Фундаменты под торфяные почвы

Как построить фундамент на торфе

Так выглядит фундамент на торфе

Присутствием на участке торфяного грунта российских строителей удивить невозможно, ведь большая часть территории России покрыта болотами. Этот фактор во многом усложняет возведение каких-либо строительных конструкций. Чтобы избежать негативных последствий, необходимо знать особенности торфяного грунта и правильно выбрать фундамент для будущего строения.

Особенности торфяников

Любой вид грунта обладает рядом отличительных свойств, торф также не является исключением.

• Во-первых, со временем торфяной грунт меняет свои свойства.
• Во-вторых, при низкой температуре воздуха не исключено пучение торфа.
• В-третьих, при подъеме грунтовых вод торфяной грунт увеличивается в объеме.
• В-четвертых, изменение размеров торфа происходит вследствие постоянного разложения органических веществ в почве.
• В-пятых, торфяной грунт считается агрессивной средой, оказывающей негативное влияние на металл и бетон.

Кроме того, стоит учитывать состав грунта на участке и залегание торфяника в месте строительства. Поэтому перед выбором фундамента стоит обратиться к специалистам для проведения исследований либо самостоятельно изучить грунт.

Выбор фундамента

В зависимости от залегания торфа выбирают вид фундамента под строение:

Разновидности фундаментов на торфе

1. Ленточный и монолитный фундаменты устраиваются при залегании торфяника на глубину не более 1,5 метров. Технология возведения монолитного фундамента сложная, но может быть выполнена своими руками. Монолитное основание надежное, способно выдержать большую нагрузку, не подвергается усадке, может эксплуатироваться долгое время.
2. Столбчатый фундамент также можно обустроить своими руками. Сложность такого основания в проведении подробных расчетов. Необходимо точно определить форму столбов, их размеры и количество, а также выбрать место расположения тумб.
3. Свайно-винтовой фундамент возводятся в том случае, когда толщина торфа превышает 3-5 метров. Такая основа поддерживает строение, опираясь на плотный слой грунта. Обустраивать такую фундаментную конструкцию можно в любом месте независимо от состава грунта и рельефа местности.

к оглавлению ↑

Способы обустройства фундамента на торфе

В зависимости от глубины залегания торфа возводить фундамент можно несколькими способами:

Замена торфа на другой грунт

Использование первого способа целесообразно с экономической стороны в том случае, когда торф залегает на глубину не более 1,5 метров, а под ним лежит слой глины или крупного песка. Процесс работы протекает в следующем порядке:

• Убирают торф до плотной почвы.
• Подстилают геотекстиль.
• Засыпают площадь песком или щебнем.
• Песчаный слой тщательно утрамбовывают.
• На песчаном основании строят фундамент.

Площадь, на которой убирают торф, зависит от выбранного фундамента. Для строительства ленточного фундамента роют траншею. Монолитный фундамент требует большей площади, поэтому с помощью экскаватора роют большой котлован. При этом также стоит учесть тип будущего строения. Например, для дома с подвальным помещением глубина котлована может составлять 2 метра.

Частичное снятие торфа

В том случае, когда торф залегает на большую глубину, но снять весь слабый грунт нет возможности, можно провести частичное снятие торфяного слоя. В этом случае создается высокий ленточный фундамент. Главным условием этого способа является выстаивание основания. Строительство дома на таком фундаменте возможно лишь через 2-3 года. За это время произойдет необходимая усадка, и основание встанет на нужную глубину.

Возведение свайного фундамента

В том случае, когда исследование показало залегание торфа на глубину более 4 метров, копать котлован невыгодно в материальном плане. На помощь приходят свайные конструкции, в которых в качестве опор могут использоваться буронабивные, забивные железобетонные или стальные винтовые сваи. Использование винтовых свай возможно только после обработки специальными антикоррозийными составами.

Подробное руководство по устройству свайного основания

Преимущества свайной основы

Исследования грунта в месте строительства, показывающие толщину торфяного слоя более 3 метров, указывают на необходимость возведения свайного основания. Помимо высокой несущей способности свайный фундамент имеет множество других преимуществ:

• Сокращение сроков строительства,
• Возможность проведения работ в любое время года,
• Долговечность,
• Прочность и устойчивость в слабых грунтах.

