Строительство на пучинистых грунтах. Методы решения проблемы морозного пучения грунтов

Строительство на пучинистых грунтах. Методы решения проблемы морозного пучения грунтов

Само по себе строительство домов на пучинистом грунте достаточно часто встречается в российских регионах, которые по большей своей части холодные и сырые. Такое строительство всегда имеет ряд особенностей, которые обязательно стоит учитывать. Рассмотрим более подробно эти особенности.

Что из себя представляет пучинистый грунт?

Под пучинистым грунтом можно понимать любой грунт, который обладает функцией пучения. Пучение – это процесс , при котором влага в грунте, превратившаяся в лед расширяется за счет меньшей плотности льда относительно воды и, соответственно, увеличивает объем всего грунта.

Получается, такой грунт как бы вспучивается. Отсюда и название данного процесса. Очевидно, что пучение характерно для всех грунтов, но проявляться оно будет в разной степени.

Основные закомонерности здесь следующие. Во-первых, чем больше воды в грунте, чем сильнее возможное пучение. Во-вторых, чем больше грунт способен удерживать влаги внутри себя, тем больше его пучинистость.

Типы грунтов, наиболее подверженных действию пучения.

Несмотря на то, что, строго говоря, абсолютно любой грунт в той или иной степени склонен к пучинистости, в строительстве принято выделять ряд грунтов, которые наиболее сильно подвержены процессу пучения.

Относятся к таким грунтам главным образом все грунты, содержащие глинистые частицы в своем составе. Причем, чем больше глины в грунте, тем более сильно он подвержен пучению.

Условно непучинистыми грунтами принято считать следующие: скальные обломочные горные породы, крупнозернистые пески без примесей глинистых частиц, среднезернистый песок, гравелистые пески. К пучинистым же можно смело отнести мелкие пески содержащие в большом количестве глину.

Чем пучинистый грунт опасен для здания?

При наступлении морозов вода в грунте под фундаментом и рядом с ним превращается в лед. Плотность грунта в целом уменьшается, а объем возрастает. Соответственно, грунт под зданием и рядом с ним начинает вспучиваться.

Силы морозного пучения, которые будут действовать на здание в этом случае можно условно разделить на два типа. Во-первых, силы, действующие вертикально снизу вверх, в направлении поверхности земли. Такие силы способны поднять все здание или его часть.

Во-вторых, касательные силы пучения, которые действуют на боковую поверхность фундамента. Такие силы способны повернуть, сдвинуть здание.

Весной же, когда наступает оттепель и лед снова превращается в воду, происходит обратный процесс – плотность грунта под зданием возрастает, объем уменьшается, здание, соответственно, упускается. Движения здания могут привести к появлению деформаций, трещин и даже разрушению всего здания.

Подходы к решению проблемы пучинистости.

Можно выделить несколько ключевых для решения проблем пучинистости моментов.

Факторы, способствующие снижению пучинистости грунта следующие:

1. Исключение (удаление) глины из песка: глина способна удерживать воду в грунте.

2. Укрупнение песка: в таком грунте не происходит застой воды; вода не задерживаясь быстро уходит в слои грунта, расположенные ниже.

3. Пучинистость возможна лишь в пределах глубины, на которую промерзает под зданием грунт.

4. Под круглогодично отапливаемым зданием температура грунта всегда выше и глубина, на которую будет промерзать грунт в районе фундамента такого здания будет минимальной.

5. Если грунтовые воды достаточно низко залегают, то снижается вероятность пучения, поскольку первый водоносный слой будет находиться ниже глубины, на которую промерзает грунт.

Методы решения проблемы пучинистости.

В настоящее время известно много хорошо зарекомендававших себя в строительной практике способов решения проблем строительства на пучинистом грунте. Перечислим и проанализируем их.

1. Полная замена пучинистого грунта грунтом непучинистым.

Этот способ, как видно из названия, требует для своей реализации большого объема земельных работ. Пучинистый грунт в месте, выделенном для строительства полностью удаляется и на его место укладывается непучинистый грунт, главным образом, крупно- или среднезернистый песок.

Этот метод полностью решает проблему пучинистости, поскольку в таком грунте вода не будет застаиваться и сразу будет уходить в нижележащие слои грунта, при том, конечно, что глубина, на которой залегают подземные воды достаточно большая – больше, чем глубина, до которой промерзает грунт в зимний период.

2. Дренаж грунта.

Метод может быть выполнен как самостоятельно, так и в комбинации с другими методами. Суть сводится к осушению грунта, расположенного под и в районе фундамента здания.

