Меню

Земля под фундаментом здания сооружения



Грунты как основа сооружений — осадка неизбежна?

Каждое здание и инженерное сооружение можно возводить лишь на таком основании, прочность которого обеспечивает их долговечность и устойчивость. Осадка грунта под фундаментами неизбежна, однако она не должна приводить к деформациям зданий. Особенно опасна неравномерная осадка, вызывающая появление трещин и отклонение стен зданий.

Верхние слои грунта подвержены влиянию ряда физических факторов (смачивание и высыхание, выветривание, замерзание и оттаивание), которые изменяют состояние грунта, его строительные качества и уменьшают несущую способность. Поэтому конструкции зданий и сооружений необходимо располагать на надежных подземных элементах — фундаментах, которые служат для передачи нагрузок от сооружения на грунт, расположенный на некоторой глубине от поверхности земли.

Слой грунта, воспринимающий вес сооружения со всeми действующими на него внешними нагрузками, называют основанием сооружения.
Основания различают: а) естественные, когда грунт под фундаментом остается в естественном состоянии, и б) искусственные, когда вследствие недостаточной прочности грунта принимают меры, повышающие его несущую способность.

Грунты: типы и свойства

По признаку строительных качеств, грунты разделяют на скальные, крупнообломочные, песчаные и глинистые (в том числе лессовидные суглинки).
Скальные , а также крупнообломочные грунты в практике строительства встречаются очень редко. В большей части грунтами являются изверженные, метаморфические и осадочные породы с жесткой связью между зернами (спаянные и сцементированные), залегающие в виде сплошного массива или трещиноватого слоя. Такие грунты служат надежным основанием зданиям при условии, что слой грунта, находящийся под породой, вполне устойчив и не вымывается водой. Основными на наших строительных площадках являются грунты песчаные, глинистые и их разновидности.

Песчаные грунты — продукт разрушения горных пород. Пески обладают характерным для них свойством сыпучести, поскольку сцепления между отдельными зернами нет. В результате этого песчаный грунт обладает хорошей водопроницаемостью и не вспучивается при замерзании.
По крупности зерен различают пески гравелистые (25% частиц крупнее 2 мм), крупные, средней крупности (50% частиц по весу крупнее 0,25 мм), мелкие и пылеватые.
Сухой чистый (в особенности крупный) кварцевый песок может выдержать большие нагрузки и является надежным основанием для сооружений. Мелкий песок, разжиженный водой, особенно с примесями глины и ила, в качестве основания ненадежен.

Глинистые грунты образовались в результате физико-химических процессов, происходивших при разрушении горных пород. Характерным свойством их является сцепление мельчайших частиц грунта между собой. Вследствие водонепроницаемости глинистые грунты всегда содержат воду (от 3 до 60%, обычно 12 — 20%). При замерзании влага, увеличивая объем глинистого грунта, вызывает сильное его пучение.
Сухие, плотно слежавшиеся глинистые грунты с большой мощностью слоя выдерживают значительные нагрузки от сооружений, если под ними находятся устойчивые подстилающие слои.

Наиболее распространенные песчаные и глинистые грунты оснований весьма разнообразны как по крупности частиц, так и по физико-механическим свойствам.
Грунты, в которых глинистые частицы размером менее 0,005 мм содержатся в пределах от 10 до 30%, называют суглинками; при содержании до 10% глинистых частиц грунты называют супесями.

Специфическими свойствами обладают лессовидные суглинки , содержащие значительное количество пылеватых частиц (0,005 — 0,05 мм) и водорастворимые известняки и др. В сухом состоянии такие грунты обладают значительной прочностью, но при увлажнении их грунт размягчается и резко уплотняется. В результате происходят значительные осадки, сильные перекосы и даже разрушения возведенных на нем сооружений, в особенности из кирпича.

Таким образом, для того чтобы лессовидные грунты служили надежным основанием для сооружений, нужно полностью устранить возможность их замачивания. Для этого необходимо тщательно изучить режим грунтовых вод и горизонты их высшего и низшего стояния.

