или двухпроцентное содержание влаги не вызывает вспучивание земли, опасное для конструкций. Но подземный водоносный пласт простирается под землей на большой площади. Следовательно, морозное пучение вызывает поднятие верхнего слоя на целые сантиметры. А это сказывается на основании очень сильно, приводя со временем к полной амортизации помещения.
Сила вспучивания
Морозное пучение имеет огромную силу, вызывая разрушение бетонных или кирпичных сооружений. Как показывают исследования, давление замерзшей влаги на см/кв составляет 2500 кг. После обильных осадков вода глубоко просачивается в почву. Часто она не успевает впитаться в почве и преодолеть точку промерзания. Под влиянием низких температур, она превращается в лед и начинается морозное пучение. Данное явление пагубно сказывается на основе помещения. Сила вспучивания зависит от количественного содержания влаги в почве. Если ее слишком много, последствия будут тяжелыми.
Глубина промерзания
Состав и характер земельного участка предопределяет выбор стройматериалов и типа фундамента. Вспучивание характеризует разные варианты грунта. Наиболее опасными в этом отношении считаются:
- Песок;
- Глина;
- Супесь;
- Суглинок.
Характерной особенностью перечисленных разновидностей почвы является наличие пыльных частиц в своем составе. Если в песке нет таких мельчайших частиц и она состоит из гравия или же крупных фракций, сезонному вспучиванию он фактически не подвержен. Мельчайшие частицы удерживают просочившиеся в землю осадки и связывают их. Аналогичное касается и подземных вод. После замерзания этой влаги, происходит увеличение объемов в диапазоне 9-12 процентов. Именно такое расширение сдавливает основу постройки и выталкивает их наружу.
Ситуация усугубляется под воздействием различных сопутствующих факторов. Обильные атмосферные осадки осенью приводят к интенсивному пропитыванию почвенных слоев водой. Это также приводит к деформационным явлениям основания. Особой опасности подвергнуты местности с высоким залеганием подземного водоносного пласта. Влага в подобных местах поднимается капиллярным способом, захватывая все новые площади. В столице и области более 82 процентов разновидностей грунтов считается пучинистыми.
В чем опасность?
Кроме вспучивания фундаменты разных типов подвержены воздействию процесса оттаивания. С заморозками атмосферная температура падает до минусовых показателей. Земля в это время замерзает на глубину 1-2 метров. Это приводит к расширению грунта и образованию выталкивающего давления на основу помещения. Оно деформируется вертикально, вызывая разрушительные процессы. Когда наступает оттепель, происходит оттаивание обледеневшей земли. Плотность грунта пропадает, а объемы начинают уменьшаться.
Это явление приводит к излишней усадке базиса. Самым опасным по мнению специалистов, считается неравномерное морозное пучение. Данное явление зависит от толщины покрова снега. Если толщина слишком большая, граница промерзания повышается. В результате происходит расширение ареала вспучивания.
Схема промерзания
Пучинистые процессы зависят от схемы промерзания, которая на каждом земельном участке является уникальной. Это не раз доказывала строительная практика. Поэтому важным требованием к любому строительству является тщательное изучение участка, анализ почвенных слоев, учет климатических особенностей региона, а также точное определение точки промерзания.
От полученных в результате подобных исследований данных зависит прочность базиса здания. Чтобы не допустить ошибок, лучше воспользоваться услугами опытных специалистов-инженеров, использующих специальный инструмент и оборудование.
Каким зданиям грозит самая большая опасность?
Наиболее уязвимыми в этом отношении считаются легкие постройки, отличающиеся небольшим весом и хрупкостью конструкции. Это касается пенобетонных, древесных или же каркасно-панельных сооружений. Под давлением вспучившейся земли такие здания легко поддаются выталкивающим процессам. Недостаточный вес не может противостоять подобному явлению.
Кирпичные или блочные здания имеют достаточный вес, чтобы предотвратить выталкивающее давление почвы. Под воздействием большой массы, произойдет уплотнение земли. Это значительно ослабит морозное пучение и выталкивающий эффект.