Для этого вдоль всего периметра здания роется траншея, в которую укладываются перфорированные (содержашие отверстия на своих поверхностях) дренажные трубы, соединенные друг с другом в единую сливную систему.

Трубы окутываются в геотекстиль и со всех сторон присыпаются галькой или щебнем. Это нужно для того, чтобы в такую трубу поступала только вода из грунта, а сам грунт в нее не проникал.

На небольшом расстоянии от такой трубопроводной системы роется дренажный колодец, который затем соединяется с трубопроводной системой. Функция колодца – сбор воды, из дренажной системы.

Чтобы вода поступала из грунта в колодец самотеком трубы укладываются с неким уклоном, то есть наиболее отдаленные от колодца трубы располагаются несколько выше, чем трубы, которые непосредственно примыкают к колодцу.

Сделать такой уклон можно легко, если траншею перед укладкой в нее дренажных труб засыпать на разном уровне щебнем: вблизи колодца минимальным слоем, а в самих далеких точках дренажной системы максимальным слоем.

Глубина закладки дренажных труб зависит от той глубины, на которой расположена подошва фундамента и от глубины нахождения подземных вод в данной местности и обычно составляет примерно 0,5 м.

3. Выбор соответствующего фундамента под пучинистый грунт.

От грамотного выбора того или иного вида фундамента зависит очень многое. На пучинистых грунтах наиболее приемлемыми могут быть свайные и монолитные. Рассмотрим более подробно их.

Идея строительства свайного фундамента состоит в том, что свая заглубляется ниже глубины, на которую способен промерзать под зданием грунт и, таким образом, не будет подвержена вертикальному морозному пучению – наиболее опасному для здания.

Типичный свайный фундамент, использующий промышленные, заводские сваи требует для строительства использование сваезабивной машины и считается дорогим и сложным в исполнении.

Поэтому в малоэтажном коттеджном строительстве получил распространение его бюджетный вариант – свайно-винтовой фундамент, основанный на винтовых сваях, которые ввинчиваются, вкручиваются в грунт без использования сваезабивной машины и другой сложной техники.

Другой вариант – использование плитного монолитного фундамента. Этот фундамент считается дорогим по затратам. Суть его в том, что на заранее подготовленной песчаной подушке сооружается монолитный плитный фундамент, на основе которого затем уже строится здание.

Таким образом, фундамент будет располагаться выше уровня, до которого промерзает грунт под зданием и такой фундамент будет подвержен пучению, однако монолитный фундамент представляет из себя жесткую железобетонную структуру, способную подниматься и опускаться при пучении без каких-либо деформаций и разрушений.

Плитный фундамент требует проведения многочисленных земляных работ, а также большого количества бетонной смеси, однако считается хорошей защитой от негативных влияний пучинистого грунта.

4. Устройство отмостки и ливневой канализации.

Ливневая канализация позволяет собирать воду, выпадающую в виде атмосферных осадков в определенные емкости и, тем самым, предохраняет грунт, примыкающий непосредственно к зданию от переувлажнения. Той же цели служит и отмостка, отводя воду на некоторое расстояние от здания.

Отмостку сооружают по периметру здания, обычно используя бетон или другой подобный стройматериал, не пропускающий воду. Ширина отмостки должна составлять не менее 1 метра и она должна иметь небольшой уклон в сторону, противоположную стороне расположения стены (цоколя, фундамента) здания, к которой такая отмостка примыкает.

5. Утяжеление здания.

Очевидно, что чем больше масса здания, приходящаяся на единицу поверхности грунта, тем менее вероятным становится процесс подъема или сдвига здания при пучении.

Отсюда вытекает и данный метод: если позволяет проект, то массу здания намеренно увеличивают, в том числе как средство борьбы против пучения.

6. Утепление фундамента.

Идея метода – подъем температуры грунта, прилегающего непосредственно к зданию выше отрицательных значений. Таким образом, грунт, находящийся в районе фундамента и не промерзает и пучения не происходит. Этому же способствует и постоянное отопление подвала и дома в целом в зимний период.

Выбор того или иного метода в первую очередь должен опираться на проект здания, геологию грунта и климат в месте строительства. Немаловажным является и факт расхода сил, времени и денег на реализацию того или иного метода. Все это следует предусмотреть еще на этапе проектирования здания, до начала строительства.

