Помощь по Теле2, тарифы, вопросы

Любая постройка нуждается в качественном, надежном, правильно спроектированном и обустроенном основании – фундаменте. Он является опорной площадкой, принимающей на себя и обеспечивающей распределение как нагрузок, создаваемых зданием, так и сил воздействия грунта, атмосферных явлений и прочих внешних факторов.

Одним из важнейших этапов проектирования опорной конструкции, вне зависимости от ее разновидности, является определение требуемой глубины заложения. Многие застройщики ошибочно полагают (и многочисленные инструкции, составленные неквалифицированными авторами, лишь усугубляют положение дел), что глубину заложения фундамента нужно определять, ориентируясь исключительно на уровень промерзания грунта. Да, это один из наиболее значимых показателей, но в действительности факторов, требующих учета и анализа, гораздо больше: особенности постройки, инженерно-геологические условия, рельеф площадки, уровень прохождения подземных вод и т.д.

Способы закладки фундамента

Знание методики определения необходимой глубины заложения опоры позволит вам спроектировать и получить в итоге максимально надежную конструкцию, способную служить десятки лет безо всяких проблем и нареканий. Даже если вы планируете поручить обустройство опоры сторонним специалистам, разобравшись в нюансах рассматриваемого расчета, вы сможете проконтролировать правильность выполняемых ими действий, т.к. неверный выбор глубины заложения в будущем приведет к катастрофическим последствиям – начнутся процессы деформации и последующего разрушения опоры, а вместе с ней и вышестоящего здания.

Следуя элементарной логике, можно прийти к примерно такому выводу: чем глубже заложишь фундамент, тем лучше он будет противостоять всевозможным воздействиям, и тем дольше прослужит. На практике ситуация обстоит иным образом. Далее вам предлагается ознакомиться с самыми популярными мифами о глубине заложения фундамента и узнать, как нужно делать правильно.

Глубже строишь – дольше служит

Даже опытные труженики сферы строительства нередко заблуждаются, полагая, что внушительная глубина заложения при любых обстоятельствах является гарантией надежности и долговечности конструкции. В некоторых ситуациях это срабатывает, но не стоит думать, что большая глубина заложения основания будет являться 100%-м залогом высокой прочности опоры.

На практике обязательно выполняется квалифицированный и довольно объемный расчет, предполагающий предварительное проведение инженерно-геологических исследований, определение типа почвы на участке, нахождение уровня прохождения грунтовых вод и т.д. Многое зависит и от конструктивных особенностей возводящегося здания (материал, число этажей, надстройки и т.п.). К примеру, к фундаменту для бани при прочих равных условиях будут предъявляться менее строгие требования, нежели к опоре, рассчитанной на использование в комплексе с жилым домом, но к определению оптимальной глубины заложения нужно одинаково ответственно и грамотно подходить в обоих случаях.

Полезный совет! Вышеперечисленные моменты интересным и понятным простому обывателю языком подробно изложены в книге «Не зарывайте фундаменты вглубь» под авторством В.С. Сажина. Рекомендуем к ознакомлению.

Файл для скачивания – В.С. Сажин «Не зарывайте фундаменты вглубь». Расчеты, таблицы, конструкция фундаментов, правила выбора опорных конструкций, правила армирования

Одна лишь глубина важна?

Как отмечалось, фундамент не во всех ситуациях должен быть заглубленным, даже если строительство ведется на не самом спокойном грунте – существуют строительные технологии, позволяющие увеличить твердость и плотность практически любой почвы. Ввиду этого, если запланировано строительство компактной частной бани, а не огромного жилого дома, в «закапывании денег в землю» не будет никакого смысла.

Наряду с этим, должны учитываться характерные особенности строительной площадки. К примеру, распространенной проблемой является высокое прохождение грунтовых вод. В случае возведения бани, этот вопрос можно решить посредством обустройства эффективного дренажа вокруг опорной конструкции, а не за счет заглубления фундамента.

Еще одной распространенной проблемой являются оползни. Наличие таковых может привести к катастрофическим последствиям в виде провисания, деформации и разрушения опорной конструкции. В данном случае целесообразнее будет заняться укреплением грунта, а не фундамента.

К примеру, в случае с песчаными грунтами хорошо проявляет себя технология силикатизации, предполагающая обработку грунта вокруг опорной конструкции с помощью смеси, включающей равные доли воды и жидкого стекла. Увлажненный таким составом песок тщательно утрамбовывается. В результате грунт становится более прочным.

Еще один эффективный способ предполагает использование специальных химических реагентов. В данном случае на строительной площадке пробуриваются небольшие скважины, через полученные углубления в землю вливаются смоляные составы, что приводит к эффективному упрочнению слабого грунта с минимальными финансовыми затратами.

Нормативно-технические положения

Положения в отношении оптимальной глубины заложения опорных конструкций закреплены соответствующей нормативной документацией. В данном случае это СНиП под номером 2.02.01-83.

Файл для скачивания. СНиП 2.02.01-83. СП 22.13330.2011. ОСНОВАНИЯ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ.

От чего зависит глубина заложения опорных конструкций?

На этом этапе проектирования внимание уделяется следующим моментам:

• назначению и габаритам постройки, которая будет возводиться на опоре;
• уровню нагрузок, создаваемых строением;
• глубине обустройства опорных конструкций ближайших и примыкающих зданий;
• уровню прохождения инженерных коммуникаций;
• особенностям рельефа местности;
• значимые инженерно-геологическим особенностям строительной площадки. Сюда входят: свойства почвы, особенности имеющихся напластований и т.п.;
• гидрогеологическим особенностям местности и характеру их потенциальных изменений при проведении строительных работ и в ходе последующей эксплуатации конструкции;
• вероятности размыва почвы у опорных конструкций, возводящихся неподалеку от водоемов;
• показателю уровня сезонных промерзаний почвы.

При определении этого значения используется усредненный показатель наибольших ежегодных глубин промерзания. Для правильного проведения расчета нужно брать сведения, полученные в ходе минимум 10-летнего наблюдения. Непосредственно для наблюдений выбирается ровная не заснеженная площадка. Уровень грунтовых вод, при этом, должен быть ниже по отношению к показателю сезонного промерзания почвы.

Если результаты многолетних наблюдений отсутствуют (а именно так зачастую и случается) выполняются соответствующие теплотехнические расчеты. Для регионов, на территории которых почва не промерзает больше чем на 250 см, допустимо использование следующей формулы определения нормативного показателя глубины промерзания.

Коэффициент Mt в вышеприведенной формуле указывает на суммарное значение абсолютных среднемесячных минусовых температур зимой для конкретного региона. Эту информацию следует уточнить индивидуально, обратившись в ближайшую гидрометеорологическую станцию или ознакомившись с соответствующей справочной информацией.

Коэффициент d0 определяется по типу почвы на участке. Зависимость следующая:

• глинистые и суглинистые грунты – 0,23 м;
• пылеватые, мелкопесчанистые и супесные грунты – 0,28 м;
• средние, крупные, а также гравелистые пески – 0,3 м;
• крупнообломочные – 0,34 м.

Что такое расчетная глубина промерзания?

Для ее нахождения используется следующая формула.

Коэффициент dfn здесь указывает на нормативную глубину промерзания (руководство по определению этого показателя приводилось выше).

Показатель kh является коэффициентом, отсылающим к воздействию теплового режима строения. В случае с наружными опорными конструкциями отапливаемых зданий этот параметр берется из следующей таблицы.

При обустройстве же оснований неотапливаемых зданий данный коэффициент принимается равным 1,1.

Определение показателя расчетной глубины промерзания осуществляется в соответствии с теплотехническим расчетом и в тех ситуациях, когда опорная конструкция укомплектовывается постоянной теплоизоляцией. Также данное положение актуально для ситуаций, когда особенности температурной эксплуатации возводящегося здания могут оказывать значимое воздействие на температурные показатели почвы, к примеру, в случае с банями.

