Технологии уплотнения грунта под фундаменты

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

8 ошибок при уплотнении грунта

Может показаться, что уплотнение грунта – локальная и неважная тема, на самом деле значительный пласт ошибок при строительстве дома проистекает из ошибок при возведении фундамента, а качество фундамента напрямую зависит от качества уплотнения грунта. Рассмотрим, какие ошибки допускают при проведении этих работ.

Зачем уплотнять грунт?

Чтобы осознать масштаб проблемы, нужно понять значение процедуры уплотнения грунта. Так как грунт не относится к строительным материалам, то мы невольно перестаем учитывать его в процессе строительства. Грунт подвержен осадке, усадке, просадке, набуханию и другим процессам, которые могут вызвать деформацию основания и нанести вред всему дому.

• Осадка – это процесс уплотнения грунта под весом постройки. Основная задача уплотнения – сделать осадку равномерной, чтобы она проходила в рамках проектных значений.
• Просадка – это другой вид уплотнения, когда почва теряет свой объем из-за размачивания или перегнивания органики.
• Усадка происходит в результате температурных воздействий.
• Набухание – увеличение объема грунта из-за насыщения почвы грунтовыми водами.

На все эти процессы в равной степени влияет правильное уплотнение.

Местный грунт не уплотняют

Эту ошибку допускают, когда под фундамент или в обратной засыпке используют не привозной песок, а грунт, который был извлечен при рытье котлована или траншеи. Часто люди полагают, что родной грунт и так уплотнен, поэтому считают, что если походить по нему или несколько раз проехаться на тракторе, то он достигнет необходимой плотности. На самом деле такое представление является строительным мифом.

Когда подготавливается котлован или траншея из нее изымается часть грунта, нарушая целостность почвы. За многолетнюю историю земли грунт на нашем участке уплотнился, но при копке он разуплотняется. Если родной грунт возвращают в обратную засыпку или в качестве подушки под фундамент, то его плотность оказывается ниже, чем у почвы вокруг.

Дополняет негативную картину коэффициент фильтрации, который отображает скорость прохождения влаги через почву. Вода стремится проникнуть в зону с наименьшим коэффициентом фильтрации, поэтому мы получаем под отмосткой или домом прослойку из просадочного грунта.

Коэффициент фильтрации у разных типов грунта

Не используются специализированное оборудование

Недостаточно просто походить по земле, чтобы почва уплотнилась. Тут требуется использовать специализированные инструменты или технику.

• Ручная трамбовка может быть изготовлена своими силами. Для этих целей подойдет тяжелое бревно, брус или стальная трубы с плоским квадратным основанием. Ручной трамбовкой нужно совершать удары по земле под прямым углом. Скорость работы с таким инструментом низкая, поэтому ручную трамбовку используют на небольших площадях. Например, для уплотнения почвы под укладку тротуарной плитки на участке.

• Виброплита (виброплощадка) – имеет массивную подошву, которая передает вибрации на грунт. Обычно эту технику берут в аренду на время строительства. Плиты различаются в зависимости от веса. Чем больше вес, тем больше уплотняемый слой. В частном строительстве достаточно плиты от 75 до 90 кг, она позволяет уплотнять слои толщиной до 25 см. Площадь основания варьируется от 1600 до 6000 см.кв.

• Вибронога (вибротрамбовка) имеет меньшую прочность и работает по другому принципу. Оборудования совершает своеобразные «прыжки», уплотняя грунт. При этом площадь воздействия у виброноги меньше (1000 см.кв.), а глубина уплотнения выше (от 40 см при весе 60 – 70 кг).

• Каток используют в дорожном строительстве, в частном строительстве тяжелая техника практически не применяется.

Так как подобную технику берут в аренду, то нужно правильно ее назвать, это иногда бывает сложно из-за большого количества названий. Например, виброплощадкой обычно называют плиту, а вибротрамбовкой – ногу, еще строители иногда называют ногу шлеп-ногой. Нога применима для узких траншей, плита – для уплотнения подушки под фундамент.

Уплотнение одним слоем

В этом случае весь объем песка сразу засыпают в пазухи фундамента или в котлован, а потом пытаются выровнять. Из описания вибротехники становится понятно, что она способна уплотнять только слои грунта определенной толщины. Если говорить о ручном уплотнении, то слой грунта должен быть еще тоньше. Оптимальными величинами для механизированной обработки считаются слои 15 – 20 см.

Если уплотнять слой грунта толщиной в 40 см, то вибрации не пройдут весь слой целиком. В результате фундамент дома будет располагаться на рыхлой подушке.

Сухой грунт

Сухой грунт сложно уплотнить, поэтому перед началом работ его следует увлажнить. Для каждого типа грунта есть своя оптимальная влажность для уплотнения.

• Глина – 16 – 26%
• Суглинок – 9 – 15%
• Супесь – 9 – 15%
• Песок – 8 – 14%

Щебень и крошку невозможно уплотнить

Это утверждение является мифом, из-за которого щебень и крошку не уплотняют совсем. Для этих материалов уплотнение тоже является необходимым. При уплотнении между частями засыпки становится меньше воздуха. Если говорить о газобетонной крошке, то в ней частицы острыми краями цепляются друг за друга. В результате этого получается плотное основание.

Исключением является керамзит, он действительно плохо уплотняется из-за округлой формы гранул, но при этом его редко используют в качестве основания под ответственные конструкции.

Места выхода коммуникаций не уплотняют

Коммуникации могут заходить в дом через стенки фундамента, тогда они находятся в зоне уплотнения обратной засыпки. Также с уплотнением грунта над коммуникациями можно столкнуться при устройстве полов по грунту. В этих местах использование виброплиты затруднительно, потому что всегда есть опасность повредить трубу. Часто из-за этого в этих местах решают не уплотнять грунт. Правильнее все же провести уплотнение, для этого можно воспользоваться ручной трамбовкой.

Уплотненный грунт должен быть не только над коммуникациями, но и под ними. Подробнее про ошибки, связанные с прокладкой коммуникаций через фундамент читайте в статье (ссылка).

Послойный контроль

Уплотнение можно условно отнести к скрытым работам, которые нельзя будет проверить на дальнейших этапах строительства, поэтому важно проверять качество уплотнения. Проверку можно провести своими силами, для этого потребуется небольшой пруток арматуры. Если он входит в землю без усилия, то значит грунт уплотнен недостаточно. Особое внимание следует уделить зонам в углах задания и узким местам.

Углы без уплотнения

Эта ошибка встречается часто, когда делают подушку под полы по грунту после заливки фундамента. Если работы ведутся с использованием виброплиты, то она по габаритам может не проходить в углы. В этом случае на помощь опять приходит ручная трамбовка.

Качественное уплотнение грунта является необходимым условием для отсутствия проблем с фундаментом в дальнейшем

Источник