Фундамент на пучинистых грунтах

Ведение строительства на пучинистом грунте подразумевает достаточно много сложностей. Чтобы фундамент был надежным, а эксплуатация будущей постройки безопасной, в процессе проектирования и строительства здания необходимо учесть ряд аспектов, просчитать распределение нагрузки на фундамент.

Что же такое пучинистый грунт? Так называют грунт, который может быть подвержен морозному пучению. Величину пучения можно рассчитать по формуле:

E=(H-h)/h

Примем за E степень пучинистости, за h – высоту грунта до замерзания, за H – высоту грунта после вспучивания при замерзании.

Читайте также:  Как отрегулировать пластиковые окна на зиму самостоятельно – подробный алгоритм работ и подсказки

Так мы можем увидеть, насколько изменился объем грунта после промерзания. Пучинистым считается грунт, который увеличивается в объеме не менее, чем на 1 см при промерзании на 1 м в глубину. То есть, степень пучинистости такого грунта не менее 0,01.

Пучение грунта при промерзании происходит по той причине, что вода, замерзая, превращаясь в лед, расширяется. Таким образом, мы видим, что пучинистость грунта напрямую зависит от его насыщенности влагой. Пучинистость грунта тем выше, чем больше воды в нем содержится. Глинистый грунт, суглинок, супесь – все это пучинистые грунты, так как они (особенно глинистый) имеют множество пор, в которых удерживается влага.

При возведении фундамента на пучинистом грунте необходимо иметь ввиду, что расширяясь при пучении, грунт может значительно изменить форму поверхности, вплоть до приподнятия постройки. По этой причине начинать строительство можно только после принятия мер по предотвращению данного процесса.

Фундамент на пучинистых грунтах: способы предотвращения пучения грунта

1. На первый взгляд самый простой, но довольно радикальный метод – замена грунта в зоне строительства. На площадке, где планируется возводить здание, роется котлован. Глубина его должна быть больше глубины промерзания грунта. Таким образом, из-под будущего фундамента убирается пучинистый грунт, после чего в котлован засыпается и утрамбовывается песок. Песок не удерживает воду и обладает высокой несущей способностью. Это очень надежный способ предотвращения пучения грунта, но он требует больших затрат средств и рабочей силы.

2. Еще один способ предотвращения пучения грунта – закладка фундамента на глубину, до которой грунт не промерзает. В этом случае фундамент опирается на слои грунта, не подверженные пучению, и можно избежать воздействия изменений объема грунта на основание фундамента. Однако на стенки фундамента воздействие будет продолжаться, пусть и в меньших масштабах, чем при менее глубокой закладке.

Грунт может примерзать к стенам фундамента и при пучении давить на него с силой до 5 тонн на квадратный метр. Такой силы достаточно, чтобы приподнять небольшое деревянное строение. Поэтому данный способ закладки фундамента обычно используют для массивных зданий из кирпича или железобетонных блоков.

3. При строительстве небольшого легкого дома, для которого не будет использоваться массивный фундамент, можно прибегнуть к такому варианту решения проблемы, как утепление. В этом случае стараются просто не допустить промерзание грунта до такой степени, когда он начнет деформироваться. Для этого вокруг здания укладывают утеплитель, закрывая им фундамент. Толщина слоя утеплителя должна соответствовать глубине, на которую может промерзнуть грунт. Для каждого случая ее нужно определять индивидуально.

4. Существует и такой способ борьбы с пучением грунта, как отвод воды. Ведь сложности возникают как раз из-за того, что в грунте содержится избыточное количество влаги. Для того, чтобы претворить этот вариант в жизнь, необходимо создать дренажную систему. Делается это следующим образом. На расстоянии около полуметра от фундамента выкапывают канаву, глубина которой равна глубине закладки фундамента. В эту канаву укладывают трубу, покрытую отверстиями и завернутую в водопроницаемую ткань. Нужно учесть, что труба должна находиться под небольшим наклоном. После этого в канаву засыпают крупный песок или гравий. Вода из грунта будет просачиваться в трубу сквозь отверстия и вытекать по ней в специально отведенное место. Таким местом может быть искусственный пруд, дренажный колодец или просто более низкий участок земли, расположенный на достаточном расстоянии от постройки.

Как противостоять морозному пучению грунта

Морозное пучение грунта возникает вследствие замерзания воды в земле, при этом объем грунта увеличивается, и уровень почвы поднимается. Замерзший грунт давит на все конструкции, которые находятся в земле или на ее поверхности, деформирует и сдвигает их. Это весьма опасное явление для домов и других построек. Вследствие вспучивания грунтов происходят подвижки фундаментов, сдвигание пристроек, крыльца, подъем подъездных дорожек, нередко возникают трещины в стенах, перекос луток, бывают и разрушения домов.

