Неоднородный грунт под фундамент

К разработке данной темы подтолкнули разрушения отдельных высотных сооружений, построенных в регионах Южного Казахстана. Безусловно, такие разрушения зданий явились последствием неправильного расчета грунтовых оснований и в основном связаны с тем, что здесь не учитывались вопросы консолидации, ползучести и их неоднородность.

Результаты многочисленных исследований фундаментов и грунтовых оснований жилых сооружений позволяют предположить наличие крупных зон деформации верхней части земной коры, в которых породы обладают пониженной прочностью и по которым могут активно циркулировать подземные воды. Над такими зонами обычно происходят аномальные осадки зданий, результатом которых являются их деформации и повреждения. Этого можно избежать, если при проектировании своевременно учесть некоторые факторы, сильно влияющие на уплотнение массива. Одним из таких факторов является неоднородность грунтов по составу, генезису, физико-механическим свойствам в основании фундаментов инженерных объектов, обусловленная сложным геолого-тектоническим строением верхней части земной коры того или иного региона Казахстана. Верхняя часть земной коры многих регионов Казахстана характеризуется высокой степенью неоднородности слагающих ее грунтов, пород, и невнимание к таким неоднородностям земляных масс во время проектирования оснований может привести в будущем к повреждениям инженерных сооружений вследствие их неравномерной осадки. В качестве такого примера можно привести некоторые жилые здания, которые не дошли до эксплуатации (рисунок).

В связи с этим в данной работе приведены разработанные реологическая математическая модель и аналитический метод исследования линейного деформирования неоднородного упругоползучего грунтового основания. Здесь математическая модель неоднородного грунтового основания состоит: из типовой схемы, представляющей самого основания; из уравнения состояния элементов структуры грунтового основания σ_i = f(ε_i) из системы краевых условий, которые определяются в соответствии с классификацией поставленной задачи как краевой задачи математической физики; из условия равновесия системы; из искомого решения. Причем неоднородность грунтового массива учитывается через модуль его деформации, который в математическом виде может быть представлен в виде экспоненциальной функции глубины, использованной Г.Я. Поповым в [3] при исследовании контактных задач теории упругости, т.е.

Источник

Выбираем фундамент для проблемного грунта: ленточный, свайный или плитный?

При выборе конструкции фундамента учитывают состав грунта, уровень грунтовых вод, особенности рельефа, массу и конфигурацию здания и даже режим его эксплуатации. Не вдаваясь в технологические детали строительства ленточных, свайных, плитных и комбинированных фундаментов, поговорим о специфике их «поведения», преимуществах и недостатках тех или иных проектных решений.

Ленточный фундамент

Наиболее простая конструкция фундамента для малоэтажного дома — ленточная. Именно она доминировала, в том числе и на болотистых участках, в период дачного бума 1980–90-х гг.

Схема устройства простого плитного фундамента. Визуализация: Владимир Григорьев/Burda Media

Мелкозаглублённая лента была чрезвычайно популярна в силу сравнительно низкой стоимости; при этом она рекомендовалась некоторыми территориальными строительными нормативами, например ТСН МФ-97 МО. Общая высота такой ленты не превышает 1 м, ширина обычно составляет 30–40 см, а глубина заложения — 30–50 см (часто вообще обходятся без траншеи, а лишь снимают плодородный слой на площади застройки).

Свайно-ленточный фундамент. Визуализация: Владимир Григорьев/Burda Media

В результате сезонных подвижек грунта такой фундамент упруго деформируется, вследствие чего в стенах дома могут появиться трещины. Даже усиленное армирование (как минимум два горизонтальных пояса из арматуры диаметром 10–16 мм) помогает не всегда. Практика показала, что плавающий ленточный фундамент — не лучший вариант для здания с блочными (блочно-кирпичными) стенами, в особенности если оно имеет сложную конфигурацию, террасы и иные пристройки. Между тем для прямоугольных в плане каркасных, бревенчатых и брусовых построек он вполне пригоден.

Для демонтажа опалубки требуется расширить траншею как минимум на 40 см. Зато потом можно нанести на внутреннюю и наружную стенки фундамента гидроизоляцию, которая продлит срок службы конструкции. Фото: ShutterStock/Fotodom.ru

Ленточный фундамент глубокого заложения оптимален для тяжёлого здания, строящегося на участке с достаточно плотным грунтом — глиной или суглинком с минимальной примесью ила, без плывунов. (Вообще, наиболее рентабельна плитно-ленточная конструкция с устройством подвального или цокольного этажа, но она подходит лишь для сухих участков и в статье не рассматривается.)

