Работа грунта под фундаментом

Подготовка оснований под фундамент

В этом разделе рассказывается именно о подготовке основания, а не о подготовке самой строительной площадки.

Подготовка основания – это та часть работы, которая относится к подготовке грунта быть основанием под будущим фундаментом.

Подготовка основания – первый этап строительных работ, который может включать комплекс мероприятий, зависящий от вида и состояния грунта.

Подготовка основания для индивидуальных застройщиков сводится, как правило, к осушению участка (если требуется). Все остальные мероприятия по улучшению свойств грунта-основания, приведенные ниже, используются в индустриальном строительстве с привлечением сложных и тяжелых механизированных средств, с расходом большого объема специальных химических составов. Именно поэтому информация о подготовке основания здесь будет дана в ознакомительном формате.

Осушение участка застройки

Если участок застройки затоплен, то делают дренаж (Рисунок 10). Вид дренажа определяют грунтовые условия, рельеф местности и располагаемые средства. Дренаж может быть естественным, когда вода уходит самотеком (Рисунок 21, а); и принудительный, когда вода откачивается насосом (Рисунок 21, б).

Рисунок 21. Устройство дренажа строительной площадки
А – естественный; Б – принудительный;
1 – котлован (траншея); 2 – уровень грунтовых вод; 3 – придорожный кювет; 4 – дренажная труба; 5 – приямок; 6 – насос; 7 – водоотливная труба

Строительное водопонижение выполняется при возведении подземной части здания. В водонасыщенных скальных, обломочных или галечных грунтах применяют открытый водоотлив с применением центробежных насосов.

В мелкозернистых грунтах открытый водоотлив приводит к оплыванию откосов и траншей, к разрыхлению грунта в основаниях под фундамент. Здесь целесообразно применять глубинное водопонижение уровня грунтовых вод. В этих случаях воду отбирают из заранее пробуренных скважин с глубины 4…10 м, применяя центробежные или вакуумные насосы.

Для осушения пылеватых и глинистых песков, супесей, суглинков, лессовых суглинков применяют установки вакуумного водопонижения.

Открытое водопонижение не следует выполнять, если возникает восходящая суффозия, сопровождающаяся выносом с водой частичек грунта, которые отлагаются у выходов струек воды из грунта. Вымывание мелких минеральных частиц происходит с возрастающей интенсивностью и может привести к потере несущей способности грунта в самых непредсказуемых местах.

Сезонное изменение уровня грунтовых вод может сказаться на выборе времени возведения фундамента. В этой связи устройство фундамента часто планируют ближе к осени, когда уровень грунтовых вод спадает, когда верховодка не мешает проведению земляных работ.

Возведение столбчатого или столбчато-ленточного фундамента по технологии ТИСЭ не требует проведения осушительных мероприятий. Даже заполнение скважины бетоном можно выполнять без удаления из неё воды, с некоторыми технологическими приемами.

Устройство грунтовых подушек

Один из наиболее распространенных методов улучшения работы слабонесущих грунтов является устройство грунтовых подушек. Оно сводится к замене слабого грунта непосредственно под подошвой фундамента на подушку из прочного грунта, песка, гравия, щебня, шлака, строительных отходов… (Рисунок 22).

Толщину подушки назначают исходя из того, что давление от неё на слабонесу- щий грунт не превысит его расчетного сопротивления. Как видно из рисунка, ширина нижней части подушки определится её толщиной и углом распределения давления а. Этот угол зависит от состава подушки и находится в пределах 30…45°.

Рисунок 22. Устройство песчаной подушки, заменяющей слабый грунт:
1 – фундамент; 2 – обратная засыпка, 3 – песчаная подушка; 4 – слабонесущий фунт

Устройство фундамента начинается с создания котлована под размещение подушки. Грунт подушки по мере заполнения котлована проливают водой и уплотняют, доводя верхнюю поверхность подушки до проектной отметки. После создания самого фундамента обратную засыпку котлована выполняют удаленным слабонесущим грунтом.