Какие грунты относятся к пучащим

Все грунты, которые содержат в себе глину, а значит и связанную с ней воду, в большей или меньшей степени способны вспучиваться при замерзании. Это глины, суглинки, супеси, мелкие пески, пылеватые пески и другие пески, если они содержат в себе пылевато-глинистые частицы.

К непучащим грунтам относятся крупные и средние пески, в которых отсутствуют пылевато-глинистые частицы.

Как воздействуют пучащие грунты на фундаменты и конструкции


Увеличивающийся в объеме грунт создает силы воздействия на все строительные конструкции. Эти силы подразделяют на:
нормальные — действующие снизу вверх на подошву фундамента, приподнимая его;
касательные — силы трения, действующие на вертикальные стенки конструкции при перемещении грунтов вверх или вниз;
перпендикулярные — силы действующие в горизонтальной плоскости при расширении грунтов и давящие на стенки фундамента (под домом грунт не замерзает, поэтому противодействия сдавлению изнутри нет).

От чего зависит интенсивность пучения

Морозное пучение может быть разной интенсивности в разных точках поверхности, даже если они находятся совсем близко. Это еще более усиливает опасность явления, так как на фундамент действуют силы разной величины и направленности.

Интенсивность пучения зависит в первую очередь от степени увлажнения почвы и объема замерзающей воды. Если вокруг дома в непосредственной близости от фундамента почва сильно увлажняется, например, при стоке с крыши, то опасность увеличивается. Часто бывает, что вода накапливается осенью в районе фундамента, после чего следуют морозы…

Способность грунта накапливать воду напрямую зависит от его состава. Чем больше пластичной глины, тем влажнее могут оказаться грунты. На территории России до 75% площадей пригодных к застройке составляют пучащие грунты. Практически все дома старой постройки и другие строения, подъезды, дорожки, нуждаются в защите от сдвижения грунтов зимой.

Какой основной метод борьбы с этим явлением

Раньше предпринимались попытки бороться с последствиями вспучивания грунтов. В основном устраивались песчаные подушки толщиной 20 – 50 см вокруг углубленной в почву конструкций. Чтобы песок не заиливался глинистыми частицами его ограждали от грунта стеклохолстом. Но эти действия все равно были не надежными и теряли эффективность на протяжении длительного времени.

Сейчас основной метод борьбы с морозным пучением почвы – устранение причины явления, а именно, — замерзания грунта возле конструкции. Теперь это сделать не сложно, так как появились новые утеплительные материалы, весьма прочные, и не накапливающие воду, т.е. которые могут применяться непосредственно в грунте. Это различные марки экструдированного пенополистирола. Коэффициент теплопроводности материала на уровне 0,32 Вт/мºС (плотность 35 кг/м куб) и 0,36 Вт/мºС (плотность 50 кг/м куб, особопрочный на сжатие, применяется под автомобильными дорогами).

Вокруг здания в грунт укладывается полоса утеплителя, которая замедляет охлаждение грунта морозным воздухом, поэтому грунт под воздействием тепла земли не замерзает.

При обустройстве теплоизоляции вокруг здания, непосредственно возле фундамента, возникает два вопроса:
– какой толщины экструдированый пенополистирол применить;
— какой ширины должна быть теплоизоляционная полоса.

Рекомендации экспертов, основанные на теплотехническом расчете говорят нам о том, что толщина экструдированного пенополистирола для утепления грунта возле дома в частном строительстве должна быть не менее 50 мм. При этом над слоем утеплителя должен находиться замерзший грунт толщиной не менее 200 мм.

Ширина полосы утеплителя непосредственно прилегающая к зданию должна быть не менее глубины промерзания грунтов в данном районе, но в любом случае не менее 1,0 метра. Такая ширина позволит существенно уменьшить воздействия касательных, нормальных и перпендикулярных сил морозного пучения на фундаменты.

Как сделать утепление грунта возле фундамента


Вокруг дома делается траншея необходимой ширины, на глубину около 0,6 метра. Дно траншеи выравнивается песком толщиной 10 – 20 см, который утрамбовывается с поливкой водой. Этой песчаной подсыпкой также формируется уклон в сторону от дома не менее 2% для стока воды (пенополистирол воду не пропускает, укладывается «зуб в зуб»). Листы утеплителя укладываются вплотную к утеплителю цоколя, или делается врезка в утеплительный слой фундамента. Утеплитель засыпается песчаной подушкой слоем от 20 см, сверху укладывается брусчатка отмостки толщиной от 10 см. Подобная схема позволяет сделать утепленную отмостку вокруг дома.