Глубина промерзания грунта зависит от его типа и местных климатических условий. В Центральном регионе России при глинах и суглинках она варьируется от 1,2 до 1,6 м.

Ленточный фундамент может быть как монолитным, так и блочным. Монолитная ж/б конструкция лучше противостоит воздействию боковых сил морозного пучения, в целом жёстче и может возводиться без помощи автотехники — правда, тогда намного возрастут временные затраты.

Свайно-буровой фундамент с ростверком и стяжкой. Визуализация: Владимир Григорьев/Burda Media

Уменьшить объём земляных работ и сроки строительства позволяет упрощённая технология, при которой опалубку сооружают лишь для надземной части фундамента, а подземную заливают в выстеленную рулонным гидроизоляционным материалом траншею. Однако из-за неизбежных неровностей стенка такого фундамента довольно прочно сцепляется с грунтом и более подвержена воздействию касательных сил морозного пучения. Впрочем, нагрузка, создаваемая зданием, обычно их компенсирует.

Если плотный слой грунта расположен значительно ниже глубины промерзания, лента оказывается ненадёжной или слишком дорогостоящей.

Другой популярный способ предполагает монтаж несъёмной опалубки из ЭППС-плит. Такая опалубка проста в монтаже (для крепления стенок используются специальные регулируемые стяжки, они же служат опорой для арматурных поясов) и нейтрализует касательные силы морозного пучения: сцепление гладких ЭППС с грунтом невелико.

Опалубка из сборных щитов или досок обойдётся дешевле пенопластовой, с учётом того что щиты можно взять в аренду, а пиломатериалы — использовать в дальнейшем, например, для черновых полов. Фото: IZBA De Luxe

Сравнительно недавно была разработана технология возведения ленточных фундаментов малоэтажных домов с использованием виброгрейфера (грунтозаборника) и блочной вибропогружаемой опалубки. Суть способа такова: сначала с помощью виброгрейфера разрабатывают фрагмент («захватку») траншеи протяжённостью приблизительно 2 м, в который автокраном по очереди погружают небольшие (условно 0,3 × 0,7 ×1,5 м) толстостенные металлические ёмкости (профилировочные блоки) с жёстко присоединённой к ним вибрационной установкой. Блоки оснащены замковым соединением, благодаря чему точно выстраиваются в ряд. Далее в них заливают бетонную смесь и так, постепенно удлиняя траншею и переставляя блоки, формируют монолитную ленту. Преимущество способа — в скорости, а также в том, что бетонная смесь хорошо уплотняется вибрацией. А недостатки заключаются в необходимости применения мощной техники, заводского бетона и невозможности обеспечить непрерывные армирование и заливку, что отрицательно сказывается на прочности ленты.

Что даёт георазведка

Без точных данных о составе грунта на участке нежелательно начинать строительство даже лёгкого каркасного дома. Стоимость георазведки, например, в столичном регионе сегодня составляет около 30 тыс. руб. За эту сумму фирма должна пробурить как минимум четыре скважины глубиной 3–5 м, взять пробы грунта с разной глубины и сделать их гранулометрический анализ. Эти сведения позволят правильно выбрать тип фундамента и рассчитать конструкцию по несущей способности. В случае свайно-забивного или свайно-винтового фундамента требуемые параметры также можно выяснить путём пробного забивания или завинчивания нескольких свай.

Свайный фундамент

Свайные фундаменты практически не подвержены морозному выдавливанию, но обладают сравнительно невысокой несущей способностью (а точнее, для её увеличения порой требуются слишком большие затраты). Они предпочтительны при строительстве на склонах и подтопляемых территориях и надёжнее ленточных в том случае, если верхний слой грунта — просадочный, но под ним, на глубине не более 2–5 м, располагаются плотные породы, на которые можно опереть сваи-стойки. На заиленных грунтах иногда применяют висячие сваи, несущая способность которых обеспечивается силами трения между боковыми поверхностями и грунтом, однако для столь неблагоприятной «геологии» лучше подойдут плитные и комбинированные конструкции, о которых речь пойдёт ниже.

Бетонные сваи могут оснащаться опорными площадками для монтажа деревянной обвязки, хотя чаще выполняют железобетонный ростверк. Фото: «СвайСтройГрупп»

Шаг, необходимую длину и сечение свай определяют по расчёту согласно СП 24.13330.2011.

Забивные и вибропогружаемые сваи изготавливаются на заводе. По прочности они превосходят железобетонные изделия, выполненные на объекте (в том числе с использованием трамбовочных приспособлений). Преимущества забивного (вибропогружаемого) фундамента ещё и в том, что сваи при монтаже уплотняют грунт, благодаря чему их несущая способность увеличивается. Однако необходимо обеспечить проезд на участок сваебойной машины или автокрана с виброустановкой. Стоимость конструкции довольно высока: каждая свая длиной 4 м с учётом монтажа обойдётся в 9–12 тыс. руб.

