Столбчатый фундамент для глины

Фундамент на глине

Фундамент на глине при строительстве вызывает немало сложностей, особенно при близком расположении грунтовых вод. Глины, насыщенные водой – рекордсмены по силе морозного пучения. На фундаменты и все другие подземные строения на глине эти силы влияют, вызывая серьезные деформации, трещины, провалы и разрушения. Конечно, большей частью в тех случаях, когда фундамент на глине спроектирован с ошибками и без учета влияния грунтов основания.

Морозное пучение глин

Мерзлотоведение – это раздел инженерной геологии и очень серьезная наука, которая в числе прочего разрабатывает особые методы исследования особенностей промерзших грунтов и способы качественного строительства на этих крайне непростых грунтах.

Влажная глина промерзает довольно сложным образом. Глина замерзает не сразу всем массивом, так как она имеет поры, хотя визуально это и не заметишь. Сначала становится льдом вода в крупных порах и цементирует частицы грунта, в результате чего слабая глина превращается в скальный грунт, который можно разрабатывать только киркой, а то и взрывчаткой. Увеличение объема при замерзании около 9%. Понятно, что весной эта скала превратится в грязь.

Но на замерзании воды в порах грунта дело не заканчивается, поскольку в течении долгой зимы идет процесс постоянного возрастания влажности глины, по причине подсоса грунтовой воды из нижнего горизонта. А если УГВ высокий и эта вода рядом – замерзший грунт может вобрать ее столько, что образует целые прослойки из льда, при этом настолько увеличит свой объем, что легко и просто поднимет дом, вспучит дорожную одежду из асфальтобетона, деформирует железнодорожные полотна и взлетную полосу аэродрома и т. подобное. Десятки сантиметров пучения зимой – явление нередкое.

А весной налицо результат этого явления, получившего название морозного пучения – жидкий растаявший грунт становится грязью, асфальт разрушен, на дороге ямы и выбоины, здания дали просадку, а фундамент пошел трещинами. И ремонт зачастую уже не поможет.

Еще одно «интересное» явление – промерзший водонасыщенный грунт имеет свойство смерзаться с фундаментом, в том числе и со сваей, как и с любой подземной конструкцией. Давление от мерзлого грунта, возникающее при этом, настолько велико, что ломает сваи. На вертикальные поверхности фундаментных стен эти силы действуют по касательной, и разрушая, и выталкивая строения из земли. Одно из эффективных средств предотвратить все это – устроить вертикальную гидроизоляцию фундамента с применением рулонных материалов, это существенно снизит сцепление и заставит мерзлый грунт «скользить» по поверхности, при этом касательные силы пучения будут в значительной степени нивелированы.

Но профессиональные строители и дорожники не просто имеют кучу неприятностей от процесса морозного пучения, а вполне эффективно с ним борются. Способы разные, иногда с применением химии. Но на своем участке лучшим методом борьбы с пучинами является простое средство – осушение. Если удалось отвести воду, устроив эффективную систему дренажа, то пучение или не возникнет, или будет намного слабее.

Но прежде чем бороться, нужно узнать врага в лицо. Чтобы возвести капитальный дом на глинистом грунте, нужны геологические исследования и проектные расчеты. Обращение в проектную организацию в данном случае будет практичным решением, а строительство с соблюдением технологий, и по проекту, выполненному специалистами, избавит от неприятных сюрпризов в дальнейшем.

В случае, когда строится баня, гараж или небольшой дом, выполнить качественный фундамент на глинистой почве возможно самостоятельно, изучив вопрос технически и руководствуясь строительными нормативами.

Определение характеристик грунта

Сначала нужно определиться с некоторыми характеристиками грунтов вашего участка:

1. Содержанием глинистых частиц в почве
2. Влажностью грунта
3. Глубиной промерзания грунтов (ГПГ) для данного района
4. Уровнем грунтовой воды (УГВ)

О том, как визуально определить состав грунта, многих людей учить не надо, все, кто имеет дело с землей, прекрасно разбираются, что же за грунт у них под ногами.

Если взять в руку комок влажного грунта, размять и попробовать скатать его колбаской или сделать «шнур», то песок – просто рассыплется, суглинок или «жирная» супесь сначала скатается колбаской, но быстренько потрескается и развалится на кусочки. Но если в ладони скаталась целая и эластичная «колбаса» — ясно, что перед вами глина. То есть — вы имеете грунтовое основание для строительства особой сложности.

Влажность тоже можно оценить без лабораторных методов, хотя и не в точных процентах. Если оставить комок глинистого грунта на воздухе, и он будет сохнуть часами – значит, глина влажная. Именно такая глина способна дать сильные сезонные пучения и подвижки.