Показатель глубины заложения, актуальный для отапливаемых конструкций, также принимается в случае возведения внешних и внутренних оснований. Во втором случае расчетный показатель промерзания во внимание не принимается.

Расчетное значение также может не учитываться, если:

• основание обустраивается на мелкопесчанистом грунте и в ходе исследований был подтвержден факт отсутствия пучинистости, а также в ситуациях, когда предварительные исследования и последующие расчетные мероприятия позволили установить, что деформационные процессы, возникающие в ходе промерзания-оттаивания грунта, не оказывают отрицательного воздействия на эксплуатационную пригодность конструкции;
• запланировано проведение соответствующих мероприятий, направленных на исключение промерзания почвы.

Для нахождения глубины обустройства опорных конструкций отапливаемых зданий, планировка которых включает необогреваемые подполья и подвальные помещения, используйте следующую таблицу. Считайте от пола первого этажа до подвала.

От теории к практике

Ранее вы имели возможность ознакомиться с перечнем факторов, принимаемых во внимание в процессе проектирования фундамента, а также получили теоретическое представление об основных расчетных мероприятиях на этапе планирования основания. Теперь вам предлагается узнать, как проводится определение оптимальной глубины заложения на практике.

На что обращаем внимание?

Ранее приводился довольно обширный перечень факторов, определяющих оптимальную глубину заложения фундамента. На практике застройщики обращают внимание лишь на некоторые из них. Об этом в таблице.

Таблица. Факторы, определяющие глубину заложения

Важно! После определения оптимальной глубины заложения по всем значимым факторам, выбирается наибольший найденный показатель, и именно он используется в качестве расчетного.

Существует довольно много разновидностей опорных конструкций, среди которых наибольшее распространение в частном строительстве получили ленточный, столбчатый и плитный фундаменты. Далее вам предлагается ознакомиться с рекомендациями в отношении оптимальной глубины заложения каждого из них.

Ленточные опоры

Фундамент ленточного типа занимает первое место по популярности среди частных застройщиков. Такие конструкции характеризуются более легким возведением и меньшими финансовыми затратами, если сравнивать с монолитными плитными опорами.

Конструкция ленточного основания представляет собой армированную бетонную полосу, обустраиваемую под стенами и перегородками строения. Основание принимает нагрузки, создаваемые вышестоящим строением, и обеспечивает их равномерное распределение на грунт.

Важно! Показатель несущей способности почвы на участке должен превышать нагрузки, передаваемые фундаментной конструкцией от здания. Сведения в отношении необходимых подробно освящались в соответствующей публикации.

Основание ленточного типа подходит для использования на однородных грунтах с отсутствующей либо слабовыраженной пучинистостью. Лучше, чтобы грунтовые воды проходили как можно ниже. Не рекомендуется обустраивать бетонные ленты на подтапливаемых территориях.

Рассматриваемый фундамент запрещен к использованию на торфяных и прочих биогенных органических почвах. Также от применения такой конструкции следует воздерживаться, если строительный участок располагается на неоднородной почве либо на стыке различающихся типов грунтов. Не рекомендуется использовать ленточный фундамент на водонасыщенном пылеватом песчаном грунте и водонасыщенных глинистых грунтах.

При определении конфигурации и геометрических параметров опорного основания нужно учитывать нижеперечисленные факторы:

• нагрузки, создаваемые вышестоящим зданием;
• характеристики почвы (пучинистость, показатели несущей способности);
• климат на местности;
• свойства строительных материалов.

Минимально допустимую глубину обустройства ленточной опорной конструкции определяют по уровню промерзания почвы, высоте залегания подземных вод, а также особенностям пучинистости грунта. Зависимость следующая: чем глубже промерзает грунт и чем ближе вода проходит к поверхности, тем сильнее пучинистость почвы, и тем более выраженное воздействие оказывается на опору снизу. Под воздействием данных сил основание будет сдавливаться и выталкиваться вверх. Для уменьшения интенсивности выраженности этих воздействий и осуществляется заглубление фундамента.

Полезный совет! Помимо заглубления опорной конструкции, выраженность показателей морозного пучения почвы может регулироваться посредством обеспечения теплоизоляции опоры, монтажа несъемной теплозащищенной опалубки на этапе обустройства фундамента, а также путем обеспечения водоотведения и организации дренажа, уплотнения грунта, его частичной либо полной замены.

В соответствии с актуальными строительными нормами, наименьшее допустимое заглубление ленточной бетонной опоры на всех малопучинистых и непучинистых почвах (за исключением глинистого и скального грунтов) составляет 450 мм. При работе на скальном грунте, ввиду физической невозможности обеспечения значительного заглубления, допускается обустройство опорной конструкции непосредственно на поверхности почвы. При обустройстве ленточной опорной конструкции на глинистых почвах и прочих грунтах пучинистого типа, основание заглубляется минимум на 750 мм (в среднем выдерживают 90-100-сантиметровый показатель).

Если грунт чрезмерно мягкий и присутствует вероятность его подвижности (в эту группу входят водонасыщенные почвы, супеси, пески), а также при низких показателях несущей способности поверхностных грунтовых слоев, ленточный фундамент может быть заглублен до уровня расположения шаров грунта, характеризующихся стабильными свойствами и более высокой несущей способностью.

В качестве ориентиров можете использовать значения, приведенные в следующей таблице.

Полезный совет! Вне зависимости от условий на местности, максимальным допустимым показателем заглубления в экономическом и в целом разумном плане является 250 см.

Если фундамент обустраивается на песчаном непучинистом грунте, на показатель глубины промерзания можно не обращать внимания. Также избавиться от зависимости с глубиной промерзания можно при обеспечении вертикального утепления фундамента и горизонтальной теплоизоляции грунта.

Приведенные выше значения могут претерпевать изменения, если грунтовые воды располагаются относительно близко к поверхности. При таких обстоятельствах фундамент придется заглублять на более существенный уровень. Можете ориентироваться на значения, приведенные в следующей таблице.

Владельцам участков, расположенных на пучинистых почвах с высокими грунтовыми водами, следует подумать над использованием другой опорной конструкции, к примеру, свайно-ростверковой. Такому основанию не страшны грунтовые воды и морозные пучения.

Показатели нормативной глубины промерзания представлены в таблице.

В основе этой конструкции – опорные столбы, обустраиваемые в углах строения и на пересечениях стен и перегородок. При необходимости дополнительные опоры сооружаются под тяжелыми простенками, массивными балками и в прочих участках, характеризующихся увеличенной нагрузкой.

В целях обеспечения равномерности распределения нагрузок, создаваемых вышестоящим строением, а также организации работы столбов в качестве цельной опорной конструкции и для увеличения устойчивости фундамента к воздействующим на него силам, обустраивается ростверк, представленный обвязочными балками, соединяющими элементы опорной конструкции.

• при возведении строений, не имеющих подвальных помещений;
• при строительстве зданий с легкими стенами, выполненными по каркасной, щитовой и подобным технологиям;
• при возведении кирпичных стен при наличии необходимости обеспечения глубокого заложения;
• при более высокой устойчивости столбчатого фундамента к осадочным процессам в почве (по сравнению с другими разновидностями фундаментов);
• при необходимости максимального минимизирования выраженности сил морозного пучения (столбы в меньшей степени подвержены упомянутому явлению по сравнению с ленточными и плитными конструкциями);
• при прочих условиях, когда использование ленточного фундамента является экономически невыгодным или нецелесообразным ввиду каких-либо обстоятельств.

Столбчатая опорная конструкция имеет ряд преимуществ.

Во-первых, на ее обустройство обычно затрачивается не более 20% от расходов на весь дом (для сравнения, в случае с фундаментами других типов этот показатель может возрастать до 30% и более).

Во-вторых, через отдельные опоры происходит более эффективное распределение нагрузок, нежели посредством сплошного ленточного основания. Столбы обеспечивают равнозначные показатели давления на почву, в результате чего отмечается уменьшение выраженности осадки по сравнению с ранее рассмотренными ленточными конструкциями. Благодаря этому появляется возможность уменьшения суммарной площади основания.

