Защита мелкозаглубленного фундамента от морозного пучения

Как противостоять морозному пучению грунта

Морозное пучение грунта возникает вследствие замерзания воды в земле, при этом объем грунта увеличивается, и уровень почвы поднимается. Замерзший грунт давит на все конструкции, которые находятся в земле или на ее поверхности, деформирует и сдвигает их. Это весьма опасное явление для домов и других построек. Вследствие вспучивания грунтов происходят подвижки фундаментов, сдвигание пристроек, крыльца, подъем подъездных дорожек, нередко возникают трещины в стенах, перекос луток, бывают и разрушения домов.

Какие грунты относятся к пучащим

Все грунты, которые содержат в себе глину, а значит и связанную с ней воду, в большей или меньшей степени способны вспучиваться при замерзании. Это глины, суглинки, супеси, мелкие пески, пылеватые пески и другие пески, если они содержат в себе пылевато-глинистые частицы.

К непучащим грунтам относятся крупные и средние пески, в которых отсутствуют пылевато-глинистые частицы.

Как воздействуют пучащие грунты на фундаменты и конструкции

Увеличивающийся в объеме грунт создает силы воздействия на все строительные конструкции. Эти силы подразделяют на:
нормальные — действующие снизу вверх на подошву фундамента, приподнимая его;
касательные — силы трения, действующие на вертикальные стенки конструкции при перемещении грунтов вверх или вниз;
перпендикулярные — силы действующие в горизонтальной плоскости при расширении грунтов и давящие на стенки фундамента (под домом грунт не замерзает, поэтому противодействия сдавлению изнутри нет).

От чего зависит интенсивность пучения

Морозное пучение может быть разной интенсивности в разных точках поверхности, даже если они находятся совсем близко. Это еще более усиливает опасность явления, так как на фундамент действуют силы разной величины и направленности.

Интенсивность пучения зависит в первую очередь от степени увлажнения почвы и объема замерзающей воды. Если вокруг дома в непосредственной близости от фундамента почва сильно увлажняется, например, при стоке с крыши, то опасность увеличивается. Часто бывает, что вода накапливается осенью в районе фундамента, после чего следуют морозы…

Способность грунта накапливать воду напрямую зависит от его состава. Чем больше пластичной глины, тем влажнее могут оказаться грунты. На территории России до 75% площадей пригодных к застройке составляют пучащие грунты. Практически все дома старой постройки и другие строения, подъезды, дорожки, нуждаются в защите от сдвижения грунтов зимой.

Какой основной метод борьбы с этим явлением

Раньше предпринимались попытки бороться с последствиями вспучивания грунтов. В основном устраивались песчаные подушки толщиной 20 – 50 см вокруг углубленной в почву конструкций. Чтобы песок не заиливался глинистыми частицами его ограждали от грунта стеклохолстом. Но эти действия все равно были не надежными и теряли эффективность на протяжении длительного времени.

Сейчас основной метод борьбы с морозным пучением почвы – устранение причины явления, а именно, — замерзания грунта возле конструкции. Теперь это сделать не сложно, так как появились новые утеплительные материалы, весьма прочные, и не накапливающие воду, т.е. которые могут применяться непосредственно в грунте. Это различные марки экструдированного пенополистирола. Коэффициент теплопроводности материала на уровне 0,32 Вт/мºС (плотность 35 кг/м куб) и 0,36 Вт/мºС (плотность 50 кг/м куб, особопрочный на сжатие, применяется под автомобильными дорогами).

Вокруг здания в грунт укладывается полоса утеплителя, которая замедляет охлаждение грунта морозным воздухом, поэтому грунт под воздействием тепла земли не замерзает.

При обустройстве теплоизоляции вокруг здания, непосредственно возле фундамента, возникает два вопроса:
– какой толщины экструдированый пенополистирол применить;
— какой ширины должна быть теплоизоляционная полоса.

Рекомендации экспертов, основанные на теплотехническом расчете говорят нам о том, что толщина экструдированного пенополистирола для утепления грунта возле дома в частном строительстве должна быть не менее 50 мм. При этом над слоем утеплителя должен находиться замерзший грунт толщиной не менее 200 мм.

Ширина полосы утеплителя непосредственно прилегающая к зданию должна быть не менее глубины промерзания грунтов в данном районе, но в любом случае не менее 1,0 метра. Такая ширина позволит существенно уменьшить воздействия касательных, нормальных и перпендикулярных сил морозного пучения на фундаменты.