Геологическое обследование участка постройки

Для получения данных, характеризующих состав и свойства грунтов, служащих основанием, и подстилающих слоев, производят инженерно-геологические и гидрогеологические исследования. Для этого на участке, намеченном под застройку, в нескольких точках по периметру фундамента закладывают систему буровых скважин и шурфов, из которых берутся пробы грунта. Шурф представляет собой круглый или прямоугольный колодец, стенки которого в песчаном и насыпном грунте укрепляют пластинами и досками для защиты от обрушения. Бурение скважин производится при помощи бурового инструмента, погружаемого в грунт ударами или вращением.
В период бурения скважины или вскрытия шурфа ведут журнал, по записям в котором составляют геологические разрезы грунта и судят о напластовании залегающих слоев, об их мощности и об уровне грунтовых вод. По этим данным и по образцам ненарушенной структуры, взятым в шурфах, в специальных лабораториях определяют физико-механические свойства грунтов основания и гидрогеологический режим площадки.

Читайте также:  Как утеплить подошву ленточного фундамента пеноплексом

Источник

Как определиться с фундаментом: поэтапная инструкция

Строительство любого дома начинается с закладки фундамента. Главная задача нулевого цикла — передавать нагрузку здания непосредственно на грунт. А потому от надежности и правильности выбора фундамента напрямую зависит капитальность и долговечность самой постройки. С помощью представленной в этой статье поэтапной инструкции определения свойств грунта, вы сможете самостоятельно и без заказа дорогостоящих услугу специалистов определиться с типом, видом и конструкцией будущего фундамента.

Для каждой определенной местности и для каждого вида и веса здания существует свой тип фундамента. Например, нельзя под каменным массивным домом обустраивать легкие свайные конструкции, и вовсе нецелесообразно устанавливать дорогостоящую огромную монолитную плиту под небольшую и легкую каркасную баню. Вот почему еще на самом этапе проектирования необходимо однозначно определиться с типом фундамента.

Главное требование к нулевому циклу дома — это надежность, долговечность и способность держать постройку идеально ровно. И зависят эти качества фундамента не столько от его дороговизны или массивности, сколько от пригодности для определенного вида грунта и рельефа. Например, добротный ленточный малозаглубленный или плитный монолитный фундамент может элементарно начать сползать даже по небольшому склону, а столбчатый — «гулять» в глиняной среде. Вот почему перед началом строительства, и даже выбора участка, необходимо определить степень однородности грунта, наличие и расположение в нем грунтовых вод и глубину его промерзания.

Все эти геологические исследования многие сегодня заказывают в строительных кампаниях. Но, если запланированный бюджет ограничен, то многое о грунте можно узнать так называемым «старым дедовским способом».

Определение типа грунта

Первый шаг в выборе типа фундамента дома — это определение типа грунта участка. Для этой цели можно выкопать яму глубиной 1,5-2 м и хорошо рассмотреть так называемый «срез» земли. Верхний слой, самый темный, — это почва, и ее нужно будет перед началом строительства убрать из-за непригодности. А вот в зависимости от типа находящихся ниже слоев и нужно подбирать фундамент.

Итак, самый нетребовательный для фундамента грунт — скалистый. Он не оседает, не размывается и не вспучивается. Для строительства фундамента на нем нет нужды даже в углублении.

Под почвой оказался песок и глина, да еще и с большой примесью щебня или мелкого камня? Это — хрящеватый грунт. Он достаточно надежен, не размывается водой, и на нем можно ставить даже мелкозаглубленный ленточный фундамент.

Грунт хорошо пропускает воду, прекрасно уплотняется и трамбуется? Это — песчаный грунт. Промерзать он будет на незначительную глубину (до 1 м), а фундамент в нем не намокнет. На таком участке строить можно даже ленточный фундамент из отдельных блоков. Хотя и столбчатый хорошо себя «чувствует» в таких условиях.

От дождя земля сразу стала разжижаться и размываться? Это — глинистый грунт. Глубина промерзания у него более 1,5 м, да и вспучивание немалое. Строительство домов на таком грунте — самое проблемное. Поэтому предпочтение в этом случае рекомендуется отдавать мелкозаглубленному фундаменту, который представляет собой жесткую железобетонную конструкцию, отлично приспособленную к неравномерной деформации основания. Это ленточные, столбчатые фундаменты и монолитная плита. На крайний случай строители обычно еще делают противопучинистую подушку — убирают глину и заменяют ее песком с различными примесями.

Под почвой оказалась смесь песка с глиняными частицами? Грунт будет вести себя соответственно в зависимости от преобладания одного или второго компонента.

А вот на месте осушенных или частично осушенных болот находятся торфяные грунты. Такая земля обычно перенасыщена влагой, и уровень залегания грунтовых вод здесь высок. На таком месте единственно возможный фундамент — это монолитная плита, которую еще называют «плавающей». Неплохо также себя ведет на уклонах и подвижных почвах столбчато-ригельный монолитный фундамент.