Опорно-столбчатая конструкция – фото

При определении оптимального показателя глубины заложения столбов, обращают внимание на нижеперечисленные факторы:

• глубину промерзания почвы. Этот параметр остается значимым при проектировании любого фундамента. В идеале столбы должны быть заглублены на 20-30 см ниже упомянутой отметки, но необходимость в этом возникает не всегда. Исключительные случаи будут рассмотрены отдельно;
• тип грунта и особенности его состава. Лучший вариант – песчаный грунт. Вода практически мгновенно проходит через такую почву, плюс ее несущая способность сохраняется на очень высоком уровне. От строительства на торфяниках и илистых грунтах следует воздерживаться. Единственный возможный вариант в данном случае сводится к частичной (еще лучше – полной) замене имеющейся почвы песчаником;
• глубину залегания подземных вод. Этот момент определяется в ходе соответствующих предшествующих исследований. Практически 100%-м подтверждением высокого уровня грунтовых вод может служить наличие поблизости любого природного водоема. В данном случае прибегают к организации систем дренажа или устройству гидроизоляции.

Помимо природных факторов, проектировщик должен обращать внимание на нижеперечисленные положения:

• предполагаемый вес готового строения;
• вес опорных столбов;
• вес предметов внутреннего обустройства постройки и находящихся в ней людей;
• временные нагрузки, к примеру, снег.

Наиболее выраженное отрицательное воздействие на опорные конструкции оказывают силы морозного пучения. Ввиду этого, строительству практически любого фундамента предшествует оценка степени пучинистости грунта. Большинство застройщиков придерживается принципа, в соответствии с которым при работе на грунтах пучинистого типа фундаменты закладываются в среднем на 200-300 мм ниже расчетного показателя глубины промерзания в холодное время года. Наряду с этим, возведение малонагруженных построек, к примеру, таких как частная баня, имеет свои исключительные особенности.

Фундаменты подобных строений подвергаются силам пучения, в большинстве случаев превосходящим общие нагрузки, создаваемые вышерасположенным строением. Из-за такой разности по итогу и происходят разнообразные деформации опоры.

Ввиду этого, планируя постройку бани или любого другого здания без подвального помещения на грунте, склонном к сезонному пучению, лучше отдавать предпочтение незаглубленной либо мелкозаглубленной разновидности опорной конструкции.

Мелкозаглубленными называют опоры, глубина заложения которых составляет 50-70% от нормативного показателя промерзания почвы. К примеру, в соответствии с нормативным показателем грунт промерзает на 150 см. В данном случае мелкозаглубленный фундамент надо заглублять минимум на 75 см.

Если грунт является пучинистым и глубоко промерзает, придется делать заглубленную опорную конструкцию, обустраиваемую, как уже отмечалось, в среднем на 20-30 см ниже точки промерзания. При таких обстоятельствах хорошо себя показывают сборные и монолитные столбы из армированного бетона. Подобные конструкции в незначительной мере подвержены воздействию сил пучения.

Если для обустройства опор применяются камни, неармированный бетон, мелкие блоки, кирпич, стены фундамента должны сужаться кверху – благодаря этому будет, во-первых, обеспечено равномерное распределение нагрузок, создаваемых строением, во-вторых, уменьшен расход строительных материалов.

Среди дополнительных мер, способствующих уменьшению выраженности сил морозного пучения, следует отметить нижеперечисленные положения:

• покрытие боковин столбов материалами, способствующими уменьшению трения почвы. К числу таких материалов относятся разнообразные пластичные смазки, полимерные пленки, эпоксидные смолы, битумные мастики и т.д.;
• утепление верхнего шара грунта вокруг опорной конструкции. Прекрасным вариантом является сооружение утепленной отмостки.

Есть ряд ограничений, наличие которых является прямым противопоказанием к применению столбчатых опор.

1. Во-первых, столбчатый фундамент нельзя использовать на слабых грунтах, а также почвах, склонных к горизонтальным подвижкам, т.к. столбы характеризуются малой стойкостью к опрокидываниям. Чтобы нивелировать боковые сдвиги, обустраивается жесткий армированный ростверк. В случае его применения затраты на возведение столбчатого фундамента практически уровняются с расходами на заливку армированной ленты.

   

2. Во-вторых, столбы лучше не обустраивать на участках, расположенных на слабонесущих (торфяных, водонасыщенных глинистых и т.п.) грунтах, в особенности в случае возведения тяжелых домов (с использованием железобетонных плит перекрытия, с кирпичными стенами толщиной от 50 см и т.д.).

   

3. В-третьих, лучше не строить ничего на столбчатых опорах, если участок расположен в местности с существенными перепадами высот (более 200 см).

   

   На участках со сложным рельефом столбчатое основание – не лучший вариант

Плитные опоры

Монолитная плитная опорная конструкция характеризуется высокими показателями надежности, прочности и долговечности, но и требует соответствующих трудовых и материальных вложений на обустройство. Применение таких опор является целесообразным при работе на слабых разновидностях грунтов, к примеру, почвах с высоким содержанием органики.

В случае использования плиты отмечается уменьшение давления на почву. Происходит это по той причине, что плита опирается на основание всей поверхностью, благодаря чему обеспечивается равномерное распределение нагрузок, создаваемых вышестоящим строением.

На плитном фундаменте можно строить здания из любых материалов. В особенности часто подобные опоры выбираются для применения в комплексе с каменными конструкциями, т.е. строениями, возведенными из блоков, кирпичей и т.п.

Как и в случае с вышерассмотренными разновидностями оснований, глубину заложения определяют в соответствии с характерными особенностями грунта и нагрузками, создаваемыми строением: чем они выше, тем толще делается плита и тем глубже она закладывается.

Плитные фундаментные конструкции не заглубляют до уровня промерзания. Незаглубленные опоры и вовсе возводят на уровне грунта. В строительной практике получила популярность т.н. «плавающая плита» – такой фундамент заглубляется максимум до 1 м, а силами нижележащего утрамбованного песчано-гравийного слоя обеспечивается видимость «плавающей» железобетонной плиты. Такая конструкция характеризуется большей устойчивостью к деформационным воздействиям со стороны грунта.

Наибольшей же популярностью пользуется мелкозаглубленная разновидность плитного фундамента, закладываемая на глубину 200-500 мм. Под плитой обустраивается уплотненная «подушка» из песка и щебенки суммарной толщиной порядка 30 см. Плита армируется по всей площади. Подобная конструкция характеризуется высокой стойкостью к переменным нагрузкам, возникающим при перепадах температуры и приводящим к пучению грунта.

Мелкозаглубленная
разновидность плитного фундамента

Таким образом, плитные фундаменты подходят для использования на проблемных грунтах: подвижных, просадочных, пучинистых и т.п.

Среди недостатков такой конструкции нужно отметить большой объем земляных работ, а также повышенные затраты на приобретение высококачественных армирующих элементов и бетона. Используемые материалы должны соответствовать следующим минимальным требованиям:

• марка бетона – от М200;
• арматура – стальная, диаметром не менее 1,2 см.

Таким образом, монолитная армированная бетонная плита хорошо подходит для использования на грунтах с высокими подземными водами, а также на слабых и разнородных почвах. При таких обстоятельствах расходы на обустройство плитной конструкции будут оправданными и целесообразными. В противном случае специалисты рекомендуют обращать внимание на более экономически выгодные решения в виде вышерассмотренных столбчатого и ленточного оснований.

Дополнительно вам предлагается ознакомиться с таблицами, характеризующими различные типы грунтов, а также отражающими зависимость показателя глубины заложения опорной конструкции от характеристик грунта и высоты прохождения подземных вод.

Удачной работы!

Видео – Глубина заложения фундамента

В индивидуальном строительстве используется заложенный на глубину промерзания грунта ленточный, плитный либо столбчатый фундамент. Сваи погружают до пластов с несущей способностью, которые могут залегать на любом уровне. Подошва фундамента, расположенная ниже отметки промерзания, не испытывает нагрузок от сил пучения. Однако эти силы все равно воздействуют на боковые стенки ленточных фундаментов, свай, столбов, стремясь выдернуть их из земли на поверхность.