к оглавлению ↑

Инструменты и материалы для работы

Для самостоятельного устройства свайного фундамента необходимо приготовить:

• Рулетку,
• Деревянные колья для разметки,
• Уровень,
• Ручной бур,
• Лопата.

Из материалов обязательно должны быть:

• Прутья арматуры,
• Несколько рулонов рубероида,
• Щебенка,
• Песок,
• Цемент.

Для замешивания раствора потребуется бетономешалка, которую можно взять в аренду, или широкая емкость.

Основные этапы устройства свайного основания

Фундамент является основным элементом любого строения, следовательно, этому этапу нужно уделять максимальное внимание. Возведение свайного основания проводится в следующем порядке:

Подготовка и заливка свайного основания

• Для начала проводят разметку участка, места расположения свай отмечают кольями. Правильная расстановка свай на участке помогает получить фундамент, имеющий отличные несущие характеристики.
• Затем в местах, где будут расположены сваи, копают ямки глубиной до 40 см.
• С помощью специальной насадки на бур расширяют подошву основания.
• После этого бурят скважины. Их глубина зависит от промерзания грунта. Важно, чтобы свая опиралась на прочный грунт.
• В готовых скважинах выполняют гидроизоляцию, которая одновременно служит опалубкой. Для этих целей в скважину опускают асбестоцементную трубу или скручивают трубу из нескольких слоев рубероида. При этом швы рекомендуется зафиксировать малярным скотчем.
• Далее необходимо провести армирование скважин. Из прутьев арматуры диаметром 7 мм монтируют сетку, выполняя через каждые 50 см поперечное скрепление. Арматура равномерно распределит нагрузку на сваи, которую будет оказывать почвенный слой во время замерзания и оттаивания. Арматурная сетка должна доставать до дна и быть выше уровня почвы на 30 см.
• Заполнять скважины нужно бетонным раствором. Наиболее подходящим вариантом считается готовый бетон марки М400. Он отличается особой прочностью, которая позволяет использовать материал для строительства электростанций и аэродромов. Цена бетона марки М400 немного выше других марок, но этот материал – идеальное решение для строительства домов на торфяном грунте. Можно приготовить бетонный раствор своими руками. Для этого необходимо приготовить цемент высокого качества, речной песок, щебенку разных фракций и ребристой поверхностью. Получить качественный раствор бетона можно только при соблюдении пропорций. Песок, цемент и щебень берут в соотношении 3:1:2. После тщательного перемешивания компонентов добавляют воду. Количество воды может быть разным, главное, чтобы готовый раствор имел консистенцию густой сметаны.
• Заливать бетонный раствор в скважину нужно непрерывно. При этом через каждые 50 см необходимо уплотнять бетон, используя специальную вибрационную установку. Непрерывное заполнение предотвратит образование технических трещин, что во многом сказывается на прочности и основания, и строения в целом.

к оглавлению ↑

Монтаж ростверка

На слабом грунте сваи не имеют боковой поддержки, поэтому обязательно нужно скрепить сваи между собой. Для этого монтируется обвязочный слой – ростверк. Существует два варианта строительства ростверка.

Заглубленный ростверк

Вид заглубленного ростверка

Для монтажа этой конструкции по периметру дома и под несущими стенами копают неглубокую траншею. На дне сооружают песчаную подушку, которую тщательно увлажняют и утрамбовывают. Поверх песка засыпают щебень до верхнего уровня свай. Дно и бока траншеи застилают рубероидом и монтируют опалубку. Внутри опалубки сооружают армированный каркас, при этом арматура свай скрепляется с каркасом. Подготовленную траншею заполняют бетоном марки М300 и оставляют для просушивания на месяц. За это время бетон окрепнет, и основание можно использовать для дальнейшего строительства.

Незаглубленный ростверк

Монтаж незаглубленного ростверка

Монтаж такого ростверка проводится аналогично предыдущему варианту, но опалубка монтируется на поверхности. Все остальные моменты повторяются.