Решение проблемы
Сегодня в строительстве используются разные виды фундаментов, выбор которых зависит от разных факторов и особенностей участка. Наиболее распространенными являются традиционные типы — ленточный, монолитный или столбчатый основания. Однако для пучинистых местностей такие конструкции не подходят. Под воздействием огромного давления они легко деформируются, растрескиваются и разрушаются. Лучшим выбором для таких участков является свайный вариант, прекрасно выдерживающий воздействие вспученного грунта и имеющий длительный эксплуатационный срок.
Преимущества свай на пучинистых участках
Морозное пучение сваям, изготовленным в соответствии с действующими технологическими нормами и правилами, не грозит. Это крепкие изделия, выдерживающие огромные нагрузки, не подверженные коррозионным процессам и разрушению. Существует два вида опор — железобетонные и металлические винтовые изделия, имеющие разные эксплуатационные характеристики. Однако по показателям прочности и долговечности, они практически идентичны. Следовательно, оба вида опор сегодня широко применяются в строительстве, особенно на проблемных стройплощадках.
Железобетонные сваи
Чтобы разобраться в свойствах ЖБ-свай, необходимо разобраться в технологии производства. Такие изделия выпускаются по особой технологии, с использованием передовых достижений инженерии и строительных инноваций. В производстве ЖБИ используются особо прочные марки бетона, начиная с М300 (на производстве Эндбери — от М400). Из такого сырья получает наиболее прочные и стойкие к агрессивным средам изделия, эксплуатационный срок которых превышает полвека. Отличаются данные изделия довольно простым устройством. Различают два вида железобетонных опор — полые и цельные. По форме они бывают:
- Круглыми;
- Прямоугольными;
- Квадратными.
Нижний конец стержней заострен. Для увеличения несущей способности производители используют армированный металлический каркас. Идеально подходят данные жб-изделия для закладки оснований на склонах и участках с неоднородным рельефом.
Широко применяется свайная технология в малоэтажном строительстве из любых материалов. Свайные фундаменты закладываются для:
- Хозяйственных построек;
- Гаражей;
- Банных сооружений.
Широко применяется данный вид основания в промышленном строительстве. Опоры из железобетона допустимо применять в любой климатической зоне. Эксплуатационный срок армированных конструкций достигает полутора века.
Специфика монтажа
Выемка грунта для установки железобетонных стержней не требуется. Монтаж выполняется с использованием спецтехники путем забивания или постепенного вдавливания. Однако перед этим требуется проведение ряда мероприятий и тщательный расчет свайного поля. Следовательно, доверить такие работы лучше специализированной компании. Среди преимуществ данных изделий необходимо отметить:
- Влагоустойчивость;
- Огнестойкость;
- Устойчивость к воздействию химических веществ;
- Хорошую несущую способность;
- Наличие армокаркаса, повышающего прочность;
- Высокие скорости установки;
- Независимость от погодных условий;
- Доступную стоимость.
Забиваются такие стержни глубоко под землю, за чертой точки промерзания земли. Они прочно фиксируются в твердых пластах грунта, не давая даже малейшего крена. Следовательно, морозное пучение им не грозит.
Деформации железобетонные свайные основания не подвержены. Они обладают отличной несущей способностью и выдерживают даже повышенные нагрузки. Однако к выбору таких изделий следует отнестись с особым вниманием. Прежде всего выполняется геологическое обследование местности. Полученные данные необходимы для определения следующих параметров:
- Типа;
- Длины;
- Вида использованной арматуры;
- Диаметра;
- Толщины;
- Количества продольных стержней;
- Расстояния между ними.
Использование избыточного количества материалов приведет к дополнительным расходом. Следовательно, заранее разрабатывается и проектируется свайное поле, по которому затем выполняется монтаж.
Винтовые сваи
В отличие от железобетонных аналогов винтовые образцы устанавливаются путем ввинчивания в земельные пласты. Они преодолевают уровень промерзания почвы и якорятся в твердых слоях грунта. Когда начинается морозное пучение и воздействию поднимающегося/опускающегося грунта подвержены лишь боковые поверхности изделий. При этом положение фундамента остается неизменным.
Однако цоколь обустроить на грунтовой поверхности не рекомендовано. Вспучивание приведет к деформации цокольной конструкции и дальнейшему ее разрушению. Следовательно, лучше оставить небольшой зазор между поверхностью земли и первым этажом.