Почему грунты вспучиваются?

В большинстве своем почвы , на которых происходит строительство фундаментов, содержат частички глины. Этот материал не пропускает влагу, однако насыщается ею во время дождей либо грунтовыми водами. При замерзании капли внутри глины увеличиваются в объеме в несколько раз, объем грунта увеличивается на 10 – 12%.

Например, в регионах, имеющих глубину промерзания 1,5 м, земля способна подняться на участке на 12 – 17 см, выталкивая размещенные в ней конструкции из бетона. Основная проблема морозного вспучивания выглядит следующим образом:

• содержание глины в разных пластах неодинаково
• одни из них содержат больше влаги, чем другие
• грунт вспучивается неравномерно, перекашивая отдельные участки фундамента

Легкие постройки не могут уравновесить эти подземные силы, достигающие порой 5 т/м 2 . Увеличивая глубину залегания подошвы ленточного фундамента, застройщик полностью решает проблему вспучивания под подошвой. Однако увеличивается площадь боковых поверхностей, на которую действуют касательные нагрузки. Даже если они не смогут выдернуть столб, ленту из почвы полностью, в момент подъема подошвы фундамента на 10 – 15 см в эти пустоты насыпается грунт из прилежащих пластов.

При оттаивании ж/б конструкция не может вернуться в исходное положение, в следующую зиму весь цикл повторяется в том же порядке. Таким образом, уже через несколько лет здание окончательно перекашивается, приходит в аварийное состояние, становится непригодным для эксплуатации.

Способы нейтрализации сил пучения

Для защиты от промерзания грунтов на глубину погружения фундамента наиболее эффективны следующие технологии:

На практике обычно используют несколько перечисленных способов в комплексе. Это позволяет свести вспучивание к минимуму, безопасному для эксплуатации фундамента в конкретных условиях.

Какие фундаменты заглубляются ниже отметки промерзания?

Глубоко заложенная лента обходится застройщику дорого, поэтому данный тип фундамента применяется в проектах с подземным этажом. Чаще всего ниже отметки промерзания располагают фундаменты:

• столбчатые – подошва в 90% случаев имеет уширение, часто не связанное с телом столба, поэтому силы пучения необходимо компенсировать этим методом
• ленточные – для коттеджей с цокольным эксплуатируемым этажом
• свайные – эти конструкции по умолчанию закладываются на большие глубины, так как в верхнем уроне пласт с несущей способностью встречается крайне редко

Плитное основание считается самым дорогим фундаментом. При заглублении его ниже отметки промерзания бюджет возрастает многократно.

Это основание применяется в силу традиций, так как обладает неоправданно высоким бюджетом строительства. Фундаментная лента, заглубленная ниже отметки промерзания, повышает цену м 2 жилища вдвое:

Однако погруженная на глубину ниже отметки промерзания лента остается практически единственным способом получить теплое подполье или полноценный подземный уровень. Это актуально для небольших участков, где горизонтальная застройка нежелательна. Этажность для индивидуальной застройки регламентируется тремя этажами, поэтому цокольный этаж значительно повышает комфортность проживания.

Защита от сил пучения для заглубленной ленты стандартная:

• утепление наружных стенок
• обратная засыпка песком, ПГС
• теплоизоляция отмостки
• дренаж по периметру подошвы

Утеплитель защищает гидроизоляционный материал, сжимается, принимая часть сил пучения на себя. Второй способ полностью избавляет от присутствия глинистой породы возле стенок ленты. Теплая отмостка не дает промерзнуть почве, дренажем отводится влага.

Для малозаглубленной ленты применяют практически все перечисленные методы борьбы с силами пучения. Однако эти основания коттеджей не могут на 100% заменить заглубленную ленту по комфортности эксплуатации, хотя и выдерживают серьезные нагрузки.

Легкие постройки на МЗЛФ практикуют преимущественно на песках, супесях. Несмотря на комплексную защиту от вспучивания, вероятность подъема почвы все же сохраняется. Легкие стены не смогут достаточно нагрузить фундамент, чтобы компенсировать усилия пучения. В этом случае рекомендуются пенобетонные, газобетонные блоки либо кирпичная кладка.

На ровных участках с нормальными геологическими условиями экономичным решением для легких построек является столбчатый фундамент. Максимальный ресурс конструкции обеспечивают столбы, подошва которых расположена ниже отместки промерзания в регионе. На мелкозаглубленных столбах могут покоиться исключительно надворные постройки, МАФ.

Наиболее популярен монолитный или стаканный столбчатый фундамент, которые в любом случае необходимо гидроизолировать, отсыпать по бокам инертным материалом во избежание сил пучения. Как у индивидуальных застройщиков, так и в околостроительной литературе к столбчатым основаниям часто относят висячие буронабивные сваи в оболочках, подошва которых опущена ниже отметки промерзания .

В отличие от сваи, столб сооружается в откопанном шурфе, а не в пробуренном в земле отверстии. Технология имеет вид:

• разметка – по обноскам, вынесенным за углы здания, натягиваются шнуры по осям столбов
• разработка грунта – выкапывается шурф под каждый столб с учетом обеспечения доступа рабочих к бетонным работам
• подготовка – 20 см слой песка, 20 см слой щебня с уплотнением виброплитой каждых 10 см нерудных материалов, заливка подбетонки (5 – 10 см), гидроизоляция подошвы гидростеклоизолом (2 слоя)
• уширение – плита 10 – 20 см с горизонтальной арматурной сеткой (стержни 12 мм периодического сечения) с выпуском вертикального армокаркаса на всю высоту столба
• опалубка – щиты, асбоцементная, полиэтиленовая труба большого диаметра
• бетонирование – укладка смеси, уплотнение наконечником глубинного вибратора
• гидроизоляция – после распалубки на 4 – 15 день после набора прочности бетоном 70%
• обратная засыпка – пазухи шурфа заполняются ПГС или песком с послойным уплотнением материала

Таким образом, залегание подошвы столба ниже отметки промерзания гарантирует отсутствие сил пучения снизу. Обратная засыпка минимизирует выдергивающие нагрузки столба касательными усилиями.

Ввиду максимального бюджета строительства плавающей плиты, эти конструкции редко заглубляются ниже отметки промерзания. Однако погруженный на эту глубину плитный фундамент является самым долговечным из всех существующих, позволяет изготовить полноценный подвальный этаж. Конструкция имеет вид:

Сборные нагрузки от здания передаются на стены подвала, равномерно распределяются плитой по фундаментной подушке из инертных материалов (щебень, песок). Запас прочности плит глубокого заложения многократно превосходит необходимое значение, позволяя строить 3-х этажные кирпичные особняки с тяжелыми кровлями, облицовками стен, фасадов.

Существуют кессонные плиты, заливаемые по мету в опалубку сложной конфигурации:

Это самый экономичный вариант получить классический плитный фундамент с винным погребком или подземным сооружением для хранения овощей, размещения коммуникаций. Глубина подошвы погреба гарантированно находится ниже отметки промерзания. Это позволяет сохранить геотермальное тепло недр, не позволяющее пучнистым грунтам промерзнуть. Гидроизоляция конструкций обязательна, поскольку, даже при низком УГВ грунтовые воды могут иметь сезонные перепады уровня.

Свайный фундамент

В отличие от всех существующих фундаментов, для свай отметка промерзания не имеет особого значения. Минимально допустимая глубина погружения винтовых, буронабивных конструкций для жилища составляет 3 м, что гораздо больше отметки промерзания в большинстве регионов.

Площадь боковых поверхностей свай (диаметр 15 – 60 см) незначительна, выдергивающие усилия пучнистых грунтов в данном случае минимальны. Однако несущая способность свайных фундаментов на 70% зависит от расчетного сопротивления грунтов под пятой. Поэтому производятся геологические изыскания в пятне застройки либо пробное вкручивание.