Возведение фундамента на торфяном грунте – процесс сложный и хлопотный. Однако при соблюдении необходимых условий и рекомендаций можно построить надежное и долговечное основание.

Источник

Какой фундамент выбрать для строительтства на торфе

Что такое торф?
Торф – это грунт, содержащий в своем составе половину и более органических веществ, который образовался в толще болот в результате длительного естественного отмирания болотной растительности. Образованию торфа способствовала повышенная влажность и недостаток кислорода в болотной толще, в результате чего волокна не достигли полного биологического разложения. Торф является весьма распространенным грунтом в России. Наша страна лидирует в мире по запасам торфа, который является широко используемым полезным ископаемым.
Торфяные грунты могут занимать очень большие территории. Например, в Финляндии и в Томской области торф занимает до трети всех земельных угодий. В Вологодской области десятая часть всех земель – это торфяники. Много торфа в Карелии, в Ленинградской, Рязанской, Московской и Владимирских областях.

К сожалению, во времена советской власти, в виду очевидного недостатка свободных территорий в стране, занимающей 1/6 часть земной суши, земли под садовые, огородные и дачные поселки чаще всего выделяли именно на «списанных» землях с залегающими торфяными грунтами. Поэтому вопрос о том, как правильно построить фундамент для дома или иного сооружения на торфе весьма актуален для России.

Правила строительства фундаментов на торфяном грунте сформулированы в СП 50-101-2004 «Проектирование и устройство оснований и фундаментов зданий и сооружений» в разделе 6.4. «Органо-минеральные и органические грунты»:

6.4.1. Основания, сложенные водонасыщенными органо-минеральными (илы, сапропели, заторфованные грунты) и органическими грунтами (торфы) или включающие эти грунты, должны проектироваться с учетом их особенностей: большой сжимаемости, существенной изменчивости и анизотропии (зависимости от направления) прочностных, деформационных и фильтрационных характеристик и изменений их в процессе консолидации основания, длительного развития осадок во времени и возможности возникновения нестабилизированного состояния.

Подготовка грунтовых оснований: 6.4.23. При расчетных деформациях основания, сложенного органо-минеральными и органическими грунтами, больше предельных или недостаточной несущей способности основания должны предусматриваться следующие мероприятия:
— полная или частичная прорезка слоев органо-минеральных и органических грунтов фундаментами;
— полная или частичная замена органо-минерального и органического грунта песком, гравием, щебнем и т.д.;
— уплотнение грунтов временной или постоянной пригрузкой основания сооружения или всей площадки строительства насыпным (намывным) грунтом или другим материалом (с устройством фильтрующего слоя или дрен при необходимости ускорения процесса консолидации основания);
— закрепление илов буросмесительным способом. (В Скандинавии торф смешивают с чистым цементом или с цементно-зольными смесями с помощью громадных мешалок, закрепленных на строительной технике).

Варианты фундаментов: 6.4.24. В зависимости от типа основания, степени заторфованности, глубины залегания и толщины органо-минеральных и органических грунтов, а также конструктивных особенностей проектируемого сооружения и предъявляемых к нему эксплуатационных требований рекомендуются следующие варианты специальных мероприятий:
— уплотнение основания временной или постоянной нагрузкой, в том числе с устройством вертикальных дрен и дренажных прорезей — для оснований I и II типов;
— полная или частичная прорезка слоя органо-минеральных и органических грунтов фундаментами, в том числе свайными, — для оснований II, IV и V типов;
— выторфовка линз или слоев органо-минерального и органического грунта с заменой его минеральным грунтом — для оснований II, IV и V типов;
— устройство фундаментов (столбчатых, ленточных и т.п.) на песчаной, гравийной, щебеночной подушке или на предварительно уплотненной подсыпке из местного материала — для всех типов оснований;
— устройство сооружений на плитных фундаментах, перекрестных монолитных или сборно-монолитных лентах и т.п. с конструктивными мероприятиями по повышению пространственной жесткости сооружения — для всех типов оснований.