Буровые сваи обойдутся на 30–40 % дешевле забивных и оптимально подойдут для дома с не слишком тяжёлыми (брусовыми, бревенчатыми, из пенобетонных, полистиролбетонных или арболитовых блоков). Для возведения такого фундамента не нужна автотехника — достаточно взять в аренду механизированные бур и бетономешалку. Суть технологии в том, что в грунте бурят отверстия диаметром 150–250 мм, надстраивают их опалубкой, при необходимости откачивают воду, а затем опускают в каждую скважину арматурный каркас и заливают бетон и уплотняют его погружным вибрационным устройством. Если грунт осыпается или плывёт, в отверстия предварительно вставляют асбестоцементные обсадные трубы.

Источник

Как провести анализ грунта на участке перед выбором и укладкой фундамента?

Фундамент – основа любого строения, принимающая на себя основные нагрузки от крыши, стен, перекрытий, всего содержимого в доме, его жителей и даже частично от погодных условий. Без осознания всей серьезности подхода к выбору верного типа фундамента для прочности и долговечности всей конструкции строительство лучше даже не начинать.

В противном случае, если вы, например, выберите точно такой же фундамент, как и у соседа или знакомого, ваше строительство может закончится весьма плачевно или будет стоить очень дорого в плане исправления ошибок. Даже если соблюдено тождество в общей площади, этажности, типе стен, крыши, если всё – «как у соседа», то это не означает, что у вас одинаковый тип грунта, уровень грунтовых вод, влажность грунта.

Ниже на рисунке показано, что происходит со зданиями или строениями из-за невнимательности, небрежности строителей / проектировщиков и некорректном выборе типа фундамента, категорически неподходящего к начальным критериям.

Большие нагрузки на фундамент и грунт

Только представьте какую колоссальную нагрузку принимает на себя фундамент, а далее перераспределяет ее на почву, на которой он установлен. Чтобы вам было проще «прикинуть», приведем таблицу для определения приблизительной нагрузки на фундамент:

Анализ грунта на участке – своими силами или заказать инженерно-геологические изыскания?

Сначала ВСЕГДА нужно провести оценку грунта, ее возможно выполнить несколькими способами:

На заказ в компании, которая занимается геологическим исследованием грунта (не путайте геодезию и геологию). Это недешево, многие отказываются от такой статьи затрат. Инженеры таких компаний исследуют рельеф, сезонные изменения, физико-механические свойства грунтов в лабораторных условиях, проводят сдвиговые (сцепление частиц между собой) и компрессионные испытания (макс нагрузки). Также проводят исследования грунтовых вод – уровень, хим. анализ, состав, кислотность. В итоге составляют рекомендации для устройства или укрепления грунта перед строительством, рассчитывается его несущая способность. Кстати, проба грунта обязательно берется не в одном месте, а по периметру будущего дома или строения, чем больше таких точек забора грунта – тем выше стоимость. Перечень выполняемых работ зависит от этажности и масштабности вашей постройки — большая нагрузка требует более точных подробных расчетов. Вот пример одного из исследований:

В идеальном варианте правильно сначала сделать площадную съемку геофизическим методом исследования естественного импульсного электромагнитного поля Земли (ЕИЭМПЗ), затем по ее данным пробурить в конкретных местах с помощью геологов скважины, далее исследовать пробы в лаборатории и так далее. Что такое площадная съемка и для чего она нужна? Обычно бурят шурфы или скважины, как правило, вслепую, по пятну будущей застройки. Таким образом вполне вероятно пропустить плывун или другой сложный тип грунта. Площадная съемка дает возможность увидеть, как массив грунта, разуплотнение его, так гидрогеологию — водные динамические процессы, о которых не расскажет простой замер уровня грунтовых вод. Этот метод можно сравнить с рентгеном, только исследуется не организм человека, а участок, производится поиск аномалий напряженно — деформированного состояния.
Самостоятельно, что достаточно сложно. Не забудьте, что недостаточно покопать лопаткой на метр, следует сделать 3-4 шурфа как минимум в разных местах, на которые будет опираться будущая постройка (пятно застройки). Шурфы желательно сделать хотя бы на 4-5 метров, а если планируется подвал или цокольное помещение – то глубже. На заметку, бур геолога может пробурить скважину на глубину до 10 метров, нанять его в частном порядке не так дорого.
У буровиков, как бюджетная альтернатива – можно заказать в компании бурение скважины на воду и совместить с собственноручным анализом почвы (или заказать лабораторное исследование). Лучше буровым специалистам сразу сказать, что вы ходите изучить грунт, чтобы они записали детально извлекаемые породы. Можно пригласить геолога в частном порядке, для определения типа почвы из скважины, её влажность, пластичность — в полевых условиях.