В последнем случае глубина залегания несущего пласта (расчетное сопротивление 4 – 6 кг/см 2) определяется по резкому увеличению усилия затяжки. После чего, все сваи погружаются на этот уровень, опираясь на несущий пласт.

Таким образом, из всех существующих фундаментов ниже отметки промерзания не заглубляются:

• плавающая плита – за счет максимальной опорной поверхности, двухслойного армирования успешно противостоит подвижкам грунта, утеплением подошвы (вариант шведской плиты УШП) полностью ликвидируются силы пучения, земля не может промерзнуть
• мелкозаглубленная лента МЗЛФ – грунт под подошвой заменяют инертным материалом, утепляют отмостку, укладывают кольцевой дренаж
• малозаглубленные столбы – применяются исключительно для надворных построек, часто требуют ремонта на пучнистых грунтах

Все остальные фундаменты погружают ниже отметки промерзания в регионе, обеспечивая максимальную несущую способность, ресурс конструкции.

Заглубление подошвы фундамента ниже отметки промерзания позволяет стабилизировать геометрию пространственной конструкции, повысить долговечность. Однако этот способ для индивидуального строителя обходится дороже мелкозаглубленной ленты МЗЛФ, винтовых, буронабивных свай. Поэтому применяется исключительно при наличии в проекте подвального этажа.

Вопрос глубины заложения актуален для любого типа фундамента под дом. Правильный выбор этой величины позволит обеспечить прочность и надежность конструкции (при соблюдении технологии строительства). Глубина заложения основания фундамента должна назначаться в строгом соответствии с нормативной документацией.

Согласно пункту 12.2 СП 50-101-2004 глубина требуемого заложения фундамента любого дома зависит от:

• назначения объекта, его конструктивных решений и нагрузок от вышележащих элементов;
• глубины закладки в грунте инженерных коммуникаций дома;
• рельефа участка и планировочных отметок;
• характеристик грунта основания;
• климатических особенностей местности строительства.

Если сказать проще, то для частного строительства минимальная глубина, которая требуется для заложения подошвы фундамента в почвах определяется следующими факторами:

• тип фундамента;
• тип грунта;
• наличие или отсутствие подвала;
• уровень расположения в почве грунтовых вод (УГВ);
• глубина промерзания почвы в зимний период.

Отметку подошвы при наличии подвальных или цокольных помещений принимают на 30-50 см ниже отметки пола. Фундамент должен быть заглублен так, чтобы до отметки уровня подземных вод оставалось не менее 50 см.

Глубина промерзания грунта учитывается для столбчатых и ленточных фундаментов. Плиты обычно укладываются выше отметки замерзания, а сваи опираются существенно ниже (расчет длины производят по несущей способности).

Глубину заложения в зависимости от промерзания

Промерзание почвы опасно тем, что при наличии воды в ней, она расширяется, превращаясь в лед. Происходят смещения, которые могут привести к повреждениям фундамента. Если опереть ленту или столбы без проведения специальных мероприятий на неустойчивый пучинистый грунт, деформирующийся в зимний период, последствия будут плачевными.

Прежде чем копать котлован или траншею, определяют нормативную глубину на которую промерзает грунт. Для частного домостроения можно руководствоваться усредненным значением, но если требуется определить точную нормативную величину, то вычисления производят по формуле 5.3 СП «Основания зданий и сооружений».

Если нет желания подробно высчитывать, какая должна быть минимальная глубина заложения, которая необходима для фундамента, берут уже посчитанные значения промерзания из таблицы представленной ниже в зависимости от региона строительства и типа грунта. Раньше глубину промерзания можно было также определить по картам СНиП «Строительная климатология и геофизика», но после редактуры эти карты из актуализированного издания (СП) убрали. СНиП можно использовать в справочных целях. Таблица представлена для некоторых городов России.

Значения для городов, не вошедших в таблицу, можно найти по картам из СНиП интерполяцией или взять величину для ближайшего пункта. Тип грунта определяют бурением или рытьем шурфов. Предварительно нужно ознакомиться с ГОСТ «Грунты. Классификация».

Нормативная глубина промерзания почвы в европейской части России. Ранее эти карты были в нормативной документации, но сейчас их можно использовать только для справки.

Расчетную глубину промерзания почвы вычисляют, умножив нормативную на поправочный коэффициент, приведенный в таблице 5.2 СП «Основания зданий и сооружений».

*Для не отапливаемых подвалов принимают значение +5 °С, для жилых помещений по ГОСТ «Здания жилые и общественные» — +20 °С.

Глубина заложения основания под дом принимается не выше глубины промерзания (при отсутствии дополнительных мероприятий).

Зависимость от расположения грунтовых вод

Перед тем как копать грунт, необходимо также определить глубину расположения в почве грунтовых вод, поскольку она существенно влияет на глубину, необходимую для заложения, и зависимость ее от промерзания. Какой должна быть минимальная величина заглубления определяют по таблице 5.3 СП «Основания и фундаменты».

Совет! Строить дом на мелком песчаном или пылеватом основании не рекомендуется. Для предотвращения проблем грунт с плохими эксплуатационными характеристиками заменяют на другой более прочный.

Измерять УГВ следует в весенний период, когда почва сильнее всего насыщена влагой. Для изучения лучше выбрать несколько точек, одну из них в самой нижней части участка. Расстояние от подошвы до УГВ должно быть не менее 50 см.

Зависимость от типа фундамента

Глубина закладки фундамента определяется также в зависимости от выбранного конструктивного решения основания под дом. Рекомендации можно свести в одну таблицу.

Кроме того, фундаменты могут быть:

• заглубленный.

В основном это относится к столбчатым и ленточным основаниям. Но также применимо для плит (чаще плиты делают мелкозаглубленными или незаглубленными).

Мелкозаглубленные фундаменты

Этот тип фундамента подходит для применения в следующих случаях:

• строительство легкого дома без подвала или цоколя;
• высокий уровень расположения грунтовых вод (но более 1 метра от поверхности земли);
• достаточно хорошие прочностные характеристики грунта основания.

Схема утепленного мелкозаглубленного ленточного фундамента

При строительстве такого основания не придется глубоко копать землю, что позволяет снизить трудовые и временные затраты. Минимальная при условно непучинистых грунтах (песчаный, крупнообломочный) может быть следующая:

• при глубине промерзания до 3 м — 0,5 м;
• до 3 м — 0,75 м;
• более 3 м — 1,0 м.

Для предотвращения повреждений конструкции силами морозного пучения и водой, необходимо провести следующие мероприятия:

1. Гидроизоляция . Как и любой другой фундамент, мелкозаглубленный требует надежной защиты от влаги. Отмостка защищает конструкцию от дождевой и талой воды. На вертикальную часть фундамента по всей высоте наносится битумная мастика или наклеиваются рулонные гидроизоляционные материалы (линокром, гидроизол).
2. Утепление фундамента по высоте и устройство теплой отмостки. В качестве теплоизоляционного материала можно применять экструдированный пенополистирол (пеноплекс). Толщина утеплителя подбирается теплотехническим расчетом. Для большинства регионов страны потребуется уложить 100 мм пеноплекса. В качестве теплоизоляции нельзя применять минеральную вату. Утеплитель укладывают снаружи по всей высоте и под бетонную или асфальтовую отмостку.
3. Песчаная подушка . Она предотвращает появление морозного пучения. Укладывается из песка средней или крупной фракции с послойным уплотнением. Толщина подушки зависит от фактических прочностных характеристик грунта, в среднем составляет 30-50 см.
4. Отвод грунтовых и дождевых вод от конструкции. Эту функцию берут на себя и ливневая канализация. Даже при достаточно низком уровне расположения грунтовых вод эти мероприятия необходимы, поскольку в период дождей или таяния снега, почва сильно насыщена влагой. Если допустить одновременное воздействие воды и низких температур на фундамент, последствия могут быть необратимы. Наиболее распространенный тип дренажа — пристенный. Труба с отверстиями укладывается в слой гравия, обернутого геотекстилем. Максимальное расстояние от дренажной трубы до фундамента — 1 метр. Глубина заложения — на 30-50 см ниже подошвы фундамента.