Уровень грунтовой воды участка определяется, если есть колодец. Если нет – можно определить при бурении скважины или шурфа. Информацию можно получить и от соседей, ведь при строительстве часто копают колодцы и бурят скважины.

Глубина промерзания грунта

Глубина промерзания грунта – являются справочными данными, они есть в строительных нормативах, с классификацией по районам строительства.

Таблица с нормативной глубиной промерзания

Город	Нормативная глубина промерзания суглинки, глины	Нормативная глубина промерзания пылеватые и мелкие пески	Нормативная глубина промерзания крупных и средних песков	Нормативная глубина промерзания крупно-обломочных грунтов
Москва	1,35	1,64	1,76	2,00
Дмитров	1,38	1,68	1,80	2,04
Кашира	1,40	1,70	1,83	2,07
Владимир	1,44	1,75	1,87	2,12
Тверь	1,37	1,67	1,79	2,03
Калуга	1,34	1,63	1,75	1,98
Тула	1,34	1,63	1,75	1,98
Рязань	1,41	1,72	1,84	2,09
Ярославль	1,38	1,80	1,93	2,19
Вологда	1,50	1,82	1,95	2,21
Нижний Новгород	1,49	1,81	1,94	2,20
Санкт-Петербург	1,16	1,41	1,51	1,71
Новгород	1,22	1,49	1,60	1,82

Выбор типа фундамента на глине

Выбор вида фундамента на глине зависит как от глубины промерзания, так и от высоты прохождения подземных вод.

Мелкозаглубленный ленточный фундамент на глине

Если УГВ намного ниже глубины промерзания, то возможен выбор для небольшого строения МЗЛФ – мелкозаглубленной монолитной ленты. При этом есть несколько особенностей:

• Сечение ленты нужно принять в виде трапеции, опирающейся на широкое основание, или сделать Т-образное уширение подошвы ленты. Эти меры приведут к увеличению площади подошвы фундамента, и как следствие – к снижению удельного усилия на фундамент от грунта.

• Под фундамент необходима подушка – не менее 40 см крупного песка, уплотненного послойно, слоями до 10 см. подушка может быть выполнена из щебня или пескогравийной смеси. Главное – это основание будет дренирующим, то есть отведет от фундамента воду. Еще одна функция подушки – она является амортизатором.

• Наружная вертикальная гидроизоляция фундамента обязательна, и выполнять ее нужно, используя рулонные гидроизоляционные материалы высокой прочности. Создав скользящую поверхность, гидроизоляция ослабит сцепление мерзлого грунта с фундаментными стенами, не позволит глине налипать на фундамент. В результате увеличившая свой объем замерзшая глина будет сдвигаться своей массой отдельно от стены фундамента, не вызывая его сдвиг, поднятие и разрушение. Утеплить фундамент – также мера рациональная. Конечно, если строится подвал с отоплением, утепление делают в любом случае.

• Отмостка вокруг постройки, имеющая в составе «пирога» утепляющий слой, значительно снижает действие сил морозного пучения на фундамент.

Монолитная плавающая плита на глине

Второй случай — когда грунтовые воды проходят близко к поверхности, сложнее. В этом случае возможен выбор основания в виде армированной монолитной плавающей плиты.

Этот фундамент снимет проблему влияния пучений и сезонных подвижек на здание, так как по своей конструкции рассчитан не на борьбу с грунтом основания, а на движение вместе с ним, как лодка по поверхности воды. Поэтому данное основание и называют «плавающим». Один серьезный минус – этот фундамент самый затратный.

Свайный фундамент с уширением на глине

Другой возможный вид фундамента – свайный с уширением. Буронабивные сваи заглубляют на значительную глубину, ниже промерзания грунта, и кроме того, выполняют их не постоянного сечения, а с «пяткой». Уширение на конце сваи не позволяет силам морозного пучения вытолкнуть ее из-под земли. Одна из технологий устройства свай с уширением – технология ТИСЭ применяется многими частными строителями.

Свайно-винтовой фундамент также заслужил уважение частных строителей. Технология устройства надежного основания при сравнительно небольших материальных затратах и времени становится все более популярной. Сваи, изготовленные из стальных бесшовных труб с определенной толщиной стенки, прошедшие антикоррозионную обработку и внутри, и снаружи трубы, имеют винтовые лопасти на концах. Эти лопасти позволяют не только забурить сваю в грунт, даже мерзлый, но и выполняют задачу уширения основания сваи. Внутренние полости винтовых свай для предотвращения коррозии металла заполняют бетоном.

Одной из эффективных мер борьбы с пучением остается водоотвод и водопонижение на участке – то есть устройство дренажной системы.