К слову, для всех сильно сжимаемых, как торфяники и песчаные подушки, пучинистых и слабонесущих грунтов «плавающие» фундаменты — идеальный вариант. Ведь их большая поверхность значительно снижает давление на сам грунт, а ребра жесткости придают достаточную устойчивость к всевозможным воздействиям разнонаправленных нагрузок, которые неизбежны при просадке, замерзании и оттаивании земли.

Читайте также:  Грибовидный фундамент под опору лэп

Проверка грунта на однородность

Проверить грунт застраиваемого участка на однородность своими силами можно во время бурения глубокой скважины или рытья шурфа минимум на 2,5 м. Так хорошо виден срез грунта — при помощи выработки. Благодаря рытью каналов такой глубины хорошо видно, из каких слоев состоит сам грунт и какой фундамент для него больше подходит.

Так, если грунт окажется крайне неоднородным, плотность его — различной, и заметно, что он неравномерно деформируется, тогда предпочтение лучше отдать такому типу фундамента, как свайный. Ведь именно сваи способны передать давление от здания на более плотные и устойчивые слои грунта — нижние.

Определение близости грунтовых вод

Наличие близкорасположенных подпочвенных вод всегда усложняет строительные мероприятия. Такая почва сильно пучинится зимой и проседает весной, что даже хорошим, капитальным фундаментом переносится крайне тяжело. Нередко из-за этого появляются трещины, разрывы, а двери в доме начинают закрываться с трудом. Но еще полбеды, если дом вместе с почвой поднимается и опускается посезонно одновременно, и куда хуже, если грунт насыщен водами по всей площади неодинаково. В этом случае лучше провести необходимые меры, такие, как сушка, дренаж и перезасыпка. Важно только не путать грунтовые воды и поверхностные — верховодки, которые вызываются таянием снега и дождями и носят временный характер.

Определить уровень расположения грунтовых вод на участке хотя бы приблизительно можно самостоятельно. Для этого необходимо выкопать неглубокие колодцы-шурфы до 2,5 метра глубиной и через них рассмотреть залегающие слои грунта и наличие грунтовых вод. Кроме того, не лишним будет отнести саму жидкость на лабораторный анализ — на вредность.

Но полный профиль грунтовых вод на участке можно получить лишь обратившись за помощью в одну из современных строительных фирм. За неимением такой возможности желательно проконсультироваться с соседями и строителями смежных домов о рекомендуемом заглублении фундамента. Который, к слову, обязательно должен находиться в этом случае ниже уровня промерзания земли.

И, наконец, самый надежный метод определения обилия влаги в почве — это наблюдение весной за дорогой вокруг стройки. Так, если дорога асфальтирована, и в ней видны трещины — почва под ней неоднородна и богата грунтовыми водами. Понаблюдать также будет полезно и за подвалами старых домов в округе — если они сухие и не имеют трещин, значит, фундамент строился именно ленточный. И этому примеру желательно последовать.

Определение глубины промерзания грунта

По сути, не так важно значение глубины промерзания грунта, сколько то, не больше ли эта величина чем расстояние от поверхности земли до первых грунтовых вод. Ведь зимой такие воды быстро замерзают, а лед, как известно, расширяется. И в тех местах, где расположение грунтовых вод достаточно высоко, земля будет подниматься гораздо выше, чем в других местах. И построенный дом станет подниматься выше одним углом, а вторым — ниже. Как результат — трещины и ранние деформации фундамента.

Но, если точно воссоздать полный профиль расположения грунтовых вод в земле довольно сложно, и без профессионального анализа здесь не обойтись, то глубину промерзания почвы определить можно самостоятельно. Для этого необходимо обратить внимание на:

  • плотность грунта. Чем плотнее земля, тем она сильнее промерзает из-за хорошей проводимости холода между ее отдельными частицами;
  • влажность грунта. Более влажный грунт промерзает глубже. А на его насыщенность влагой влияет уровень грунтовых вод и наличие поблизости любого естественного водоема;
  • состояние стен и фундаментов соседних более старших построек;
  • количество снега зимой на земле. Чем его меньше, тем глубже промерзает на этом месте грунт.