Защита от морозного пучения приставных конструкций к дому

Возле дома могут располагаться различные приставные конструкции, например крыльцо с лестницей, опоры балкона, легкая терраса и др. При морозных пучениях они могут сдвигаться, деформироваться, что доставляет немало неприятностей. Также и подъездная дорожка к воротам гаража может серьезно пострадать от подъема грунтов, гаражные ворота нельзя будет открыть.

Защита от морозного пучения выполняется следующим образом. Делается выемка грунта на глубину до 600 мм ниже подошвы конструкции и шириной большей, чем конструкция на величину не менее чем глубина промерзания в каждую сторону, но не менее 1 метра. Делается песчано-гравийная подсыпка с уклоном в сторону стока воды (если нужно) толщиной от 300 мм. Подсыпка утрамбовывается с поливкой водой. Затем укладывается утеплитель толщиной 50 мм, поверх которого делается песчаная подушка толщиной 200 мм. На этой подушке делается заливка фундамента под легкую конструкцию или под легкой конструкции или подъездная дорога.

Читайте также:  Правила возведения кирпичных стен и углов

Как видим, принцип борьбы с морозными пучениями почвы в любом случае остается один и тот же – применяется достаточно широкая полоса утеплителя, которая не дает морозному воздуху воздействовать на грунт, и он прогревается естественным теплом земли. По этой же схеме можно утеплять и подводящие к дому трубопроводы, располагая в траншее лист утеплителя шириной в глубину промерзания. При этом желательно делать широкую траншею, т.е. лист расположить как можно глубже. Это снизит воздействие и морозного пучения на трубопроводы на входе в дом, где они располагаются обычно не глубоко.

Морозное пучение грунтов. Как избежать его негативного влияния на объект.

Что такое пучение

При замерзании в морозные зимы вода превращается в лёд, объём которого превышает занимаемый ей в жидком состоянии. В результате возникают разнонаправленные нагрузки на грунт, имеющие максимальные значения в направлениях, минимально противодействующих им сил (вверх и в стороны).

Результатом воздействия морозного пучения грунтов на фундаменты сооружений является возникновение сил выталкивания, касательных и перпендикулярных нагрузок, действующих на подземные части строений, и приводящих к их деформации (разрушению).

Если не учесть эти процессы ещё на стадии проектирования, последствия могут быть плачевными.

Наивысших значений они достигают в грунтах, максимально удерживающих влагу и обладающих минимальной пористостью по всей глубине пласта.

Основные методы защиты

Используемые в процессе строительства методы защиты объекта от сил морозного пучения учитывают физику процесса и направлены на возможную минимизацию либо полное устранение причин, его вызывающих.

Существующие варианты защиты можно условно разделить на три группы:

  • Предварительные;
  • Технически реализуемые;
  • Используемые в процессе эксплуатации объекта.

Методы защиты от морозного пучения, относящиеся к первой группе, включают обязательное предварительное проведение инженерно-геологических изысканий на требуемую глубину, благодаря которому проектировщики получают необходимую информацию:

  • Тип грунта в месте предстоящего строительства и его склонность к пучению;
  • Глубина промерзания;
  • Уровень залегания подпочвенных вод;
  • Среднемесячные температуры;
  • Толщина снежного покрова;
  • Оптимальная ориентация объекта по сторонам света.

Всё это позволяет ответить на вопрос о принципиальной возможности строительства проектируемого объекта на данном участке, выбрать нужный тип фундамента и оптимальные технологии защиты строения от негативного влияния сил, создаваемых морозным пучением.

Технические варианты защиты сваи от морозного пучения

При выполнении работ на грунтах с высокой вероятностью морозного пучения строящийся объект может защищаться с использованием одного или несколько вариантов, рассмотренных ниже.

1. Полная или частичная замена имеющегося грунта на непучинистый в месте выполнения строительных работ.

Полная замена на грунт, не поддающийся пучению, является весьма дорогостоящей процедурой и используется крайне редко (только если глубина заменяемого слоя не превышает 2 м). Гораздо чаще выполняется подушка под фундамент из непучинистых грунтов и обратная засыпка траншеи, отрытой под фундамент, после завершения монтажа последнего и удаления опалубки. Это также позволяет минимизировать негативное влияние сил пучения.