В случае мелкозаглубленных фундаментных плит современным решением станет (УШП). Это основание, которое размещает в себе систему теплых полов и некоторые инженерные коммуникации. Для изготовления используется несъемная опалубка из пенополистирола, которая в последствии играет роль утеплителя.

Глубина заложения для фундамента — один из решающих факторов, влияющих на долговечность и надежность фундамента. Важно учитывать все требования, а при невозможности их выполнения провести необходимые мероприятия по защите конструкции.

Совет! Если вам нужны подрядчики, есть очень удобный сервис по их подбору. Просто отправьте в форме ниже подробное описание работ которые нужно выполнить и к вам на почту придут предложения с ценами от строительных бригад и фирм. Вы сможете посмотреть отзывы о каждой из них и фотографии с примерами работ. Это БЕСПЛАТНО и ни к чему не обязывает.

Пучинистые явления – коварные и бесцеремонные процессы, возникающие во влажных глинистых, мелкопесчаных и пылеватых грунтах при их сезонном промерзании. Не учитывать их нельзя, что понятно любому, даже слабо разбирающемуся в строительстве застройщику. Многие это поняли, обнаружив по весне трещину в кирпичной стене загородного дома, увидев перекошенные дверные и оконные проемы каркасной дачной постройки, заметив опасно накренившийся забор.

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

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

Морозное пучение , так называют это явление специалисты, связано с тем, что в процессе замерзания влажный грунт увеличивается в объеме.

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

Грунты по степени пучинистости делятся на:

– сильнопучинистые – пучение 12%;

– среднепучинистые – пучение 8%;

– слабопучинистые – пучение 4%.

При глубине промерзания 1,5 м сильнопучинистого грунта составляет 18 см.

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

Рассмотрим, с чем это связано.

Во-первых .

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

Поднятие воды может достигать:
– 4…5 м в суглинках;
– 1…1,5 м в супесях;
– 0,5 …1 м в пылеватых песках.

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

Слабопучинистый грунт
– на 0,5 м – в пылеватых песках;
– на 1 м – в супесях;
– на 1,5 м – в суглинках;
– на 2 м – в глинах.

Среднепучинистый грунт – когда УГВ расположен ниже расчетной глубины промерзания:
– на 0,5 м – в супесях;
– на 1 м – в суглинках;
– на 1,5 м – в глинах.

Сильнопучинистый грунт – когда УГВ расположен ниже расчетной глубины промерзания:
– на 0,3 м – в супесях;
– на 0,7 м – в суглинках;
– на 1,0 м – в глинах.

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

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

Во-вторых .

Процесс промерзания грунта происходит сверху вниз, при этом граница между влажным и мерзлым грунтом опускается с некоторой скоростью, определяемой, в основном, погодными условиями. Влага, превращаясь в лед, увеличивается в объеме, вытесняя сама себя в нижние слои грунта, сквозь его структуру. Пучинистость грунта определяется также тем, успеет ли выдавливаемая сверху влага просочиться через структуру грунта или нет, хватит ли степени фильтрации грунта, чтобы этот процесс прошел с пучением или без него. Если крупнозернистый песок не создает влаге никакого сопротивления, и она беспрепятственно уходит, то такой грунт не расширяется при замерзании (Рисунок 23).

Рисунок 23. Грунт на границе промерзания:
1 – песок; 2 – лед; 3 – граница промерзания; 4 – вода

Что касается глины, то сквозь неё влага уйти не успевает, и такой грунт становится пучинистым. Кстати, грунт из крупнозернистого песка, помещенный в замкнутый объем, которым может оказаться скважина в глине, поведет себя как пучинистый (Рисунок 24).

Рисунок 24. Песок в замкнутом объеме – пучинистый:
1 – глина; 2 – уровень грунтовых вод; 3 – граница промерзания; 4 – песок + вода; 5 – лед + песок; 6 – песок

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

В-третьих .

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

Пример

Б Подмосковье (глубина промерзания 1,4 м) на среднепучинистом грунте на мелкозаглубленном ленточном фундаменте с глубиной заложения 0,7 м возведен относительно легкий брусовой дом. При полном промерзании грунта внешние стены дома могут подняться почти на 6 см (Рисунок 25, а). Если же фундамент под тем же домом с той же глубиной заложения выполнен столбчатым, то давление на грунт будет больше, его уплотнение будет сильнее, отчего подъем стен от промерзания грунта не превысит 2…3 см (Рисунок 25, б).

Рисунок 25. Степень пучинистости грунта зависит от давления на основание:
А – под ленточным фундаментом; Б – под столбчатым фундаментом;
1 – песчаная подушка; 2 – граница промерзания; 3 – уплотнённный грунт; 4 – ленточный фундамент; 5 – столбчатый фундамент

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

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

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

Главная причина коварства пучинистых грунтов – неравномерное пучение под одним строением

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

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

Если интенсивность тепла земли не зависит от времени года и суток, то на поступление холода влияют температура воздуха и влажность грунта, толщина снегового покрова, его плотность, влажность, загрязненность и степень прогрева солнцем, застройка участка, архитектура сооружения и характер его сезонного использования (Рисунок 26).

Рисунок 26. Промерзание участка застройки:
1 – плита фундамента; 2 – расчетная глубина промерзания; 3 – граница промерзания дневная; 4 – граница промерзания ночная

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

Если ввести такое понятие, как морозопродолжительность (время в часах, умноженное на среднесуточную минусовую температуру воздуха), то глубину промерзания глинистого грунта средней влажности можно показать на графике (Рисунок 27).

Рисунок 27. Зависимость глубины промерзания от толщины снегового покрова

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

Пример

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

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

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

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

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

Из опыта

Весной у в середине марта, я решил проверить как под построенным домом "гуляет" грунт. По углам фундамента (с внутренней стороны) были забетонированы в тротуарные плитки прутки, по которым я проверял просадку фундамента от веса дома. С северной стороны грунт поднялся на 2 и 1,5 см, а с южной – на 7 и 10 см. Уровень воды в колодце на тот момент был ниже грунта на 4 м.

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

Расчищая большие площадки от снега в одном месте участка, и создавая сугробы в другом месте, можно создать заметную неравномерность промерзания грунта. Известно, что посадки кустарников вокруг дома задерживают снег, уменьшая в 2 – 3 раза глубину промерзания, что хорошо видно на графике (Рисунок 27).

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

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

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

Возьмем для примера опору столбчатого фундамента под легким домом. На пучинистом грунте глубина заложения опор выполняется на расчетную глубину промерзания (Рисунок 28, а). При небольшом весе самого строения силы морозного пучения могут его поднять, и самым непредсказуемым образом.

Рисунок 28. Подъем фундамента боковыми силами сцепления:
А – столбчатый фундамент; Б – столбчато-ленточный фундамент по технологии ТИСЭ;
1 – опора фундамента; 2 – мерзлый грунт; 3 – граница промерзания; 4 – воздушная полость

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

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

Заглубленный ленточный фундамент может подняться таким же образом, если он не имеет гладкую боковую поверхность и не загружен сверху тяжелым домом или бетонными перекрытиями (Рисунок 4).

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

Фундаментный столб, выполненный по технологии ТИСЭ (Рисунок 28, б), не поднимается силами сцепления пучинистого мерзлого грунта благодаря нижнему расширению столба. Однако если не предполагается в этот же сезон загрузит его домом, то такой столб должен иметь надежное армирование (4 прутка диаметром 10…12 мм), исключающее отрыв расширенной части столба от цилиндрической. Несомненные преимущества опоры ТИСЭ – высокая несущая способность и то, что его можно оставить на зиму без загрузки сверху. Никакие силы морозного пучения его не поднимут.

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

Из практики

Деревянный дом с большой застекленной верандой установили на фундаментные столбы. Глина и высокий уровень грунтовых вод требовали заложения фундамента ниже глубины промерзания. Пол широкой веранды потребовал промежуточной опоры. Почти всё было выполнено правильно. Однако за зиму пол подняло почти на 10 см (Рисунок 29).