Как сделать утепление грунта возле фундамента

Вокруг дома делается траншея необходимой ширины, на глубину около 0,6 метра. Дно траншеи выравнивается песком толщиной 10 – 20 см, который утрамбовывается с поливкой водой. Этой песчаной подсыпкой также формируется уклон в сторону от дома не менее 2% для стока воды (пенополистирол воду не пропускает, укладывается «зуб в зуб»). Листы утеплителя укладываются вплотную к утеплителю цоколя, или делается врезка в утеплительный слой фундамента. Утеплитель засыпается песчаной подушкой слоем от 20 см, сверху укладывается брусчатка отмостки толщиной от 10 см. Подобная схема позволяет сделать утепленную отмостку вокруг дома.

Защита от морозного пучения приставных конструкций к дому

Возле дома могут располагаться различные приставные конструкции, например крыльцо с лестницей, опоры балкона, легкая терраса и др. При морозных пучениях они могут сдвигаться, деформироваться, что доставляет немало неприятностей. Также и подъездная дорожка к воротам гаража может серьезно пострадать от подъема грунтов, гаражные ворота нельзя будет открыть.

Защита от морозного пучения выполняется следующим образом. Делается выемка грунта на глубину до 600 мм ниже подошвы конструкции и шириной большей, чем конструкция на величину не менее чем глубина промерзания в каждую сторону, но не менее 1 метра. Делается песчано-гравийная подсыпка с уклоном в сторону стока воды (если нужно) толщиной от 300 мм. Подсыпка утрамбовывается с поливкой водой. Затем укладывается утеплитель толщиной 50 мм, поверх которого делается песчаная подушка толщиной 200 мм. На этой подушке делается заливка фундамента под легкую конструкцию или под легкой конструкции или подъездная дорога.

Как видим, принцип борьбы с морозными пучениями почвы в любом случае остается один и тот же – применяется достаточно широкая полоса утеплителя, которая не дает морозному воздуху воздействовать на грунт, и он прогревается естественным теплом земли. По этой же схеме можно утеплять и подводящие к дому трубопроводы, располагая в траншее лист утеплителя шириной в глубину промерзания. При этом желательно делать широкую траншею, т.е. лист расположить как можно глубже. Это снизит воздействие и морозного пучения на трубопроводы на входе в дом, где они располагаются обычно не глубоко.

Источник

Детально о мелкозаглубленном ленточном фундаменте на пучинистых грунтах

Морозное пучение почвы способствует постепенному разрушению сооружений.

Мелкозаглубленный ленточный фундамент (МЗЛФ) обеспечивает прочность и устойчивость конструкции, которая построена на участке с переизбытком грунтовых вод.

На этапе составления проекта выбирают ленточный или другой возможный тип цоколя в зависимости от типа почвы и особенностей сооружения.

Чем опасно для сооружений деформация почвы и какие методы борьбы?

В основе выбора цоколя для будущих построек лежит исследование верхних слоев земельного участка. Пучение свойственно рыхлым почвенным массам с большим содержанием песка и глины, которые хорошо удерживают воду.

Влажная почва в зимний период под действием низкой температуры увеличивается в объеме. Избыточные земельные массивы оказывают давление на нижние элементы конструкции и разрушают их.

• чрезмерно пучинистые почвенные слои с маленькой плотностью и пластичной консистенцией;
• с сильной степенью пучения – грунт характерен для участков ландшафта с обильным низинным притоком воды (заболоченная местность);
• среднепучистые массивы – чаще встречаются на затяжных склонах, где увлажнение почвы происходит за счет атмосферных осадков и грунтовых вод;
• слабо подвержены пучению возвышенные и холмистые земельные участки, куда влага преимущественно попадает за счет дождей и снега;
• непучинистые массивы состоят из средних и крупных фракций гальки, гравия, песка и других грунтов с хорошим дренажем.

От способности почвы пропускать воду зависят компенсационные мероприятия.

Чтобы снять нагрузку на цоколь при пучении земли, можно предпринять такие меры:

• полностью заменить земельный массив на строительном участке;
• проложить основание ниже зоны промерзания;
• утеплить по периметру сооружение на уровне, граничащим с влагоемкой почвой;
• улучшить водоотвод на участке за счет прокладывания траншеи с гравием и перфорированной трубой;
• возвести ленточный или альтернативный ему тип фундамента.

Когда целесообразно устройство такого основания?

Данный тип основания представляет собой сплошную ленту из бетонной смеси, проложенную по периметру постройки. Строительство ленточной конструкции требует меньших финансовых и трудовых издержек за счет рационального использования арматуры, бетона и других строительных материалов.

Ленточные опоры лучшим образом подходят для пучинистых грунтов с глубиной промерзания до 1,5 м, потому что отличаются прочностью, долговечностью (служат не менее 100 лет) и устойчивостью. Эксплуатационных характеристик такого фундамента достаточно, чтобы удерживать вес небольших сооружений без подвалов.