На начальном этапе фундаментных работ после отрывки траншеи на всю расчётную глубину, на её дне выполняется подушка, состоящая из смеси щебня и гравия с чистым промытым песком. Оптимальной (для частного дома) считается толщина

30 см. Ширина отсыпанного слоя должна быть на 20-30 см больше упомянутого размера фундамента.

  • равномерно распределить на грунт общую массу строения;
  • минимизировать отрицательное воздействие на его подошву вертикальных выталкивающих сил, возникающих в результате морозного пучения.

При этом следует понимать, что подушка снижает их величину не потому, что выполнена из непучинистых грунтов. Она просто уменьшает слой последнего.

Пример. Глубина промерзания на строительном участке 1,5 м. Фундамент заглублен на 1,0 м. Оставшийся слой пучинистого грунта составляет 50 см, что может привести к его увеличению до 5 см (

10%). Выполнив подушку толщиной в 30 см, мы сокращаем слой до 20 см и, автоматически, его возможное увеличение, до 2 см.

Весной и осенью уровень грунтовых вод (глубина) повышается. Это может привести к тому, что подушка, частично или полностью, окажется под их воздействием и может быть загрязнена (заилена) мелкими частицами, содержащимися в воде. Они мигрируют вместе с подпочвенными водами, засоряют выполненную подсыпку, доводят её до состояния пучинистого грунта. Поэтому через несколько лет она не сможет достаточно эффектно противостоять разрушающим силам, возникающим вследствие пучения.

Чтобы этого не произошло, как можно дольше применяется специальный материал, геотекстиль, прекрасно фильтрующий воду и задерживающий все твёрдые взвеси.

В целях минимизации воздействия перпендикулярных и касательных сил на возводимый фундамент (как вариант, на стены подвала), возникающих в результате морозного пучения, выполняют обратную засыпку с использованием непучинистых грунтов, которые также предварительно защищаются геотекстилём.

Подобное заполнение не будет примерзать к стенкам фундамента, что также снижает силу касательных нагрузок.

В качестве дополнительного технического решения, направленного на снижение негативного влияния перпендикулярных и касательных нагрузок (ПКН) на боковые стенки фундамента, может быть увеличение их гладкости.

Бетон, из которого чаще всего возводится фундамент, весьма пористый материал, что существенно повышает вероятность его смерзания в морозное время года с прилежащими слоями грунта. Для исключения или минимизации подобного явления внешнюю стену фундамента накрывают слоем гидроизоляционного материала (рубероид, толстая ПЭ плёнка и т.п.). Простейший вариант – грунтование поверхности с использованием отработанного масла.

2. Изготовление монолитного фундамента, имеющего уширение в нижней части конструкции.

Другим технологическим решением, защищающим фундамент от вероятного деформирования силами, возникающими из-за морозного пучения, является использование полноценного арматурного каркаса по всей его глубине (высоте) и длине. Это обеспечивает жёсткость и монолитность конструкции на всех участках.

Для предотвращения выдавливания силами пучения, действующими на основание фундамента, последнее выполняется в форме трапеции (с нижним уширением). То есть здесь формируется площадка – анкер, исключающая возникновение подобной ситуации.

Этот вариант гарантирует требуемую стабильность функционирования фундаментов. Однако использовать его можно только при обустройстве фундаментов из бетона.

Если конструкция изготавливается с использованием блоков, кирпича или натурального камня (что исключает её внутреннее армирование), то класть боковые стены фундамента изначально требуется под углом (конструкция сужается вверх).

3. Заглубление подошвы фундамента ниже уровня промерзания.

Подобное решение, чаще всего, принимается при возведении свайных и свайно-винтовых фундаментов и позволяет полностью исключить влияние выталкивающих сил морозного пучения, но существенно увеличивает поверхность, на которую влияют ПКН.

Способы устранения негативного влияния последних рассмотрены выше.

В случае промерзания грунта на всю глубину заложения фундамента, рассматриваемом в данном разделе, весьма высока вероятность того, что опоры, изменив за зиму своё положение, не примут исходного в тёплое время года. Чтобы избежать данной проблемы выполняется ростверковое соединение всех опор (свай).

В тех случаях, когда речь идёт об установке столбов для заборов, выполняется двойная жёсткая обвязка последних по верхнему и нижнему уровню. Это необходимо в силу существенных нагрузок вероятного пучения (морозного), величина которых может составлять ≤ 10 тонн.

