Свойства грунтов для строительства фундамента

Оптимальный выбор типа фундамента для конкретного грунта

Каждый человек, который решает строить дом на своем земельном участке, вынужден подбирать оптимальный для конкретного типа почвы, фундамент. Если не провести подробную геодезическую разведку почвы, а также не учесть глубину промерзания, то уже через несколько лет основание деформируется с дальнейшим разрушением. Поэтому, любое строительство здания всегда нужно начинать с разведки участка и изучения структуры почвы, ведь свойства грунта играют важную роль.

Критерии состояния почвы

Учитывая, что самые популярные и дешевые в строительстве – это ленточные фундаменты и столбчатые с перевязкой, то и встретить их сейчас не проблема, но далеко не всегда они способны выдерживать допустимые нагрузки, а свойства конкретной почвы не позволяют возводить большие дома.

Популярные основания не всегда будут оптимальными для конкретной территории, ведь они не всегда способны выдерживать большие постоянные нагрузки на мягких почвах. Поэтому, кроме критерия «цена-качество», фундаменты также подбираются по критериям состояния почвы, а именно:

• какой тип грунта на площадке приоритетнее;
• состояние и высота залегания грунтовых вод;
• вертикальная структура почвы;
• глубина промерзания;
• наличие просадочных пород;
• тип здания, его масса и размеры;
• характеристики основания и наличие твердых пород на различных глубинах.

Застройщику или хозяину участка важно знать, есть ли возможность присутствия одновременно разных типов грунтов.

Структуры грунта и особенности

Грунты можно подразделить на пять основных типов, и у каждого из них есть свои особенности. Например, хрящеватый грунт состоит с песка и глины, имеет каменистое основание. Благодаря малому содержанию просадочных пород, такой грунт оптимален для строительства, он не размывается водой, имеет небольшую глубину промерзания и обладает высокой прочностью.

Из-за разного состава почвы, хрящеватые грунты имеют хорошую фильтрацию, обладают отличными несущими свойствами и выдерживают значительные нагрузки. Существуют и другие виды:

1. Песчаный грунт достаточно легкий, быстро пропускает воду, и водные горизонты залегают глубоко. Как правило, промерзает на глубину до метра, на нем возводятся основания ленточного типа из железобетонных блоков или некоторые виды столбчатых конструкций. Содержание просадочных пород огромное, поэтому такие почвы склонны к горизонтальному и вертикальному смещению.
2. Скалистая почва считается одной из самых прочных, не подвержена пучению, глубина промерзания незначительная. При строительстве домов на таких почвах иногда даже не углубляют сильно подошву, поэтому и стоимость возведения дома незначительная, а содержание просадочных пород практически сведено к минимуму.
3. Свойства глинистых грунтов таковы, что они содержат много воды, поэтому даже под воздействием незначительных осадков сразу превращаются в жижу. Поэтому, не отличаются прочностью, склонны к пучению и имеют большую глубину промерзания, а также имеют высокое содержание просадочных пород. За счет проседания на неравномерных слоях грунта, часто возникает просадка основания в разных местах, которая неизбежно приведет к полному разрушению дома. Такая почва считается неблагоприятной для строительства, на ней практикуют использование ленточного блочного или бетонного монолитного фундамента, свойства которых позволяют нейтрализовать пучение.
4. Торфянистые грунты очень легкие, имеют огромное количество пор и не отличаются прочностью. Торфяник сильно насыщен влагой, грунтовые воды расположены высоко. Тут единственно правильный вариант – это устройство монолитной бетонной плиты или столбчато-ригельного основания. Такие грунты обладают свойством неравномерного пучения, они неустойчивые и содержат много просадочных пород.

Ключевые свойства грунта при выборе типа фундамента

Выбор типа фундамента напрямую зависит от глубины промерзания грунта. Скалистые почвы считаются непромерзаемыми, ведь в них содержится минимум грунтовой воды. Конечно, они также могут охладиться до отрицательных температур, но не содержат просадочных пород и укреплять основания тут не нужно. А вот глинистые и торфяные почвы промерзают на большую глубину, поэтому нужно сразу рыть глубокие котлованы, а это затратно.

Наличие просадочных пород в грунте, к которым относятся пласты глины, песка или торфа тоже имеют немалое влияние. Чем их больше, тем менее устойчивый грунт, и в этом случае нужно дополнительно проводить укрепление основания. Можно, конечно, поменять пласты глины на песок и утрамбовать, но это дорогое удовольствие, и далеко не каждому будет по карману.