Рисунок 29. Разрушение перекрытия веранды силами сцепления мерзлого грунта с опорой

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

Что же надо было сделать?

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

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

Чем его можно объяснить?

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

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

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

В звездную ночь ранней весной особенно холодно (Рисунок 30). Грунт под свесом крыши сильно промерзает. У плиты мерзлого грунта снизу вырастает выступ, который мощью самой плиты сильно уплотняет грунт под собой за счет того, что влажный грунт при замерзании расширяется. Силы подобного уплотнения грунта огромны.

Рисунок 30. Плита мерзлого грунта ночью:
1 – плита мерзлого грунта; 2 – граница промерзания; 3 – направление уплотнения грунта

Плита мерзлого грунта толщиной 1,5 м размерами 10x10 м будет весить более 200 т. Примерно с таким усилием и будет уплотняться грунт под выступом. После подобного воздействия глина под выступом "плиты" становится очень плотной и практически водонепроницаемой.

Наступил день . Темный грунт у дома особенно сильно прогревается солнцем (Рисунок 31). С повышением влажности увеличивается и его теплопроводность. Граница промерзания поднимается (под выступом это происходит особенно быстро). С оттаиванием грунта уменьшается и его объем, грунт под опорой разрыхляется и по мере оттаивания падает под собственным весом пластами. Образуется множество щелей в грунте, которые заполняются сверху водой и взвесью глинистых частиц. Дом при этом удерживается силами сцепления фундамента с плитой мерзлого грунта и опорой по остальному периметру.

Рисунок 31. Плита мерзлого грунта днем:
1 – плита мерзлого грунта; 2 – граница промерзания (ночь); 3 – граница промерзания (день); 4 – полость оттаивания

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

Возвращаясь к нашей плите, заметим, что ленточный фундамент нарушает целостность самой плиты. По боковой поверхности фундамента она разрезана, т. к. битумная обмазка, которой она покрывается, не создает хорошего сцепления фундамента с мерзлым грунтом. Плита мерзлого грунта, создавая своим выступом давление на грунт, сама начинает подниматься, а зона разлома плиты – раскрываться, заполняться влагой и частицами глины. Если лента заглублена ниже глубины промерзания, то плита поднимается, не беспокоя сам дом. Если же глубина заложения фундамента выше глубины промерзания, то давление мерзлого грунта поднимает фундамент, и тогда его разрушение неизбежно (Рисунок 32).

Рисунок 32. Плита мерзлого грунта с разломом по ленте фундамента:
1 – плита; 2 – разлом

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

Подъем мелкозаглубленного фундаментного столба

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

До того момента, пока граница промерзания грунта не опустилась ниже опорной поверхности столба, сама опора неподвижна (Рисунок 33, а). Как только граница промерзания опускается ниже подошвы фундамента, "домкрат" пучинистых процессов сразу включается в работу. Пласт мерзлого грунта, находящегося под опорой, увеличившись в объеме, поднимает её (Рисунок 33, б). Силы морозного пучения в водонасыщенных грунтах весьма высоки и достигают 10…15 т/м². С очередным прогревом пласт мерзлого грунта под опорой оттаивает и уменьшается в объеме на 10%. Сама опора удерживается в поднятом положении силами своего сцепления с плитой мерзлого грунта. В образовавшийся зазор под подошвой опоры просачивается вода с частицами грунта (Рисунок 33, в). Со следующим понижением границы промерзания вода в полости замерзает, а пласт мерзлого грунта под опорой, увеличиваясь в объеме, продолжает подъем фундаментного столба (Рисунок 33, г).

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

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

Рисунок 33. Подъем фундаментного столба пучинистым грунтом;
А, В – верхний уровень границы промерзания; Б, Г – нижний уровень границы промерзания;
1 – лента-ростверк; 2 – фундаментный столб; 3 – мерзлый грунт; 4 – верхнее положение границы промерзания; 5 – нижнее положение границы промерзания; 6 – смесь воды и глины; 7 – смесь льда и глины

Достаточно часто после окончания зимнего сезона на фасадах и цоколях коттеджей появляются трещины, перекашиваются дверные коробки или появляются щели в оконных рамах. Причиной этих неприятностей в большинстве случаев является подвижка оснований фундаментов, вызванная силами морозного пучения грунта, которые возникают в результате увеличения объема грунта при его замерзании.

Практически все грунты (кроме скальных) могут подвергаться морозному пучению, но в наибольшей степени этот недостаток присущ глинистым грунтам (суглинки, глины, супеси, мелкие и пылеватые пески), а также пескам, содержащим пылевато-глинистые частицы. Пески гравелистые, крупные и средние, не содержащие пылевато-глинистых частиц, считаются непучинистыми.

Как уже отмечалось, морозному пучению подвергаются грунты, содержащие мельчайшие пылеватые и глинистые частицы. По сравнению с крупными и средними песками, эти частицы очень хорошо связывают воду. При замерзании насыщенная водой масса значительно увеличивается в объеме, начинает давить на находящиеся в грунте конструкции и выталкивать их из земли.

Деформации морозного пучения - результат воздействия на конструкцию так называемых нормальных и касательных сил. Первые возникают под подошвой фундамента в результате замерзания и увеличения объема пучинистого грунта, вторые - из-за вертикального смещения грунта, примерзшего к боковым поверхностям фундамента или к стенам подвала. Кроме того, увеличившийся в объеме замерзший грунт начинает давить перпендикулярно поверхности стен подвалов, вызывая деформацию фундаментов в горизонтальном направлении.

Процесс пучения усиливается при увеличении влажности пучинистых грунтов в результате атмосферных осадков (в частности, обильных осенних дождей), при капиллярном поднятии влаги и повышении уровня грунтовых вод.

В Подмосковье 80% всех грунтов относится к категории пучинистых, а глубина их промерзания в зимнее время может достигать 1,4 м. Поэтому защита фундаментов, труб, проложенных под землей, площадок, покрытых асфальтом или плитками, а также подъездов к гаражам от деформаций, вызванных силами морозного пучения, является насущной необходимостью. Для уменьшения воздействия сил морозного пучения на подземные конструкции при строительстве и ремонте дома рекомендуется выполнить следующие мероприятия (табл. 1).

Таблица 1.

Следует отметить, что при повышении уровня грунтовых вод (в осенний период, а также во время таяния снегового покрова) подсыпка оказывается окруженной водой, насыщенной частицами пылевато-глинистого грунта. Мигрируя вместе с водой, эти частицы проникают в подсыпку и засоряют ее, постепенно превращая непучинистый грунт в пучинистый.

В результате после нескольких лет эксплуатации фундамент вновь оказывается стоящим на грунте, деформирующемся при замерзании. Предотвратить заиливание подсыпки позволяет использование специальных фильтрующих материалов (стеклохолст, "Тайпар" и т.п.), хорошо пропускающих воду, но препятствующих проникновению мельчайших пылевато-глинистых частиц в песчаную подушку.

Для уменьшения воздействия на фундамент касательных сил пучинистый грунт, соприкасающийся с вертикальными поверхностями фундамента или со стенами подвала, рекомендуется заменить непучинистым. Обратную засыпку, которая выполняется по всему периметру здания, необходимо (как и в предыдущем случае) защитить слоем фильтрующего материала (рис. 1).

Значительное увлажнение пучинистых грунтов приводит к тому, что при замерзании они увеличиваются в объеме намного больше, чем грунты с меньшей влажностью. Это влечет за собой возрастание уровня деформаций, и, как следствие, - необходимость более серьезной защиты фундаментов от воздействия сил морозного пучения. Одним из путей уменьшения активности пучинистых грунтов является устройство дренажа, позволяющее понизить влажность грунта за счет снижения уровня грунтовых вод.

Традиционная конструкция представляет собой систему дренажных труб, размещенных в слое промытого гравия, задерживающего частицы грунта. Трубы укладывают с небольшим уклоном, обеспечивающим сток воды в специальный колодец или канализацию.