Источник

Возведение столбчатых фундаментов на различных почвах: глине и пучинистых грунтах

При создании проекта для застройки, в первую очередь, определяют тип грунтов, так как от этого напрямую зависит вид фундамента. Так, столбчатый – наименее затратный в финансовом плане (до 18% от бюджета всего строительства), но не на каждой почве он может быть применим. Песчаные грунты и супеси для такого фундамента подходят, а вот суглинок, торфяники и глинистые участки, а также почвы, подверженные горизонтальным смещениям, требуют дополнительного укрепления.

Как определить тип грунта самостоятельно

Для самостоятельного определения типа грунта следует проделать некоторые манипуляции:

1. Взять немного земли и смочить ее водой. Из смеси сделать кольцо. Если в грунте много песка, его сделать не получится. Супесь разделится на мелкие фракции. При наличии глины, кольцо останется целым.
2. Насыпать грунт с участка в стакан с водой (1\3 на 250 мл) и взболтать. Чем мутнее получится суспензия, тем больше глины содержится в почве.
3. Чтобы выявить наличие влаги, необходимо взять часть земли и положить ее на тонкий лист бумаги. Дать полежать 7-10 минут, после чего землю стряхнуть и оценить степень ее промокания. Чем больше будет влажное пятно, тем водонасыщеннее грунт.
4. Оценить степень глубины подземных вод можно при помощи замеров уровня воды в близрасположенных колодцах или скважинах. А также высоты их размещения относительно участка застройки.

Столбчатый фундамент подходит для легких построек (каркасные дома, подсобные постройки, дачи, бани) без подвалов и погребов. Его можно закладывать на всех типах грунтов, если уровень грунтовых вод не слишком высок. В зависимости от типа почвы он может быть:

• заглубленным. Такой фундамент опускают до 1 м ниже линии промерзания грунтов. Это подходящий вариант для влажных пучинистых почв (болотистые, с высоким горизонтом подземных вод, грунты на глине);
• малозаглубленным (или мелкозаглубленным). Закладывается на глубину до 70 см от уровня промерзания. Применяется на песчаных и скалистых почвах;
• незаглубленным. Глубина не более 50 см. Фундамент устанавливают на крепких грунтах с ровной поверхностью.

Также столбчатые фундаменты бываю опорно-столбчатыми, столбчатыми из труб или столбчато-ленточными.

Закладка фундамента на непучинистых и пучинистых почвах

Непучинистые грунты – это участки земли, образованные по большей части из остатков разрушенных горных пород (гравийные, щебневые, песчаные), являющие собой крупнозернистый материал. Чем больше частицы у такой почвы, тем меньшее влияние будет оказываться на прочность фундамента. Это наиболее безопасные грунты для любых типов построек.

Столбчатый фундамент на таких грунтах закладывают неглубоко (применяю незаглубленную или мелкозаглубленную кладку). В некоторых случаях достаточно и 20−30 см.

К пучинистым почвам относятся супеси, пылевые пески, глины с высокой влажностью и суглинки. Основная характеристика – увеличение объемов почвы при замерзании воды, которая находится в ее составе. Для таких грунтов наиболее удачный фундамент – столбчатая конструкция. Она минимизирует действие касательных сил, и основа не подвергается разрушению при промерзании почвы.

Если нестойкий грунт имеет очень высокий процент влажности, при закладывании фундамента, его верхний шар заменяют на непучинистый (верхние 2\3 слоя). Для отапливаемых домов – с наружной стороны, для неотапливаемых – снаружи и внутри.

При очень пучинистых грунтах или утяжеленном строении (из кирпичной кладки) рекомендуется использовать перевязку (рындбалку). Она может располагаться на поверхности почвы или иметь небольшое заглубление. Это поможет максимально избежать влияния пучения грунта или его подвижек.

Закладка фундамента на глине

Глинистые грунты (с содержанием глины около 10-30%) очень пластичны, подвержены размыванию, не держат форму и могут смещаться. Устойчивость домов на них зависит от правильной закладки фундамента.

Способы укрепления почвы:

• механическая трамбовка при помощи технического оборудования (каток);
• электроосмос. В шар грунта вводят стержневые клеммы под напряжением до 5 А\м 2 . После воздействия током необходимый участок становится более плотным, сухим, что минимизирует пучение;
• электрохимическое влияние. Помимо тока, в грунты добавляют специальные смеси (к примеру, хлористый кальций);
• частичная замена грунта. На глубину до 1 м удаляется верхний слой почвы и засыпается более прочный, который послойно утрамбовывается.

При наличии склонов, их укрепляют бетонными упорами или панелями, под уклоном 50-60 относительно склона.