Уплотнение грунтов

Уплотнение грунта применяется для устройства грунтовых и песчаных подушек, устранения просадочных свойств макропористых грунтов, насыпных грунтов. Уплотнение ведется при создании определенной влажности. При песков и супесей на один кубометр грунта потребуется 100…150 л воды, а на уплотнение суглинка или глины – 150…240 л. При излишней влажности грунта требуется устройство дренажа. В строительстве применяют различные виды уплотнения, каждый из которых может быть реализован несколькими способами.

Поверхностное уплотнение используют для устройства песчаных и грунтовых подушек, устранения просадочности макропористых и рыхлых песчаных и насыпных грунтов; оно может выполняться с применением различных механизированных средств (табл. 10).

Таблица 10. Методы поверхностного уплотнения грунта

Механизм	Глубина уплотнения (м)
Пневматические трамбовки	0,1…0,2
Катки гладкие	0,1…0,25
Катки кулачковые	0,2…0,35
Виброкатки	0,4…1,2
Молот массой 2,2 т	1,2…1,4
Трамбовка массой 2…3 т	1,5…2,0
Трамбовка массой 4,5…5 т	2,5…3,0
Трамбовка массой 10 т	5,5…6,0

При уплотнении грунта тяжелыми трамбовками массой от 1 до 10 т, их подъем и сбрасывание производится с помощью крана с высоты 4…8 м и более. Число ударов трамбовкой по одному следу – около 8…12 раз.

В некоторых случаях при уплотнении в зону трамбования подается щебень, кирпичный бой или фракции, полученные при переработке разрушенных бетонных конструкций.

Глубинное уплотнение может выполняться следующими способами:
– погружение вибратора на тросе с помощью крана (применяют для уплотнения грунтов на глубине от 1 до 10 м);
– погружение стержня, прикрепленного к вибратору (применяют для уплотнения грунтов до глубины 5…20 м);
– уплотнение взрывом (для уплотнения просадочных лёссовых грунтов);
– с помощью песчаных или грунтовых свай, создаваемых при заполнении скважин песком с послойным его уплотнением (для уплотнения макропористых просадочных грунтов, пылеватых и мелких песков, сильносжимаемых заторфованных грунтов).

Закрепление грунтов

Для повышения несущей способности слабых грунтов применяют различные способы их закрепления, осуществление которых может выполняться строительными организациями, оснащенными соответствующими механизмами и расходными материалами.

Силикатизация мелких и пылеватых песков, плывунов – упрочнение грунта через нагнетание в него (при помощи инъекторов) химических растворов, которые, реагируя между собой, образуют гель кремниевой кислоты. Инъектор для грунта – это подобие медицинского шприца, но только очень большого размера (диаметр 30…75 мм), в котором выход химикатов осуществляется через его перфорированную боковую поверхность. Химикаты внедряются в грунт под давлением 3…6 атм. и расходятся в нем, образуя зону уплотненного грунта диаметром 0,6…2 м (в зависимости от коэффициента фильтрации грунта).

Для закрепления мелких песков применяют двухрастворный и однорастворный способы. Первый заключается в поочередном нагнетании в грунт растворов силиката натрия (жидкое стекло) и хлористого кальция, а второй – в нагнетании раствора фосфорной кислоты с жидким стеклом. Предел прочности закрепленного грунта:

4…5 кг/см² – для мелких и пылеватых песков;

15…30 кг/см² – для крупных и средних песков.

Радиус закрепления грунта вокруг одного цнъектора в зависимости от степени фильтрации грунта – 0,4… 1,0 м.

Силикатизация лёссовых грунтов выполняется через нагнетание в грунт только жидкого стекла, который закрепляется солями, содержащимися в грунте. Предел прочности закрепленного грунта – 6…8 кг/см² при радиусе закрепления грунта вокруг одного инъектора – около 1 м.

Смолизация грунта – нагнетание в грунт синтетических (карбомидных) смол. После закрепления лёссовидных грунтов они теряют просадочность и становятся практически водонепроницаемыми, имея предел прочности – 7…15 кг/см². (При смолизации песка предел прочности – 10…25 кг/см²).

Битуминизация грунта применяется для закрепления крупнозернистых и обломочных пород. Разогретый битум или холодная битумная эмульсия по трубам нагнетается в грунт. Битуминизация применяется для предупреждения фильтрации грунтовых вод. Грунт превращается в подобие асфальта.