Очень важна степень пучения и возможность подвижек при сейсмической или иной активности. Неустойчивые почвы склонны к горизонтальному движению, поэтому тут сразу проводится дополнительное укрепление почвы сваями или столбами ниже глубины промерзания. Такие грунты очень слабые, поэтому подошва основания устанавливается глубоко.

Влияние типа строения на выбор оптимального фундамента

Понятно, что нагрузка на единицу площади основания грунта сильно зависит от того, какие строительные материалы используются при строительстве здания. Ведь масса несущих стен, сделанных из кирпича и с деревянным перекрытием, существенно меньше, чем аналогичная железобетонная конструкция. Соответственно, построить массивный кирпичный дом на болотистой слабой почве может только оптимист. Тут спасет разве небольшой компактный дом на свайном ростверке.

Также важную роль играет наличие или отсутствие подвала или цокольного этажа. Например, на столбчатом фундаменте сделать подвал технически практически не реально, а вот на сборном монолите – можно. Тут также можно комбинировать типы оснований, это сейчас не составит большого труда. Подвалы себя оправдывают, если есть слабые почвы с послойным расположением неустойчивых типов грунтов.

В любом случае, стоит устраивать основания таким образом, чтобы подошва была ниже глубины промерзания. Почва на такой глубине стабильная, предсказуемая и отлично справляется с нагрузками, а свойства позволяют выдерживать значительные нагрузки. А оптимальный вариант – это скалистые породы, но найти их на равнинной местности очень сложно.

Материал для фундаментов

Вариантов тут также большое количество, начиная от натурального камня или дерева, заканчивая мощным и тяжелым железобетоном. Соответственно, тип фундамента играет важную роль, учитывая материалы для возведения. Но и масса конструкции будет иной, о чем нужно всегда помнить:

1. Бутобетон. Это современный строительный материал, который пользуется популярностью через свою небольшую массу, компактные размеры и стойкость к влаге. Состоит с природного камня и бетонного раствора, где раствор служит клеем и надежно защищает камень от смещения. Используется в тех случаях, когда на близлежащей территории есть достаточное количество камня. Он оптимален при строительстве домов на песчаных и скалистых почвах, нельзя использовать на слабых и неустойчивых глинистых грунтах.
2. Железобетон. Это монолитные или бетонные блоки, армированные стальными прутьями в направлении основных нагрузок. Железобетонные конструкции можно сделать самостоятельно сразу на площадке или купить уже готовые.

Кирпич и дерево сейчас практически не применяется, эти материалы не долговечные, слабые и неустойчивые. Их часто используют для создания ростверков, дополнительно устанавливают гидроизоляцию и теплоизоляцию.

Виды фундаментов и их использование на конкретных типах грунтов

Конструктивные особенности современных фундаментов позволяют подобрать оптимальный вариант для применения на хороших грунтах и тех, у которых самые нежелательные характеристики. Рассмотрим каждый из них подробнее.

Столбчатые фундаменты

Это конструкция с несущими столбами прямоугольной или круглой формы. Производятся столбы из различных материалов, часто используется бутобетон с дополнительным армированием.

Бетоном заполняются скважины до высоты залегания грунта, а затем поднимаются до уровня ростверка кирпичом. Столбчатые основания дешевые в возведении, можно использовать подручные строительные материалы, не нужно использовать гидроизоляцию, а также возводить здание на слабых просадочных грунтах. Но ростверки не защищены от проветривания, поэтому нужно делать теплоизоляцию подполья. А это дополнительные финансовые расходы.

Такие основания используются на относительно легких почвах, не подверженных пучению и горизонтальному смещению. Ведь столбы между собой практически ничем не соединены, поэтому при подвижках возможна деформация и разрыв ростверка с дальнейшим обрушением здания.

Столбчатые фундаменты с перевязкой

Такие основания более прочные и устойчивые, чем обычные конструкции, в них используется армирование горизонтальных и вертикальных поясов. Но устройство рындбалки (перевязки) значительно повышает стоимость и усложняет фундамент. Поскольку требует единого армирования (перевязки арматуры) как в балке, так и в столбике. Рындбалку располагают либо по поверхности грунта, либо с небольшим заглублением, устроив под ней песчаную подушку.

Мелкозаглубленный ленточный фундамент

Это монолитная конструкция, возведенная на небольшой глубине и выступающая над поверхностью, формируя цоколь. Лента залегает на глубине до метра, иногда даже до 50 см, под бетонной лентой предусматривается песчаная подушка.

Этот тип основания практикуют при возведении небольших высотных зданий, можно сделать подпол или небольшой погреб. При устройстве таких оснований практикуется устройство шурфов, которые используются для дополнительного укрепления конструкции.