Оптимальным считается решение смонтировать все столбы на едином ленточном монолитном фундаменте, с тщательным армированием последнего.

4. Выполнение дренажных работ.

Чем сильнее увлажнены пучинистые грунты, тем большее увеличение объёма наблюдается при их промерзании (плотность воды примерно на 10% выше плотности льда).

Это автоматически увеличивает вероятность возникновения деформаций и, соответственно, требует существенного повышения требований к выполнению работ, обеспечивающих безопасность возводимого объекта.

Удаление влаги будет способствовать снижению показателя пучинистости и, соответственно, величины сил, негативно влияющих на фундамент. Данную процедуру следует разделить на составляющие.

В первом случае, речь будет идти о защите грунта от попадания в него «верховодки» (атмосферные осадки, снеготаяние).

Решению данной задачи служит выполнение отмостков по всему периметру возводимого здания (бетон, асфальт). Их ширина должна минимум на 200-300 мм перекрывать зону обратной засыпки, чтобы исключить просачивание влаги к фундаменту.

Во втором для борьбы с обводнённостью грунтов, проводится дренаж фундамента. Это обеспечивает снижение уровня подпочвенных вод.

Классическое решение предусматривает укладку системы дренажных (перфорированных) труб в предварительно промытый и уложенный гравийный слой. Этот материал частично задерживает частицы грунта. Монтаж труб ведётся с незначительными уклонами на расчётной глубине, что позволяет собирать воду со значительной площади участка и самотёком направлять её в специальные колодцы, либо в канализационный коллектор.

Выбирая подобное решение, следует понимать, что чисто гравийный фильтр прослужит недолго и не гарантирует защиту дренажных отверстий, имеющихся в трубах, от засорения мелкими частичками грунта.

Их прочистка – весьма трудоёмкий и довольно сложный процесс, под который заблаговременно обустраиваются на участке специальные колодцы на нужную глубину.

Чтобы увеличить сроки между плановыми чистками, используют геотекстиль, которым обёртываются трубы. Наличие подобного фильтра позволяет отказаться от обустройства фильтра гравийного.

Читайте также:  Садовые пылесосы: назначение и принцип работы, виды, советы как выбрать

5. Обустройство плитного фундамента

Плитные фундаменты часто именуют «плавающими». При подвижках грунтов перемещается вся плита. Поэтому на строение, возведённое на подобном основании, разрушающие и деформационные нагрузки от морозного пучения влияния не оказывают.

Обычно это ж/б монолитная армированная плита, мелкозаглубленная либо уложенная поверх грунта (глубина погружения равна нулю).

6. Утяжеление возводимой постройки.

Одним из решений, позволяющих минимизировать или полностью обнулить негативное влияние пучения грунтов, является увеличение массы постройки до значений, которые нагружают фундамент с силой, превышающей выдавливающую, которую создают пучинистые грунты при замерзании.

Поэтому тяжёлые здания на подобных грунтах строить гораздо выгоднее.

7. Утепление свайного фундамента снаружи на пучинистых грунтах

В регионах с положительными среднегодовыми температурами допустимо использование такого варианта, как утепление грунта. Использование утеплителя, уложенного в грунт, существенно снижает уровень промерзания. А в отдельных случаях полностью его исключает.

Суть метода. По всему периметру строящегося здания проводится выемка грунта на расстоянии, равном глубине промерзания в месте ведения строительства. Глубина выбирается с таким расчётом, чтобы уложенный утеплитель можно было засыпать сверху слоем непучинистого грунта толщиной ≥ 200 мм. И выполнить под него песчаную подушку не менее 100 мм.

Толщина материала выбирается с учётом климатических особенностей и его теплоизоляционных характеристик. Чаще всего для решения задачи используются пенопласт, керамзит или шлак.

Оптимальным утеплителем является экструдированный пенополистирол. При плотности выбранной марки в 35 кг/м³, его коэффициент теплопроводности равен 0,32 Вт/м°С. При 50 кг/м³, соответственно 0,36 Вт/м°С.

Этот материал отличается повышенной прочностью к сжимающим нагрузкам (рекомендован для использования в дорожном строительстве).

Использование утеплителя позволяет строить здания на мелкозаглубленных (до 500 мм) фундаментах.

Как правило, поверх утеплителя обустраивается отмостка ≥ 100 мм.

Методы, реализуемые в процессе эксплуатации

Круглогодичное отопление объекта

Средние температуры грунта под отапливаемым зданием

на 20% выше фиксируемых под неотапливаемым объектом, что способствует значительному снижению показателя пучинистости.