Технология закладки

Для пучинистых грунтов предпочтительнее выбирать столбы с расширением внизу, в остальных случаях подойдут конструкции в виде параллелепипеда или цилиндра. Есть несколько способов закладки столбчатого фундамента.

Первый способ. Под столбы выкапывают ямы, которые размерами превышают параметры столбов на 30−40см, затем в них устанавливают опалубку и каркас из арматуры. Далее заливают бетон. После его застывания, опалубку снимают, а столб засыпают. Технология позволяет создавать монолитные железные столбы высокой прочности и устойчивости, но требует большого объема работ.

Второй способ. Применяется специальный фундаментный бур – ТИСЭ-ф, с его помощью можно делать скважины в диаметре до 20 см, с расширением внизу до 60 см. Это более простой метод, позволяющий осуществлять закладку фундамента самостоятельно.

На что обращать внимание? В местах пересечения стен (точки наибольших нагрузок), под стойкой каркаса, возводятся столбы на расстоянии, кратном шагу балкам нижней обвязки (1,5 − 2,5 м). Сечение бетонных блоков или столбов из кирпича должно быть не меньше 50х50 см. Толщина стен с шаром термоизоляции – до 25 см, перекрытия (кроме цокольного) сделаны из дерева.

Столбы монтируют вертикально, на них кладут бетонные блоки. Между столбами устанавливают забирку − легкую стенку, утепляющую подпол и защищающую его от влажности. Она должна быть одинаковой по всему периметру строения (как правило, это кирпич или бетон). Толщина стенки – 12 см, уровень заглубления в почву – 25 см. Если грунт на глине и очень пучинистый, забирку устанавливают на подушку из песка высотой 20 см и шириной 30 см.

С ростверком или без него

Ростверк – верхняя часть, связывающая столбы в одну конструкцию, его делают из железобетонной ленты, которая придает постройке большей устойчивости на подвижных грунтах, а также равномерно распределяет вес дома на все столбы.

Его наличие не всегда обязательно, так как нижний венец деревянного сруба выполняет эту роль. Но для каркасных домов, возводимых на пучинистых почвах или на участках с уклоном ростверк нужен. Главное, ростверк нужно монтировать так, чтобы он не заглублялся в почву и не опирался на нее. Иначе зимой он может оторваться от столбов и фундамент деформируется.

Отсутствие ростверка – самый экономный и простой способ заложить фундамент. Его применяют, если почвы не слишком пучинистые, а здания легкие, малогабаритные и не требуют ленточной опоры (деревянный сруб, каркасный дом).

Если фундамент на глине под столбы до глубины промерзания, почву заменяют на смесь из крупнозернистого песка, щебня или гравия, поливают водой и утрамбовывают.

Чем тяжелее строение, тем мощнее должны выбираться столбы и шаг делаться чаще (1,5 м). Меньше делать нерационально, но и свыше 3 м шаг превышать нельзя. Сечение столбов может быть различным, в зависимости от материала (кирпич, монолит, дерево). На глине оптимальный вариант – железобетон.

Зачем армирование монолитному столбчатому фундаменту

Бетонные столбы прочны на сжатие, но плохо переносят нагрузки на растяжение или изгиб. Чтобы избежать подобной деформации фундамент нужно армировать в зонах, где может возникнуть растягивание. К примеру, при пучении верхняя часть столбов будет выталкивать вверх, тогда как нижняя – удерживаться в непромерзающем слое почвы, в результате столбы могут потрескаться. Здесь и пригодится вертикальное армирование.

Каркас из арматуры состоит из вертикальных ребристых прутьев (класс A-3) с диаметром 1,2 см. Ребристые прутья выбираются для обеспечения лучшего контакта с бетоном. Их соединяют при помощи тонкой гладкой монтажной арматуры (диаметр 0,6 см), которая сама по себе не воспринимает нагрузку, а только связывает прутья в одну конструкцию.

При армировании столбов диаметром до 20 см необходимо 2 прутка. Если высота столба около 2 м, ребристую арматуру перевязывают монтажной через каждые 80−100 см, то есть в 3−4 местах.

При наличии ростверка, его также армируют. Делают 2 пояса (нижний и верхний), каждый из которых включает в себя минимум по 2 продольных прута. Для такого армирования используют арматуру с диаметром 1,2 см и поперечным сечением. Арматурный каркас погружают в бетон полностью, уровень над поверхностью ростверка – 3−5 см.

Если учесть все инженерно-технологические особенности закладки столбчатого фундамента, знать тип почвы, уровень грунтовых вод и характер будущей постройки – такая основа будет долговечной и прочной на износ десятилетиями.

Источник