Интервал шурфов составляет до полутора метров, они армируются и заполняются бетоном, а скважины часто устраивают ниже глубины промерзания. Практикуется на песчаных почвах и суглинках, его преимущество – универсальность и дешевизна. Только нужно помнить, что это монолитная конструкция и все блоки нужно обязательно соединять между собой армированием и качественным бетонным раствором.

Глубокозаглубленный ленточный фундамент

Этот самый надежный тип основания, который используется на слабых пучинистых почвах, или с большим содержанием просадочных пород. Свойства такого основания позволяют его использовать также на скальных породах с глубоким залеганием осадочного слоя.

Подошва ленты всегда устанавливается ниже глубины промерзания грунта, поэтому он выдерживает даже сильные вертикальные подвижки грунта. Такое основание также способствует обустройству полноценного подвала различной высоты.

Монолитное основание

Это единственный тип фундамента, который можно использовать на торфяных или глинистых почвах с высоким залеганием грунтовых вод. Он может быть мелкозаглубленным или глубокозаглубленным, позволяет сделать подвал, ведь тут на песчано-гравийной подушке создается монолитная железобетонная плита расчетной толщины.

Единственный недостаток – это необходимость идеально ровной строительной площадки, иначе со временем монолит начнет медленно сползать. Свойства конструкции таковы, что можно и не делать сложные расчеты несущей способности или даже делать дополнительное укрепление почвы.

Источник

Строительная классификация грунтов — какие бывают разновидности

До начала строительства проводятся геологические изыскания, позволяющие определить особенности и характеристики грунтов. Они необходимы для выбора оптимального типа фундамента. Процессы усадки и надежность основания напрямую зависят от свойств почвы на участке.

Строительная классификация грунтов

Вид грунта необходимо знать для определения типа фундамента при строительстве

Грунтом в строительстве называют все рыхлые обломочные горные породы, на которых устраивается основание постройки.

Для стандартизации определений, используемых при выполнении геологических изысканий, принят общий стандарт строительной классификации грунтов. Он делит грунты на классы, типы и разновидности по структурным связям, составу и строению.

Первоначально строители пользовались информацией из СНиП II-15-74. Теперь при необходимости обращаются к ГОСТ 25100-2011.

Виды грунтов по прочности

Классифицируя типы грунтов, выделяют 2 основные группы:

• Скальные – породы, залегающие сплошным массивом и имеющие жесткие структурные связи. Это водоустойчивые и почти несжимаемые грунты. К такому типу относится известняк, песчаник, гранит, базальт и другие. При отсутствии трещин они служат прочным основанием для построек. Несущая способность трещиноватых слоев снижена.
• Нескальные – группа дисперсных грунтов с ослабленными структурными связями. Они состоят из минеральных частиц различного размера, по происхождению подразделяются на осадочные и искусственные. Осадочные породы образуются в результате разрушения и выветривания скальных пород. Искусственные почвы – это результат утрамбовки, намывания или насыпания. Дисперсионные грунты бывают связные (глина, суглинок) и несвязные (песок).

В отдельный класс выделяют мерзлые грунты. Они образованы в результате природного или техногенного замораживания. Мерзлые основания прочны за счет криогенных связей, но параметр колеблется из-за сезонных изменений температуры воздуха. Только в районе вечной мерзлоты такие почвы стабильны.

В каждом классе имеются собственные виды, типы и разновидности, обусловленные их происхождением, строением, составом и свойствами.

Основные характеристики грунтов

Изучение свойств грунтов необходимо для выбора технологии строительства и расчета стоимости земляных работ.

• Гранулометрический состав – процентное содержание частиц различных фракций.
• Водопроницаемость – способность пропускать влагу через поры.
• Связность – характер и прочность структурных связей, влияющие на прочность основания.
• Пористость – соотношение воздушных пор к общему объему.
• Пластичность – степень деформации при повышении нагрузки.
• Усадка – уменьшение объема при высыхании и сжатии.

Классификационные признаки грунтов помогут определиться с типом фундамента.

Скальные

Плотные породы, образованные в результате магматических извержений, метаморфических процессов или возникновения цементационных связей в осадочных фрагментах. Они характеризуются низкой усадкой, не теряют прочности при насыщении водой. Минусом скальных пород является сложность разработки. Благодаря прочности основания фундамент под дом закладывается на поверхности.

Полускальные

Группа пород, уступающих по сцементированности связей скальным аналогам. Они состоят из одного или нескольких минералов (гипс, известняк-ракушечник, мел, алевролит). Негативная особенность полускальных грунтов – растворимость и размягчаемость при взаимодействии с водой. Просадочность и понижение несущей способности учитывают при выборе глубины заложения основания здания.