Зачем такие сложности? Почему нельзя вскопать лопатой пару метров и посмотреть, что за грунт? Потому, что бывают частые сложные случаи, например, может оказаться, что верхний двух– или метровый слой – твердый суглинок, а под ним 4 метра суглинка, но текучего. А еще существуют просадочные грунты, плывуны, о которых речь пойдет ниже в разделе, посвященном описанию грунтов.

Что мы посоветуем? Конечно, самый безопасный вариант – заказать полноценный комплекс инженерно-геологических изысканий в уважаемой компании с первоклассными геологами, но иногда выбирать не приходится. Например, если город маленький, там такой организации попросту может не оказаться, либо стоимость подобных услуг слишком высока для частного застройщика, тогда только один вариант – сделать хотя бы часть работы самостоятельно. Все же лучше – чем просто сделать фундамент без каких-либо изучений грунта.

Если вы планируете возводить тяжелые стены (бетон, камень), всегда перезакладывайте несущую способность грунта в сторону уменьшения – то есть перестраховывайтесь по надежности грунта, и не экономьте на материалах – особенно на арматуре.

Таким образом, вы убережете себя от больших сложностей, заказав минимальные лабораторные исследования на физико-механические свойства грунта и потратив больше денег на увеличение запаса несущей способности грунта; зато не будете тратить большие суммы в дальнейшем на заделывание трещин в стенах, крыше, менять окна, двери, ремонтировать фундамент.

Упрощенные геологические изыскания или самостоятельный анализ грунта

Итак, если вы решили обратиться в компанию и заказать геологическое исследования вашего участка, тут все просто – звоните и договариваетесь.

Каков алгоритм действий для тех, кто хочет сэкономить несколько десятков тысяч?

Делаем 2-4 шурфа по пятну застройки границы вашего будущего дома на участке, там, где вы планируете возводить дом. Для чего их несколько, а не один: грунт неоднороден, динамичен, и может так получиться, что в том месте, где вы возьмете одну единственную пробу, окажется неплохая его структура, а опирание фундамента в конечном итоге произойдет на неоднородную основу, на сложный грунт, что вызовет повреждения всего дома. Конечно, это все равно получается выбор места для забора грунта вслепую.

Получившуюся скважину можно приспособить под септик, колодец, или под уличный туалет, или можно сразу заказать бурение скважины на воду и аккуратно взять пробу грунта из нее.

На какую глубину делать шурфы для отбора грунта? Еще раз повторимся, что 4-5 метров – это вообще минимум. Можно пригласить к вам на участок геолога в частном порядке, его ручной бур берет на 10 метров.

Отобранные пробы грунта, только обязательно с ненарушенной структурой для точной оценки. Можно позвонить в местную лабораторию и узнать подробности отбора грунта для его дальнейшей оценки – стоимость анализа 1 пробы, какой трубой, и другие подробности.

После отбора нужно отнести пробы в лабораторию, или же можете самостоятельно оценить состав грунта, его характеристики, несущую способность (вряд ли вы сможете сделать это более-менее точно, лучше не экономить и по возможности отнести в лабораторию). Что вам смогут определить лабораторных условиях?

Определят тип грунтов на вашем участке, изучат их механические свойства – то, как они будут себя вести под нагрузкой.

Как трактовать все эти показатели? Проще всего: договоритесь с каким-нибудь геологом (например, в частном порядке, это опять же недорого), он сможет все расшифровать и сделать важные для вас выводы. Вы можете и самостоятельно научиться вычислять расчетное сопротивление грунта. Лучше доверить хотя бы часть работы профессионалам.

Мы советуем заказывать инженерно-геологические изыскания или хотя бы заказать отдельно анализ проб в лаборатории + консультацию геолога – в зависимости от ваших фин.возможностей. Последний вариант обойдется вам в районе десяти тысяч, зато сэкономит вам кучу времени, к тому же точные расчеты произвести самостоятельно очень сложно, практически невозможно, доверьте хотя бы часть работы профессионалам.

Если вы уже определили тип грунта на участке, мы предлагаем вам рассчитать фундамент с помощью наших эффективных онлайн-калькуляторов!

Источник

Неоднородный грунт под фундамент

Неоднородный грунт под подошвой фундамента

Описание дефекта

Рекомендации по устранению дефекта