Цементация грунта применяется для закрепления песчано-гравийных грунтов. Смесь воды и цемента (0,8 : 1) подается через инъекторы под давлением. Расход раствора составляет около 0,3 м³ на 1 м⊃ укрепляемого грунта.

Использование высоконапорных инъекций заключается в погружении устройства для перемешивания грунта с вяжущим материалом. Устройство снабжено специальными соплами, через которые подается раствор под давлением 150 атм. Это позволяет быстро погрузить инъектор и создать прочный массив диаметром до 3 м.

Источник

Фундамент — подготовка участка

О серьёзности строительства фундамента сказано много: эта важная конструкция требует комплексного подхода, начиная с этапа подготовки грунта. От этих мероприятий во многом зависит, насколько правильно основание будет выставлено и смонтировано. Рассмотрим основные правила работы с грунтом и выбора типа фундамента.

Основные типы фундамента

Освежим в памяти основные виды фундаментов, применяемые в частном строительстве. Отметим: они могут быть самостоятельными или комбинированными:

• Ленточный фундамент – самая распространённая и понятная обывателям конструкция, подходящая практически всем типам грунта с нюансами оформления. Представляет собой сплошную стеновую ленту, заглублённую выше или ниже уровня промерзания грунта в регионе.
• Свайный фундамент оптимален в случаях неровностей участка (он не потребует выведения в уровень) и при наличии высокого уровня грунтовых вод.
• Столбчатое основание подходит для нетяжёлых построек: металлического гаража, небольшой бани, хозяйственных построек. Представляет собой отдельные сборные столбики из кирпича или бетона, иногда из труб, заполненных бетонным раствором.
• Сплошной плитный фундамент – это решение для мокрых почв типа глинистых. Представляет собой подобие плавучую подушку, на которой строение лавирует во время сезонного намокания грунтов.

Совместимость фундаментов и грунтов

Какой фундамент выбрать, зависит от тяжести и конструктивных особенностей строения, а также от геологических данных участка:

• Слабые и рыхлые грунты, неспособные принимать нагрузку, могут быть обустроены только свайным фундаментом. Сваи в таком случае подбираются длиной, достающей до твердого пласта, могут быть использованы «висячие», но в грунте с необходимой силой трения.
• На прочных песчаных и скалистых грунтах с низким уровнем грунтовых вод оптимальна установка ленточного фундамента сборного или монолитного типа выше глубины промерзания, при низком УГВ – ниже отметки промерзания.
• На прочном основании могут быть установлены столбики под лёгкое строение.
• На плывучих глинистых почвах, на болотистой местности с грунтами, подверженными сильному морозному пучению, единственное решение – плита.

Грунты основания принимаются в расчёт при составлении проекта, они определяют возможность обустройства того или иного типа фундамента. В некоторых случаях под один дом может быть установлено несколько разных конструкций, если того требует геология. Например, часто сочетаются лента и сваи.

В случае расчётов обычно принимается несколько вариантов фундаментных решений, из них выбирается наиболее рациональный. Так, например, под один коттедж можно установить и сваи, и ленточную конструкцию, тогда принимают более подходящий. В этом вопросе опираются на другие факторы: нужен ли подвал, есть ли бюджет на капитальное выравнивание горизонта строительной площадки и сколько вообще предполагается потратить.

Подготовка участка

План проведения подготовительных работ закладывается в проект объекта. В него обычно входит такой перечень работ:

1. Планировка территории;
2. Выравнивание горизонта;
3. Рытьё котлована или траншеи с последующим обустройством.

Шаг 1: генеральная уборка

В первую очередь, участок, на котором предполагается строительство, необходимо провести уборку территории: убрать кусты и деревья, выкорчевать из корни, убрать крупные предметы и камни. Важно провести уборку не только строительного периметра, но и площадки вокруг, чтобы ничто не мешало складированию материалов и перемещению рабочих, техники.

На этом этапе должен быть готов генеральный план стройплощадки, на котором отмечено место фундамента, расположение проездов и мест складирования.