Конструкционные особенности
Благодаря конструкционным особенностям винтовые опоры можно установить без использования спецтехники. Наконечники таких труб имеют сварные лопасти, за счет которых происходит вкручивание. Справиться с такими работами можно вручную, без привлечения дополнительной силы. Состоят изделия из следующих элементов:
- Трубы;
- Монтажное технологическое отверстие;
- Оголовок;
- Лопасти.
Чтобы предотвратить образование ржавчины, производители используют специальное антикоррозионное покрытие.
Благодаря этому эксплуатационный срок металлических стержней даже на обводненных участках достигает пятидесяти лет. Выбор осуществляется с учетом следующих параметров:
- Качеству стали;
- Длине;
- Типу;
- Наружному диаметру;
- Параметрам наконечника;
- Способу производства;
- Марке стали.
В местностях с сезонным промерзанием используется ВСЛ-тип. А на вечномерзлых участках устанавливают ВСЛМ-сваи. Важным параметром при выборе является диаметр трубы. А лопасти бывают сварными или же литыми.
Область использования
Винтовые образцы рекомендуется использовать с учетом природных особенностей местности и типа грунта. Устанавливаются они на участках с неоднородным рельефом. Специалисты советуют использовать технологию в зонах, где наблюдается значительное понижение температуры. Особенно это касается участков с большой глубиной промерзания. Длина металлических опор обеспечивает глубокое якорение, благодаря которому морозное пучение им не грозит. Кроме этого винтовые опоры подходят для следующих видов грунтов:
- Глинистых;
- Плывунах;
- Торфяниках.
Плотные слои на таких участках находятся глубоко. Данный тип фундамента подходит и для регионов с высоким расположением грунтового водоносного слоя. Свайно-винтовое основание идеально подходит для достижения гармоничного сочетания природного ландшафта и будущего строения.
Сферы использования
Винтовые сваи идеально подходят для малоэтажного строительства. Несмотря на достаточную несущую способность металлических опор, рекомендовано использовать легкие стройматериалы. Фундаменты по данной технологии закладываются для:
- Небольших особняков;
- Срубов;
- Дачных домиков;
- Заграждений;
- Террас;
- Беседок;
- Гаражей.
Производители выпускают такой металлопрокат в соответствии с действующими нормами ТУ. Монтаж допускается на любом типе грунта. Выбор длины, диаметра и толщины стенок осуществляется с учетом особенностей участка. Следовательно, чтобы не допускать ошибок, лучше заранее заказать геолого-геодезические изыскания в специализированной фирме. Полученные подобным образом данные помогут инженерам в точности определить подходящий тип винтовых свай, установить точку промерзания, чтобы морозное пучение не повредило фундамент и спроектировать свайное поле
Из данного материала вы узнаете, что такое морозное пучение грунта и какую опасность оно представляет для фундамента. Мы рассмотрим классификацию пучинистости грунтов согласно строительным нормативам и разберемся, какие меры необходимо принимать, чтобы уменьшить негативное воздействие пучения почвы на основание дома.
Виктор, 29 лет, г.Москва
«Здравствуйте! Нуждаюсь в совете квалифицированных специалистов — недавно мне удалось приобрести небольшой земельный участок в Подмосковье, на котором я планирую возвести одноэтажную дачу из сруба. Опыт в практических строительных работах у меня имеется, однако осуществляя проектирование фундамента я зашел в тупик. Новые соседи говорят, что в нашей местности очень сильно проявляется морозное пучение грунта — большинство из них потратило на укрепление фундаментов баснословные деньги, а некоторые дома стоят перекошенные с трещинами. Подскажите пожалуйста, чем грозит морозное пучение легкому дому из сруба и существуют ли какие-либо способы уменьшения воздействия сил пучения на фундамент здания?»
Оглавление:
- Что такое пучение грунта
- Какие виды почвы подвергаются пучению
- Чем пучение почвы опасно для фундамента
- Способы уменьшения влияния пучения грунта на фундамент
Мы решили ответить Виктору полноценной статьей, посвященной проблеме морозного пучения и способами борьбы с ней.
Что такое пучение грунта
Перекошенные дверные коробы, трещины на стенах и щели в оконных коробах — следствие деформационных влияний, оказываемых грунтом на основание дома.
Деформационные нагрузки почвы на основание происходят в результате сезонного промерзания грунта — так называемого морозного пучения.
