Неоднородный грунт под фундаментом

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

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

Фундамент на насыпном грунте

Рельеф участка не всегда соответствует требованиям строительства, поэтому для его выравнивания часто используют насыпной грунт. Вы можете осуществить данное мероприятие самостоятельно, а можете просто купить участок и даже не догадываться, что на его месте когда-то были овраги. Возведение фундамента на насыпном грунте имеет свои нюансы, обусловленные разнородностью этого грунта и сложностью прогнозирования его дальнейшего уплотнения. В данной статье мы поговорим о том, какие фундаменты лучше всего рассматривать при строительстве дома на насыпном грунте.

Несколько слов о насыпном грунте

Свойства естественного грунта и насыпного различаются. Во-первых, естественное основание спрессовалось за многие годы, достигнув максимальной на данное время несущей способности. В свою очередь насыпной грунт самоуплотняется на протяжении сопоставимо малого промежутка времени, он неоднородный, поэтому предсказать его поведение при строительстве фундамента очень сложно. В таблице ниже мы привели ориентировочные значения несущей способности и времени на самоуплотнение некоторых видов насыпных грунтов.

Виды насыпных грунтов	Ориентировочное время, необходимое для самоуплотнения грунта, лет	Примерная несущая способность при дополнительном уплотнении, кг/см 2
Глинистые	2÷5	1,5÷2,5
Песчаные	0,5÷1	2÷3
Крупнообмолочные	0,2÷1	2,5÷3,5

Насыпной грунт используют в двух случаях:

когда необходимо изменить рельеф участка. Если вы купили загородный участок, который был частично засыпан насыпным грунтом, придется дополнительно проводить геологические исследования почвы. Ведь в данном случае непонятно, уплотнялось ли искусственно основание, либо самоуплотнялось с течением времени. Большую опасность представляет неоднородный состав грунта, поэтому он подлежит самому тщательному анализу;
когда грунт на площадке под застройку не соответствует требованиям по несущей способности. Например, планируется строить фундамент на торфе, который сложно назвать идеальным основанием для дома. Если слой торфа невелик, то его можно заменить другим материалом, например, песком или гравием

Мероприятия по улучшению характеристик насыпного грунта

Вы должны понимать, что характеристики любого грунта можно изменить искусственно. Как правило, все сводится к повышению его несущей способности и нивелированию пучинистых явлений:

дать время грунту для самоуплотнения. Вариант не самый быстрый, зато экономичный;
уплотнить насыпной грунт спецтехникой;
достаточно дорогие способы подразумевают упрочнение основания путем его цементации, силикатизации и других технологий обработки;
дренировать, утеплить основание для уменьшения глубины промерзания и понижения уровня грунтовых вод;
при необходимости устраивают песчаные, гравийные и прочие подушки – осуществляют замену грунта в ситуациях, когда необходимо строить фундамент на просадочных грунтах;
крайний вариант – использование свайного фундамента, подошва которого залегает ниже пласта насыпного грунта

Выбор фундамента при строительстве на насыпном грунте

Учитывая тот факт, что насыпные грунты относятся к группе сложных, при отсутствии опыта в расчете оснований лучше поручить строительство фундамента специалистам: они оценят грунт, смогут подобрать оптимальный вариант фундамента. По крайней мере, серьезные компании дадут гарантию на выполненные работы. Если же решили все делать своими руками, то варианты фундаментов могут быть следующие:

плитный фундамент, который позволяет использовать все пятно застройки, создать максимальную площадь подошвы и обезопасить дом от неравномерных деформаций. Плита – удовольствие дорогое, требует тщательного армирования фундамента, что закономерно повышает стоимость монолита;
устройство ленточного фундамента требует серьезного анализа грунта. Не поленитесь выкопать пару шурфов и оценить состояние пластов насыпной почвы. После проведения расчетов, можно задумываться над возведением либо мелкозаглубленной, либо заглубленной ниже ГПГ жесткой железобетонной ленты. Стоит отметить, что возведение ленты более трудоемкое, нежели заливка плиты;
не стоит пренебрегать использованием столбчатого (свайного) фундамента. Чаще всего такой вариант используют на насыпном грунте, который уже успел уплотниться и на определенной глубине приобрел достаточную несущую способность. Можно строить такие опоры и при условии, что известна толщина слоя насыпного материала, заглубляя сваи в толщу «родного» грунта

Получается, что практически любой тип фундамента можно строить на насыпном грунте. Единственно, нужно предусмотреть величину усадки и выбрать вариант, при котором местные деформации не приведут к нарушению целостности фундамента. Конечно, при условии, что насыпной материал был планово засыпан и уплотнен в вашем присутствии, все работы по устройству фундамента упрощаются и можно спрогнозировать будущие изменения, происходящие в толще почвы.

Источник

Неоднородный грунт под фундаментом

Неоднородный грунт под подошвой фундамента

Описание дефекта

Рекомендации по устранению дефекта