Песчаные

В составе грунта мелкие частицы кварца и других минералов. Их размер составляет 0,05-2 мм, структура несвязанная. Песчаная почва с крупными частицами обладает хорошей несущей способностью. Она подходит для возведения любого дома, если на участке низкий уровень грунтовых вод. Пески крупной и средней фракции непластичные, почти не размываются водой, не вспучиваются.

Глинистые

Разновидность связанных грунтов, состоящая из мелких пылеватых частиц силикатов. В зависимости от количества влаги почва бывает твердой, пластичной или текучей консистенции. Глина сжимается под нагрузкой, скорость ее уплотнения небольшая, поэтому осадка зданий затягивается. В твердом состоянии глинистая почва является прочным основанием. При попадании воды в поры под действием отрицательных температур происходят процессы пучения.

Крупнообломочные

Обломки скальных пород, среди которых преобладают части размером больше 2 мм. Примером служит гравий, щебень, галька. Прочность грунта зависит от природы обломков. Скальные части магматического происхождения обладают высокой прочностью. Плотность почвы связана с равномерностью укладки фрагментов. Она характеризуется слабой сжимаемостью и хорошей водопроницаемостью.

Свойства суглинков и супесей зависят от процентного содержания частиц песка и глины.

На что влияют свойства грунтов при строительстве фундамента

Выбор фундамента в зависимости от типа грунта

От состава и характеристик залегающей породы зависит прочность и долговечность возводимого здания. Недостаточная несущая способность, пучинистость или склонность к проседанию приводит к появлению трещин, перекосам и другим проблемам с целостностью стен дома и фундамента.

Также от геологических особенностей участка зависит метод выемки земли, выбор техники. Разработка котлована ведется ручным, машинным или взрывным способом. В зависимости от плотности почвы в частном строительстве применяются лопаты, кирки, ломы, отбойные молотки. Плотность почвы влияет на формирование стен и откосов котлована. В крупнообломочных грунтах допустимы вертикальные стенки без укрепления глубиной до 2 м, а в песчаных только 1 м.

Прочные грунты (скальные, крупнообломочные, песчаные) подходят для возведения домов различной этажности и не имеют особых требований к фундаменту. На слабых почвах, при высоком уровне грунтовых вод устраивают столбчатые, свайные основания или монолитную железобетонную плиту. Для глинистой почвы, подверженной пучению, необходимо закладывать заглубленный ленточный фундамент ниже точки промерзания.

Определение свойств грунта на глаз

Инженерно-геологические изыскания проводят специализированные организации. Их представителя бурят скважины и берут образцы для лабораторного изучения. Эта процедура дорогостоящая, поэтому некоторые владельцы участков определяют тип грунта и глубину залегания подземных вод самостоятельно.

Для взятия образцов потребуется выкопать яму равную глубине залегания будущего фундамента. Определить характеристики почвы помогут несколько простых методов:

Органолептический

Самый простой способ узнать состав почвы – это задействовать зрение и тактильные ощущения.

• Песок – комочки не образуются, частицы однородные, твердые, хорошо просматриваются. Размеры песчинок также можно оценить визуально. У гравелистого песка они до 5 мм, у крупного – до 2 мм, среднего – около 1 мм.
• Супесь – по ощущениям похоже на муку из-за пылеватых частиц, при сдавливании быстро рассыпается.
• Суглинок – крупинки песка чувствуются слабо, влажные комочки хорошо держатся.
• Глина – мелкий желтоваты порошок при намокании липнет к рукам, образуются твердые комочки.

Тип почвы определяют по внешнему виду: глина и суглинок – твердые куски, которые рассыпаются при ударе молотком, супесь рассыпается при сдавливании руками, песок не образует комьев.

Скатывание в кольцо

Метод также несложный – необходимо смочить горсть почвы, попробовать скатать жгут, а из него сделать кольцо. Из песка жгутик не получится, а из супеси быстро развалится. Если шнур скатывается, но при сгибании трескается, это суглинок. Из пластичной глины без труда получается сделать кольцо.

Процентное содержание различных типов грунта

Потребуется чистая банка объемом 1 литр. До половины ее засыпают исследуемой почвой, затем до верха заливают водой. После отстаивания, занимающего от нескольких часов до 2-3 дней, измеряют высоту слоев грунтов и высчитывают процентное соотношение. Нижний слой будет из песка, далее супесь с пылеватыми частицами, верхняя часть – глина.

Большая часть территорий пригодных под строительство занимают осадочные породы. Зная их свойства, проектировщик может выбрать оптимальный способ строительства фундамента.

Источник