Особенности торфяного грунта как основания для фундамента дома

Торф, как основание для фундамента дома, представляет собой сложный для строительтсва грунт. Торф обладает высокой сжимаемостью под нагрузкой, может менять свои свойства в зависимости от нагрузки, обводненности, степени биологического распада и течения времени. Главный вывод из этого прост: торф – ненадежное основание для фундамента дома. Кроме того, торфяной грунт имеющий кислую реакцию, содержащий химически агрессивные вещества, обладает высокой коррозионной активностью, причем не только по отношению к металлам, но и к бетону. При строительстве подземных бетонных сооружений на торфяном грунте требуется неукоснительно соблюдать толщину защитных слоев бетона, использовать водостойкие марки бетона, применять вибрацию при укладке бетонной смеси, чтобы снизить пористость бетона и производить гидроизоляцию бетона.

Какие существуют варианты устройства фундамента на торфе?

Выбор вида фундамента зависит от нескольких факторов: особенностей геологического строения грунта под пятном застройки, конструкции дома, финансовых возможностей застройщика и доступности строительных материалов в конкретном регионе.
Проектировать и строить фундамент на торфяном грунте без предварительного инженерно-геологического исследования грунта под пятном застройки – означает играть с судьбой будущего дома в Русскую рулетку. Слои и линзы торфа в толще грунта могут преподнести неприятные сюрпризы. Многообразие вариантов залегания торфа отражено на схеме ниже:

Рисунок 1. Основные варианты залегания торфа в толще грунта.

Как видно на схеме, варианты залегания торфа не ограничиваются его сплошным залеганием на определенную глубину. Слои торфа могут чередоваться с минеральным грунтом, могут вклиниваться в него в различных вариантах.
Если пренебречь геологическим исследованием грунта и выбрать конструкцию фундамента дома эмпирическим путем, то не исключено, что под нагрузкой или при изменении уровня грунтовых вод (после устройства дренажа) торф осядет, а вместе с ним и грунтовое основание под фундаментом.

Рисунок 2. Механизм возникновения неравномерной осадки основания под приложенной от построенного дома нагрузкой.

Представление о расположении толщи, слоев, вклинений или линз торфа определяет выбор конструкции фундамента здания.

Выторфовка и замена грунта

Лучшим вариантом для строительства является неглубокое залегание под слоем торфа сплошного слежавшегося слоя минерального грунта без включений органических грунтов. При расстоянии от поверхности до слоя грунта с хорошей несущей способностью не более 1.5-2-х метров предпочтительным способом устройства фундамента является полная или частичная замена грунта в основании дома. При полной замене торфа на подушку утрамбованного крупного песка, уложенного в «ванну» из водопроницаемого геотекстиля, удается получить прочное малопучинистое основание с прогнозируемыми характеристиками. В этом случае можно строить дом на обычном малозаглубленном ленточном фундаменте, на фундаменте поверхностной плите, или устраивать заглубленную плиту с подвалом или цокольным этажом (варианты Д, Е, Ж на рисунке 3). Однако полная выторфовка и замена грунта на крупный или средний песок может потребовать существенных финансовых затрат, особенно при больших глубинах выторфовки.
В случае необходимость сэкономить средства, выторфовка может производиться не полностью: в виде траншей для строительства заглубленного монолитного железобетонного ленточного фундамента, или в виде шурфов для железобетонных свай – колонн (вариант Г на рисунке 3).
После возведения железобетонных конструкций фундамента и выполнения работ по защите бетона гидроизоляцией (при необходимости и утепления) производится обратная засыпка траншей или шурфов песком.

Рисунок 3. Основные варианты фундаментов для строительства индивидуальных домов на торфяном грунте.

При проектировании фундамента с полной выторфовкой и заменой грунта следует помнить о том, что нагрузка от здания передается на основание (грунт) с расширением под углом 45 градусов в стороны. Поэтому, чтобы избежать боковых выдавливаний торфа, осыпаний краев песчаной подушки и ее просадки, следует планировать размеры выторфовки как минимум на значение ее глубины больше, чем сам фундамент. При этом минимальный отступ от границ фундамента рекомендуется устанавливать не менее 2 метров. Все пространство экскавации грунта лучше укрыть геотекстилем с нахлестом полотен и напуском на края на поверхности у краев экскавации не менее 1 метра. Полотна геотекстиля нужно закрепить костылями в грунт, чтобы предупредить его сползание при засыпке песка.