Шаг 2: выравнивание грунта

Этот этап необходим при значительных перепадах высот для выравнивания поверхности. Процесс трудоёмкий и финансово затратный, поэтому принимается проектировщиком в случае необходимости, обычно при использовании свайного фундамента, а также в других случаях.

При выравнивании происходит срезание плодородного слоя грунта с удалением земляных масс. Для решения задачи на строительную площадку приглашается бульдозер.

Шаг 3: разметка

Перед раскопками грунта под фундамент целесообразно определить границы траншеи или котлована. Для этого пригодятся:

• Строительная арматура или колышки;
• Нить шпагата или любая строительная верёвка;
• Уровень;
• Нивелир (очень желательно);
• План строительства фундамента.

Измерительными приборами (рулетками) находится первая точка – угол периметра, забивается первый колышек или арматура. Далее в направлении следующего угла отмеряется длина стены. Хорошо, если в плане есть привязка углов к стационарным объектам, по которым можно осуществить контроль. Вбивается следующий кол. К третьему углу нужно не только отмерить длину стены, но и проверить ровность угла №2, для этого подойдёт уголок строительный, метод проверки диагоналей, проще всего воспользоваться услугами геодезиста – нивелиром разметка осуществляется гораздо быстрее. Таким образом выводятся все углы.

Рытьё котлована или траншеи осуществляется с отступом на скаты углубления, колья переносятся на 30-40 см от установленного периметра.

Шаг 4: копаем траншею или котлован

При глобальном строительстве не обойтись без услуг экскаватора, в частном можно обойтись лопатным трудом нескольких человек. Глубина должна превышать высоту фундаментной стенки на 20-30 см – это толщина подстилающей подушки.

Важно: основание под фундамент должно соответствовать размеру ленты, а боковые плоскости траншеи/котлована должны быть под уклоном – так их не нужно укреплять, удобно проводить монтажные работы по обустройству конструкции.

Шаг 5: порядок в котловане

Дно углубления необходимо:

• Выровнять лопатами или бульдозером.
• Уплотнить.
• Сделать засыпку песком, щебнем и бетоном (по проекту).

Выравнивание должно быть максимально ровным, чтобы конструкции монтировались в точном проектном положении.

Далее уплотнение – обязательный этап, улучшающий несущую способность грунта.

• Для песка подходит метод вибрации – используются вибрационные плиты с большим весом.
• Просадочные рыхлые грунты предварительно смачиваются, затем прессуются и заполняются дренажом.
• Для сухого грунта обязательно смачивание перед проведением укатывания или прессования вибратором.
• На торфе проводится вакуумирование (удаление воды) и электроосмос.

Укрепление осуществляется засыпанием щебневой подушки. При этом захватывается больший периметр, чем фактический, на 10-20 см с отступом за пределы проекта. Как сделать укрепление:

• На дно насыпается песок толщиной 10 см, хорошо заливается водой и уплотняется катком или вибратором.
• Насыпается щебневый слой 20-25 см и утрамбовывается.
• Для укрепления слоя можно провести бетонирование тощим раствором до М-100 толщиной 5 см. для этого выставляется опалубка и осуществляется заливка.

Подушка может быть только песчаной, тогда песок укладывают слоем 20-25 см, увлажняется и уплотняется. Такая может быть использована на плотных грунтах без грунтовых вод, она компенсирует нагрузку от пучения почв, песчано-щебневая хорошо дренирует и отводит жидкость и считается универсальной для любых грунтов.
Для подсыпки оптимально использовать речной песок средней или крупной фракции, щебень может быть любым: скалистым, гранитным, известняковым, фракции 20-60 мм.

Поверх уплотнённой подушки ведутся монтажные работы по обустройству ленты, плиты.

Для свайного фундамента насыпная подушка не используется, введение столбов в землю осуществляется после снятия дёрна. Аналогичная работа со столбами.

Резюме

Фундамент под дом возводится только на подготовленный грунт, что обеспечивает надёжность конструкции и её устойчивость.

Для правильной подготовки грунта обязательно нужен готовый проект, в котором отражены:

• Границы строительного периметра;
• Состав подушки;
• Тип грунта и фундамента.

Работы можно провести как самостоятельно, так и при помощи специалистов, сэкономив немало времени.

Источник