В дополнение, в сильно промерзающих грунтах, да еще и с высокими грунтовыми водами, сегодня часто возводят фундамент мелкого заложения с теплоизоляцией. Именно теплоизоляция помогает предотвратить промерзание земли возле фундамента, а, значит, уменьшает воздействие сил пучения от морозов на само здание. Такой способ на сегодняшний день считается одним из самых эффективных и экономичных. Кроме того, такому фундаменту не страшны изменения свойств грунта, которые неизбежно возникают со временем. Единственный недостаток мелкозаглубленных фундаментов — их нельзя возводить на склонах из-за возможного сдвига.

Читайте также:  Отделка цоколя бетонного фундамента

Вычисление силы вспучивания грунта

На глубину закладки и выбор вида фундамента влияет также такое обстоятельство, как вспучивание грунта. Так, зимой все грунты в той или иной мере поднимаются, а весной — опускаются. Фундамент и все расположенные строения на нем «дышат» вместе с грунтом. Вот почему так важно, чтобы грунт был однородным, и вспучивался благодаря этому одинаково по всему участку. Верхний слой грунта — почва — традиционно перед строительством снимается, т.к. она сама по себе неоднородна от природы — в ней всегда встречаются различные примеси органических остатков, разнородный мусор, камней и других вкраплений, а это опасно для последующей неравномерной осадки фундамента.

Определить возможную силу сезонного вспучивания можно по таким признакам:

  • насыщенность грунта влагой. Влажный грунт всегда вспучивается сильнее;
  • состав грунта. Традиционно сильнее «играют» глинистые грунты, если сравнивать их с песчаными;
  • уровень грунтовых вод. Чем он выше, тем сильнее будет пучится почва.

Если на выбранном участке под застройку почва пучится достаточно сильно, то лучше отдать предпочтение плитному типу фундамента, который армируется железным каркасом и сам по себе — очень надежная конструкция.

Но, если грунт к тому же еще и мягкий и глубоко промерзает, то для облегченных конструкций неплохим вариантом станет и столбчатый фундамент.

А вот в случае, если грунт на планируемом участке не только пучится, но еще и подвижен (чаще всего это глинисто-песчаные земли), да и грунтовые воды максимально близки к поверхности, строиться дом будет исключительно на плитном, «плавающем» фундаменте.

Прогнозирование будущей просадки грунта

Важна при выборе фундамента также просадка имеющегося грунта. Так, какое бы здание не строилось, под воздействием его нагрузок фундамент обязательно опускается на величину, которая и называется осадкой. Если при этом сама осадка будет неравномерной — трещин не избежать. И задача проектировщика как раз добиться того, чтобы в первые два года здание оседало максимально равномерно.

Сама нагрузка, действующая на основание фундамента, состоит из таких составляющих: веса выбранных строительных материалов, конструктивных особенностей чердачного и межэтажного помещения, кровельного материала, конструкции кровли (задерживает она на себе снег или нет), а также эксплуатационных нагрузок.

Не стоит забывать, что на грунт оказывают давление все дома, которые расположены близко к застраиваемому участку, и новый дом также добавит свою тяжесть.

А вот в случае, если участок под застройку оказался с пучинистым, тяжелым и просадочным грунтом, фундамент может быть только плитным, когда котлован под домом полностью заливается бетоном. Затрат на металл и бетон такой вид фундамента, конечно, требует значительных, зато такой дом может смело стоять не один десяток лет даже на высушенном болоте. Ведь, как известно из курса физики, чем больше площадь давления на поверхность, тем меньше сама сила давления.

Определение степени риска коммунальных аварий

Еще один немаловажный фактор для определения типа будущего фундамента — это риск аварий старых водопроводных труб. Ведь даже при несильной протечке ржавые трубы быстро насыщают окружающий грунт дополнительной влагой, и он пучится в холодное время намного сильнее, чем обычно. И это опасно как для целостности фундамента, так и для самой постройки. Поэтому строиться лучше на том участке, где узлы таких систем расположены подальше, или на крайний случай установить дополнительную дренажную выводящую систему для уменьшения количества грунтовых вод.

Идеальным без преувеличения можно назвать каменистый и скалистый грунт, который, по сути, представляет собой сплошной камень. Такому грунту не страшно ни влияние влаги, ни морозы, ни изменения погодных условий — своих свойств он не изменяет. В остальных же случаях при проектировании дома нужно выбирать тот тип фундамента, который максимально бы соответствовал и планируемым нагрузкам, и природным особенностям имеющегося грунта участка.

Источник