Рисунок 4. Схема устройства выторфовки и замены торфяного грунта.

СП 50-101-2004 6.4.26. Песчаные подушки, устраиваемые под фундаментами с целью замены органо-минеральных и органических грунтов, уменьшения давления на нижележащие слои, повышения, в случае необходимости, отметки подошвы фундаментов, ускорения процесса консолидации (уплотнения) нижележащих грунтов, устраивают, как правило, из песков крупных и средней крупности. В отдельных случаях допускается применение щебня, гравия, шлака или гравийно-песчаной смеси. Мелкие пески для устройства подушек не рекомендуются. Плотность сухого грунта в подушках из песка крупного и средней крупности рекомендуется не менее 1,65 т/м 3 .

Рисунок 5. Песчаная подушка на месте выторфовки глубиной 2 метра.

Свайные фундаменты на торфе

В случае чередования слоев торфа, его вклинений и наличии линз можно использовать и варианты свай-стоек, прорезающих проблемные органические грунты и заглубленные или опирающиеся на слежавшиеся минеральные грунты. Конструкция свай-стоек подразумевает опирание на слои грунта с хорошими механическими свойствами и несущей способностью. Короткие сваи трения, полностью находящиеся в толще торфа без опоры на минеральные грунты, не применимы из-за низкой плотности и связности торфяного грунта и его осадки под нагрузкой.
Свайные фундаменты также можно использовать для возведения экономичного фундамента вместо проведения сплошной выторфовки пятна застройки при небольших глубинах залегания поверхностного слоя торфа. В этом случае опорная часть сваи должна в любом случае залегать ниже нормативной глубины промерзания грунта. При глубинах залегания минерального грунты свыше 2-х метров свайный фундамент становится намного рентабельнее выторфовки с заменой грунта.

Рисунок 6. Варианты свай-стоек для торфяного грунта и другие варианты конструкций фундаментов, прорезающих слой торфа.

Особенности конструкций свайных фундаментов на торфяном грунте.

Торфяной грунт является химически агрессивной средой, ускоряющей коррозию и стали, и бетона. Высокая влагонасыщенность подразумевает высокую электропроводность торфа, играющую существенную роль в электрохимической коррозии. Поэтому материал свай необходимо защищать от воздействия агрессивных факторов торфяного грунта. В России неоправданно широко распространено использование стальных винтовых свай на торфяных грунтах в качестве фундамента для постоянных сооружений. В мире такие варианты фундаментов из-за высокой химической агрессивности торфяного грунта и слабой боковой поддержки если и применяются, то только для сооружений с ограниченным сроком службы.

Рисунок 7. Использование стальных винтовых свай в торфяных грунтах возможно для неответственных сооружений с ограниченным сроком службы.

Пункт 1.2.2 Международного строительного кода ICC AC358 «Helical Foundation Acceptance Criteria» содержит прямой запрет на использование стальных винтовых свай на органических грунтах, к которым относится и торф. Если винтовые сваи используются для временных сооружений и не имеют ростверка, то минимальное их заглубление в грунт по требованиям ICC AC358 должно составлять 305 см.

Бетонные сваи и опоры также необходимо защищать от воздействия агрессивных факторов торфяного грунта и грунтовых вод. Лучшим способом продлить срок службы бетонных конструкций в торфяном грунте является гидроизоляция и использование дренирующих свойств крупного или среднего песка. Наиболее удобной конструкцией, которая позволяет провести качественно гидроизоляцию бетона и частично заменить торф дренирующим грунтом, является устройство фундаментных свай-колонн в шурфах. При устройстве свай-колонн производится полная выторфовка в шурфе до слоя плотного минерального грунта ниже нормативной глубины промерзания. В шурфе либо отливается опорная железобетонная площадка (бетонная подготовка), либо производится уплотнение дна шурфа с помощью крупного песка или щебня. При опоре на бетонную подготовку свая-колонна может быть постоянного сечения. Если используется уплотнение забоя, то целесообразно устроить стойку трапециевидной формы с расширением книзу.