Рис 1.1: Трещины в цоколе — характерный признак воздействия сил пучения на фундамент дома
Пучение — это изменение объема почвы, происходящее в следствии замерзания грунтовых вод, которыми она пропитана.
Совет эксперта! Расширение объема почвы обуславливается тем, что номинальная плотность воды в жидком состоянии составляет 1000 килограмм на кубометр, тогда как плотность льда — 917 кг/м3.
При наступлении сезонных морозов происходит следующее: согласно законам физики масса жидкости после замерзания остается неизменной, однако ее объем расширяется почти на 9%, в результате это расширения влага оказывает давление на почву — поскольку движение почвы вниз невозможно, из-за высокой плотности нижерасположенных слоев грунта, грунт движется вверх и поднимает фундамент здания.
Рис. 1.2: Почва, увеличившаяся в объеме в результате морозного пучения
Выделяют два характера воздействий морозного пучения на основание дома:
- Вертикальное выталкивающее воздействие — происходит вследствие пучения слоев почвы, расположенных под основанием здания;
- Касательное пучение — это выталкивающее воздействие, которое происходит вследствие пучения грунта, контактирующего с боковыми стенками фундамента.
Какие виды почвы подвергаются пучению
Пучение характерно для большинства видов почвы, особенно данной проблеме подвергаются следующие типы грунта:
- Песчаная почва;
- Суглинок;
- Супесь;
- Глиняный грунт.
Вышеуказанные виды почвы обладают одной общей чертой — в их составе содержатся мельчайшие пыльные частицы. Та же песчаная почва, не содержащая пылеватых частиц (гравелистая либо песок крупных фракций) практически не подвергается воздействиям сезонного пучения.
Совет эксперта! Наличие пылеватых частиц в грунте способствует тому, что почва приобретает свойство связывать и удерживать контактирующую с ней воду (это могут быть как впитавшиеся в землю атмосферные осадки, так и грунтовая влага).
Пропитанный водой пласт почвы, в процессе замерзания расширяется в объемах (до 9-12% от первоначального объема) и давит на основания зданий и построек, оказывая на них выталкивающую нагрузку.
Рис 1.3: Воздействие пучения грунта на плитный фундамент
Силы пучения почвы могут быть увеличены разнообразными сопутствующими факторами, основной из них — постоянные атмосферные осадки. Если осенью регулярно будут идти дожди, то пропитавшаяся осадками почва будет оказывать более сильную деформационную нагрузку на фундамент. Также к усиливающим пучение факторам можно отнести повышение уровня залегания грунтовых вод и их капиллярное поднятие.
Совет эксперта! Свыше 82% всех видов грунтов В Москве и области классифицируются как пучинистые.
При возведении построек на пучинистых грунтах нужно предпринимать дополнительные меры защиты фундамента от выталкивающих воздействий почвы, о которых более детально мы поговорим в соответствующем разделе статьи.
С классификацией пучинистости разных видов грунтов согласно ГОСТ № 25100 вы можете ознакомится в таблице 1.1.
| Класс пучинистости, % | Виды грунта |
|---|---|
| Грунты, не подвергающиеся морозному пучению; Расширения объема менее 1% |
|
| Грунты, слабо подвергающиеся морозному пучению; Расширение объема от 1 до 3.5% |
|
| Грунты со средней склонностью к пучению; Расширение объема от 3.5 до 7% |
|
|
Грунты с высокой склонностью к пучению; Расширение объема от 7% |
|
Таблица 1.1: Классификация пучинистости грунтов
Узнай почему свайный фундамент помогает избежать проблем с морозным пучением: узнать
Чем пучение почвы опасно для фундамента
Для оснований любого вида — ленточных, плитных и свайных, опасным является не только сам процесс вспучивания почвы, но и последствия ее оттаивания.
При наступлении зимы, когда температура понижается ниже нуля и грунт промерзает на глубину одного-двух метров, почва расширяет и начинает выталкивать фундамент здания. Происходит вертикальная деформация основания. При наступлении оттепели, замершие грунтовые воды оттаивают, почва теряет свою плотность и под давлением массы здания уменьшается до объемов, на несколько процентов меньших ее первоначальных размеров — в результате этого происходит дополнительная усадка фундамента.