Несмотря на наличие гравийного фильтра, в процессе эксплуатации дренажной системы происходит постепенное засорение дренажных отверстий частицами грунта. Прочистка дренажа - процесс достаточно трудоемкий, требующий устройства специальных колодцев. Предотвратить засорение системы можно путем укладки вокруг дренажных труб фильтрующего материала ("Тайпар" или стеклохолст), не пропускающего самые мелкие частицы и обеспечивающего эффективную работу дренажной системы на протяжении длительного времени (рис. 2).

При наличии фильтрующего материала укладывать слой гравия вокруг дренажных трубок не обязательно, но рекомендуется для увеличения площади проникновения воды в дренажную систему.

Рис. 2

1. существующий фундамент; 2. дренажные трубки; 3. фльтрующий материал; 4. промытый гравий.

Утепление оснований фундаментов

Рассмотренные мероприятия дают возможность уменьшить воздействие сил морозного пучения, но не ликвидировать их причину. Исключить морозное пучение грунтов позволяет устройство теплоизоляции вокруг здания. Сущность этого способа заключается в том, что находящийся около здания грунт защищается теплоизоляционными материалами от промерзания и тем самым ликвидируется причина, вызывающая морозное пучение.

Для устройства теплоизоляции материала используют утеплители, способные сохранять необходимые теплозащитные качества во влажной среде и воспринимать нагрузки от расположенных над ними конструкций. Этим требованиям в наибольшей степени отвечает пенополиуретан (ППУ) и экструдированный пенополистирол (ЭПП) различных марок.

, является самым эффективным, как в пересчете на требуемую толщину теплоизоляции, так как обладает самым низким коэффициентом теплопроводности, так и по сроку службы, благодаря уникальной химической и биологической стойкости. ППУ бывает в плитах (в последнее время в силу широкого распространения ЭПП мало распространен) и в виде напыления.

имеет наибольшую эффективность утепления при использовании в водонасыщенных грунтах, поскольку, благодаря бесшовности, обеспечивает также дополнительную гидроизоляцию, что устраняет термодинамические конвенционные потоки влаги охлаждающиефундаменты и цокольные этажи.

Обладает самыми лучшими характеристиками по теплопроводности, прочности и долговечности, вследствие наиболее качественной микропористой структуре. Немаловажное значение имеет тот факт, что предлагаемая технология может быть реализована как при возведении новых домов, так и в процессе эксплуатации существующих построек, причем размещение теплоизоляционного материала по периметру здания позволяет не только защитить грунт от промерзания, но и утеплить подвальные помещения (рис. 3).

Грунт вокруг дома выкапывают на глубину 0,5-0,6 м. Размеры выемки должны обеспечить укладку утеплителя шириной не менее 1,2 м. После этого на дно траншеи насыпают слой промытого песка толщиной не менее 200 мм, устраивают небольшой уклон песчаной подушки в сторону от фундамента и тщательно утрамбовывают.

Не следует забывать, что потери тепла через наружные углы здания значительно превышают потери через гладь стены, поэтому в зоне углов необходимо предусмотреть дополнительное утепление.

Затем утеплитель засыпают слоем песка или гравия толщиной не менее 300 мм до поверхности грунта. Такое утепление будет препятствовать промерзанию грунта и появлению сил морозного пучения.

Утепление основания крыльца

Много неприятностей владельцам загородных домов доставляют сезонные деформации крыльца и лестницы при входе в дом.

Причиной этого является морозное пучение грунта, вызывающее выпирание относительно легкой конструкции лестницы. Кроме того, основание крыльца или лестницы находится на глубине меньшей, чем подошва фундамента, поэтому силы морозного пучения вызывают особенно сильные деформации этих конструкций.

Наиболее радикальным способом защиты крыльца от выпирания является защита его основания от промерзания (рис. 5). Для этого делают выемку на 700 мм глубже подошвы крыльца или лестницы. На дне выемки устраивают песчаную подсыпку толщиной не менее 400 мм из промытого песка или гравия. На уплотненное основание укладывают плиты ЭПП или ППУ, либо толщина которых принимается в соответствии с вышеприведенной таблицей. Поверх утеплителя насыпают слой песка не менее 50 мм, на который устанавливается лестничный марш или крыльцо. Для защиты основания от промерзания утеплитель должен выступать за границы крыльца на 1,2 м.

На подъезде к гаражу в результате морозного пучения грунтов могут появиться неровности, мешающие нормальному открыванию ворот.

Площадка перед гаражом постоянно очищается от снега, поэтому земля промерзает на большую глубину, что влечет за собой увеличение уровня деформаций грунта, вызванных силами морозного пучения. Предотвратить эти явления можно путем устройства теплоизоляции под дорогой, ведущей к гаражу. Для этого под площадкой или дорогой выкапывают небольшой котлован глубиной около 400 мм. Его ширина с каждой стороны должна быть на 1,2 м больше ширины дороги (рис. 6).

На дне котлована устраивают песчаную или гравийную подсыпку толщиной не менее 100-200 мм, на которую укладывают плиты из экструдированного пенополистирола требуемой толщины. Следует отметить, что, помимо способности сохранять высокие теплозащитные характеристики в грунтовой среде, экструдированный пенополистирол является материалом, способным воспринимать достаточно большие нагрузки, в частности от асфальтового покрытия дороги и машины, стоящей на нем.

Утеплитель, находящийся под полотном дороги, засыпают дополнительным слоем песка толщиной 200 мм, по которому укладывают покрытие из плит или асфальта. На песчаной подсыпке можно установить бортовой камень, заглубив его в песок приблизительно на 200 мм. Утеплитель, расположенный вне эксплуатируемого покрытия, засыпается слоем песка (20-30 мм), после чего выемка заполняется грунтом и выравнивается.

Аналогичным образом утепляют пешеходные дорожки и площадки перед домом, покрытые плиткой. Не следует забывать, что выемка под утеплитель должна быть с каждой стороны на 1,2 м шире площадки или дорожки (рис. 7).

Защита трубопроводов от промерзания

Как правило, трубопроводы инженерных коммуникаций (водопровод и канализация) прокладывают ниже уровня промерзания грунта. Однако на входе в дом участки трубопроводов поднимаются ближе к поверхности и оказываются на глубине промерзания, поэтому эту зону необходимо утеплить.

Устройство траншей глубиной 1,5-2 м для прокладки трубопроводов с последующей обратной засыпкой занимает много времени и является достаточно трудоемким процессом. Уменьшить глубину заложения коммуникаций можно путем устройства теплоизоляции, защищающей трубы и прилегающий к ним участок грунта от замерзания (рис. 8). Помимо этого, в пучинистых грунтах, имеющих небольшую глубину заложения, позволит защитить трубы от деформаций грунта, вызванных силами морозного пучения. Следует отметить, что эти работы можно производить не только в процессе прокладки новой линии, но и во время функционирования существующей.

Таблица 3.

На дне отрытой траншеи устраивают утрамбованную песчаную или гравийную подсыпку толщиной около 100 мм, укладывают на нее изолируемые трубы и закрывают их слоем песка или гравия (не менее 100 мм), на который (после утрамбовки) кладут плиты экструдированного пенополистирола или напыляют ППУ. Сверху утеплитель засыпают песком или гравием (20-30 мм), а затем грунтом.

Существующие трубопроводы можно утеплить, расположив теплоизоляцию не только сверху, но и по бокам (рис. 10), а при прокладке новых инженерных коммуникаций их рекомендуется поместить в теплозащитный канал из ППУ (в настоящий момент в продаже имеются трубы с изоляцией ППУ) либо напылить (рис. 11).

При использовании плитного утеплителя, для обеспечения надежности теплоизоляции (минимизация щелей) плиты утеплителя, образующие теплоизоляционный канал, желательно соединить друг с другом при помощи шурупов, однако трубопроводы все же лучше либо приобретать в теплоизоляции ППУ (предизолированные трубы) либо напылять пенополиуретаном имеющиеся.