Рисунок 8. Справа: свая-колонна в опалубке во время набора марочной прочности бетоном.

Технологически более простым является устройство буровой железобетонной сваи в несъемной опалубке. Минимальный рекомендованный диаметр короткой железобетонной сваи составляет не менее 30 см1. Забой для буровой сваи обязательно должен уплотняться 10 см слоя щебня, втрамбованного в грунт.2 В качестве несъемной опалубки, защищающей тело сваи от воздействия агрессивных факторов торфяного грунта можно выполнить из нескольких слоев рубероида или одного слоя битумно-полимерной гидроизоляционной мембраны, которые фиксируются на каркасе из оцинкованной сварной сетки.

Рисунок 9. Изготовление несъемной опалубки — гидроизоляционной оболочки для буровой сваи

Бетонную смесь при укладке в опалубку необходимо вибрировать с помощью глубинного вибратора для исключения полстей в отливке и уменьшения итоговой пористости бетонного камня. Из-за слабой боковой поддержки торфа все головы свай должны быть связаны в единую систему ростверком. Для устройства свай-колонн можно выбрать и технологию по типу ТИСЭ – с разбуриванием расширения внизу забоя. Однако при такой конфигурации забоя могут возникнуть затруднения при уплотнении дня забоя трамбованием слоя щебня. Также следует иметь в виду, что имеющиеся в продаже буры с плужками в основном имеют диаметр шнека не более 25 см.

Рисунок 10. Набор прочности бетоном в несъемной опалубке из рубероида на каркасе из стальной оцинкованной сетки.

Альтернативные методы прорезывания толщи торфяного грунта.

В ознакомительном, а не рекомендательном плане, следует упомянуть про устройство фундаментов на торфяном грунте с его сплошным прорезанием до минеральных опорных грунтов с помощью фундаментов – опускных колодцев, фундаментов на деревянных сваях и «народного» экономного способа частичной выторфовки и замены грунта (варианты Е, Ж и Д на рисунке 3).
Фундаменты опускные колодцы устраиваются точно также как и классические колодцы, однако их задача состоит не в достижении водоносного слоя, а в создании надежной массивной опоры для строительной конструкции – будь то столб, мачта или небольшой бревенчатый домик. Колодец отрывается методом экскавации грунта из просвета бетонных колец, которые опускаются вниз под собственным весом. По достижении слоя минерального грунта забой уплотняется, а просвет внутри колец либо засыпается песком с послойным уплотнением, либо заливается бетоном, если задача состоит в создании опоры для ответственной конструкции. Применительно к дачному строительству, для небольшого дачного дома из дерева подошел бы фундамент из 4 -6 опускных колодцев, заполненных песком. А для установки высокой мачты, внешнего дымохода или массивной уличной печи подойдет фундамент из одного опускного колодца.

Рисунок 11. Устройство фундамента на торфе способом опускного колодца.

Гораздо более экономичным и менее надежным является «народный» способ частичной замены грунта с устройством столбчатого фундамента для деревянных домов. Этот способ не гарантирует стабильности основания на всем сроке службы и не может быть рекомендован для каменных построек. Для частичной замены торфяного грунта вырывается шурф сечением 1,5 на 1,5 метра, глубиной ниже уровня промерзания грунта, который выстилается геотекстилем и заполняется смесью крупнообломочных пород с крупным песком. Поверх получившейся площадки отливается бетонная плита с опорой-колонной.

Рисунок 12. Устройство фундамента частичной замены грунта с опорами-колоннами.

Еще одним экзотичным способом устройства фундамента на торфе является укрепления основания железобетонного фундамента забивными деревянными сваями, которые должны находиться ниже постоянного уровня грунтовых вод. Способ не надежен из-за постепенного биологического разрушения дерева (хотя оно может идти и тысячелетиями) и его убыстрения при понижении уровня грунтовых вод.

А что делать, если глубина залегания торфа такова, что ни замена грунта, ни сваи не могут достичь надежного минерального гурнта? На этот случай существует редко используемый, но надежный способ устройства плавающего фундамента на постоянной пригрузке торфа песчаной подушкой.

Источник