Совет эксперта! Наиболее опасным для фундаментов является неравномерное пучение грунта, которое может наблюдаться при разной толщине снежного покрова — чем он толще, тем выше поднимается граница промерзания почвы и тем больший ее пласт подвергается пучению.
Рис. 1.4: Результат морозного пучения грунта
Строительная практика показывает, что конкретный земельный участок может иметь крайне сложную схему промерзания и пучинистого поднятия почвы.
К примеру: грунт вокруг здания, расположенного на среднепучинистой почве, по внешнему периметру постройки может иметь глубину промерзания до полутора метров и при сезонном пучении подниматься до 10 см. вверх, тогда как грунт, расположенный под домом всегда будет более теплым и сухим, и пучению может не подвергаться вообще.
Только так можно решить проблему и не допустить разрушения здания в результате пучения: посмотреть
Неравномерное пучение также может стать следствием оттаиванием снежного покрова на южной стороне здания — почва, пропитанная влагой из оттаявшего снега, при наступлении следующих заморозков будет подвергаться увеличенным силам пучения, в сравнении с силами на северной стороне здания.
Совет эксперта! В результате неравномерного пучения почвы фундамент здания перекашивается, это же происходит и со стенами постройки — в результате перекоса по ним идут трещины, конструкция деформируется, теряет прочность и приходит в аварийное состояние.
Рис. 1.5: Недостроенное здание, пришедшее в аварийное состояние из-за пучения грунта
Самую высокую опасность сезонное пучение представляет для легких домов, возведенных из пенобетона, дерева либо каркасных панелей. Обуславливается это неспособностью компенсации давлением массы здания оказываемых на фундамент выталкивающих нагрузок.
Строение обладающее достаточно большой массой (к примеру, дом из кирпича), будет давить на фундамент, и если давление от тяжести конструкции превысит выталкивающее давление грунта, почва из-за невозможности расширения будет уплотняться и воздействия пучения ослабятся к минимуму.
Способы уменьшения влияния пучения грунта на фундамент
Строительство ленточных и плитных фундаментов на пучинистых грунтах должно обязательно сопровождаться обустройством уплотняющей подсыпки.
Такая подсыпка состоит двух слоев — крупного песка и гравия либо щебня. Толщина слоев подсыпки должна быть одинаковой, при этом общая толщина уплотнения начинается с 20 сантиметров для слабопучинистых грунтов, и увеличивается до 35-40 сантиметров для сильнопучинистой почвы.
Рис. 1.6: Схема уплотняющей подсыпки под ленточный фундамент
Совет эксперта! Подсыпка для уменьшения вертикальных выталкивающих воздействий выполняется под основанием фундаментной ленты, на дне выкопанной под фундамент траншеи. Для уменьшения касательных сил пучения подсыпка делается по внешнему периметру стенок уже возведенного фундамента.
Однако данная мера является недолговечной ввиду того, что подсыпка, в период повышения уровня грунтовых вод, которое происходит осенью и во время оттаивания снежного покрова, полностью окружается водой. При пропитывании влагой в песок и гравий из грунта проникают пылеватые частицы. В результате этого со временем непучинистые материалы подсыпки приобретают склонность к пучению и теряют свою защитную функцию.
Уменьшить данный негативный фактор позволяет использование специальных противозаиливающих рулонных материалов, которыми покрываются стенки подсыпки. Такие материалы (оптимальный вариант — Стеклохолст) пропускают воду, однако фильтруют все находящиеся в ней мельчайшие частицы ила и пыли.
Рис. 1.7: Комплексная защита фундамента от пучения грунта
Также высокую эффективность демонстрирует практика обустройства дренажа. Такая система представлена дренажными трубами, расположенными по периметру фундамента в подсыпанном слое гравия, выполняющего функцию фильтра. Трубы располагаются под уклоном, что позволяет скопившимся в них грунтовым водам самотеком стекать в специально отведенный накопительный резервуар.
Наши услуги
Мы предоставляем следующие услуги: забивка свай и лидерное бурение. У нас есть собственный автопарк бурильно-сваебойной техники и мы готовы поставлять сваи на объект с дальнейшим их погружением на строительной площадке. Цены на забивку свай представлены на странице: цены на забивку свай. Для заказа работ по забивке железобетонных свай, оставьте заявочку.