В качестве дополнительного способа может применяться рыхление грунта на глубину свыше 350 мм, с его последующим боронованием на 150 мм. Теплоизоляционные свойства такого грунта повышаются. В качестве дополнительного слоя утепления можно учитывать снеговой покров.

Сохранение основания в постоянно промёрзшем состоянии

При строительстве в зоне вечной мерзлоты принимаются меры для сохранения грунта в замороженном состоянии на протяжении всего периода эксплуатации. Для этого строительство ведётся на свайных фундаментах.

Остались вопросы?
Мы сможем вам помочь

Получите оптимальное решение именно под Вашу
задачу, рассчет стоимости и сроки выполнения
работ совершенно бесплатно.

Как бороться с силами морозного пучения грунтов?

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

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

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

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

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

    – одна действует на основание,

– вторая на стенки.

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

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

Для защиты от морозного пучения существует несколько способов:

    – замена грунта на непучинистый,

– удаление влаги из грунта,

– утепление грунта.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Строительство на пучинистых грунтах. Методы решения проблемы морозного пучения грунтов

Геологические изыскания

Геодезические изыскания

Георадарное обследование

Экологические исследования

Морозное пучение грунтов

Морозное пучение грунтов причины и последствия

Морозное пучение грунтов это совокупность процессов деформирования дисперсных грунтов при одновременном увеличении их объёма в при начале промерзания и проявления выпуклых форм на поверхности таких грунтов.
Явление морозного пучения возникает в следствии расширения содержащейся в грунтах влаги при фазовом переходе воды в лёд и происходящем при этом разуплотнении скелета грунтов Из всех типов грунтов больше всего морозному пучению подвержены пылеватые типы грунтов, достаточно хорошо проводящие и удерживающие в себе воду, в процессе промерзания которых из-за миграции влаги появляются сегрегационные подземные льды и возникает иссушение минеральных агрегатов. Существенно меньше или вовсе не склонны к морозному пучению песчаные, а так же ещё более грбые дисперсные грунты без примесей мелкозёма, включающие в себя в основном свободную влагу. Объём таких грунтов увеличивается в процессе промерзания не более чем на девять процентов даже при полном их насыщении водой. Предсказать последствия возникновение такогоя вления можно с помощью инженерно-геологических изысканий.

В естественных условиях морозное пучение подразделяется на 2 вида – это сезонное, возникающее при промерзании оттаивающих околоповерхностных слоёв грунта и многолетнее, наблюдающееся при новом образовании пластов мёрзлых пород. В случае с сезонным морозным пучением обычно наблюдаются регулярные гидротермические деформации поверхности грунтов – поднятия в зимний период и опускания весной/летом с различной амплитудой от нескольких сантиметров до нескольких дециметров); деформация вспучивания поверхности грунтов ок. одного метра диаметром и в несколько дециметров высотой (так называемые пучины), мелкие бугры пучения с льдистым или ледяным ядром до десяти метров в диаметре и один два метра высотой. Разрушение существующих форм микрорельефа, сфомировавшихся в следствии сезонного морозного пучения, происходит при весеннем оттаивании грунтов и сопряжено с выделением воды и формированием (или) сильно разжиженного и переувлажнённого грунта. При постоянном морозном пучении возникают положительные формы мезорельефа — т.н. бугры пучения.Усилия, возникающие в следствии данного явления могут составлять многие десятки тонн.

Явление морозного пучения может серьёзно препятствовать при освоении территорий: существующие положительные формы рельефа морозного пучения очень быстро деформируются при смене условий теплообмена на их поверхности при строительстве и не могут использоваться в качестве оснований для основных видов строительства. Морозное пучение оснований построек приводит к неравномерным деформациям сооружений, отрицательно влияет на проектные режимы их функционирования. Из-за этого места проявления постоянного морозного пучения стараются обходить при выборе строительных площадок и прокладке трасс.

Существуют различные способы борьбы с неблагоприятным воздействием морозного пучения на здания и сооружения – правильный подбор мест строительства объектов; противодействие возникновению промерзания оснований или же наоборот, сохранение его в постоянно промёрзшем состоянии; заанкеривание фундаментов сооружений в подстилающей толще грунтов; осушение и уплотнение грунтов оснований; противодействие (утепление) смерзанию фундаментов с грунтами (использование специальных засыпок, утепляющих прокладок и т.д.), иногда производится замена пучинистых грунтов на иные типы, не подверженные этому явлению.

Ссылка на основную публикацию