Когда грунтовые воды проходят в почве на глубине от 1,5 м, можно также использовать МЗЛФ. При этом, стоимость строительных работ увеличивается за счет проведения мер по улучшению дренажной способности почвы.

Зависимость характеристик основания от типа грунтовых условий и этажности сооружений

Расчет мелкозаглубленного цоколя основан на значениях веса дома и сопротивлении грунта, которое зависит от его состава и степени пучения.

Задача проектировщиков состоит в том, чтобы обеспечить несущие способности грунта под действием нагрузки сооружения через бетон фундамента. Эти зависимости изучены ведущими инженерами, а рекомендованные значения основных характеристик представлены в таблицах СНиП.

Приведенная ниже таблица отображает изменение технологических характеристик фундамента в зависимости от степени промерзания почвы и этажности кирпичных или блочных домов с железобетонными перекрытиями.

Степень пучения	Состав почвы	Этажность	Ширина/толщина подушки	Выступ бетона над землей, см	Вариант армирования
средняя	глина и песок	1	0,6/0,3	20-30	пазухи засыпаны песком
	глина	2	0,6/0,3		железобетонный монолит
	песок		0,6/0,5
	глина	3	0,8/0,4		пазухи засыпаны песком
	песок		1,0/0,8
сильная	глина и песок	1	0,6/0,5		отмостка
	глина	2	1,0/0,4		армированная коробка
	песок		0,8/0,6
	глина	3	1,4/0,5	0
	песок		1,2/0,6

Этапы и особенности строительства

Возведение МЗЛФ начинается с проектирования, а также подготовки участка (уборка от строительного мусора и выравнивание поверхности).

Этапы строительства:

• разметка участка с помощью колышков и веревок;
• рытье котлована глубиной до 1 м;
• прокладка гидроизоляционных материалов (например, рубероида или пленки);
• засыпание песком и трамбовка слоя до 30 см;
• возведение деревянной опалубки, арматурного каркаса;
• заливка бетонной смеси (для бань выбирают марки бетона не ниже М200, для домов – не ниже М300);
• укладка верхней армированной сетки на еще влажную смесь;
• настил теплоизолирующего слоя (например, экструдированного пенополистирола) на застывший бетон;
• засыпание теплоизоляции песком и его трамбовка;
• при необходимости отвода воды устанавливают отмостку.

Возведение МЗЛФ проводится в теплое время года. Если строительство вынужденно останавливается на период холодов, то выполняют консервацию.

Компенсационные меры от пучения

Ключевые этапы строительства МЗЛФ проводятся с учетом необходимости защиты основы будущего здания от пучения.

В соответствии с этим принимаются такие меры:

1. Средний и крупный песок используется в качестве материала для подушки и засыпки пазух по бокам конструкции, потому что он хорошо пропускает воду.
2. Слой геотекстиля под подушкой предотвращает заиливание.
3. Дренажная труба, проложенная на 20 см ниже подошвы и на расстоянии более 1 м от фундамента, служит для отвода избыточного количества подземных вод.
4. Слой пеноплекса в фундаменте служит для изоляции тепла и влаги.
5. Отмостка выполняет гидроизолирующую функцию и уменьшает промерзание почвы в непосредственной близости от постройки.
6. Ливневая канализация на придомовой территории отводит лишнюю воду.

Альтернативные варианты

Помимо МЗЛФ при проектировании строительства на пучинистых грунтах могут быть рассмотрены другие типы основания:

• плитный фундамент – эффективен для крупномасштабных сооружений со стенами из кирпича или тяжелого дерева;
• свайный тип – устанавливают на заболоченной местности на уровне, ниже глубины промерзания;
• столбчатый каркас – подходит только для нетяжелых хозяйственных построек, поскольку закладывается неглубоко.

Выбор типа фундамента завит от конструкционных особенностей сооружения, материальных возможностей и оснащения застройщика.

Интересное видео

Полезная информация о мелкозаглубленном фундаменте в видео:

Заключение

Если застраиваемый участок состоит из рыхлого грунта, богатого влагой, то пучение земельных массивов в зимний период может постепенно разрушать постройку. Для предотвращения негативного влияния влагоемкой почвы возводят специальные типы фундамента, к которым относится мелкозаглубленный ленточный каркас.

Размеры и технологические особенности МЗЛФ применяются с учетом структуры почвенного покрова, а также ее несущей способности относительно веса постройки.

Армированная коробка, подложка из крупного песка и другие компенсационные мероприятия защищают фундамент от разрушения при промерзании земли. Соблюдение технологии возведения ленточного цоколя способствует долгому сроку службы всего сооружения.

Источник