Замачивание фундамента — это процесс, при котором фундамент здания или сооружения выдерживается в условиях повышенной влажности для улучшения его прочности и устойчивости. Этот метод часто применяется при строительстве в сложных грунтовых условиях, чтобы предотвратить усадку и трещинообразование в бетонных элементах.
Процесс замачивания может включать регулярное увлажнение бетона водой или использование специальных химических добавок, способствующих удержанию влаги. Правильное выполнение замачивания позволяет достичь оптимальной степени гидратации цемента, что в итоге обеспечивает долговечность и надежность фундамента.
Проектирование и устройство фундаментов при возможности замачивания грунтов основания. Устранение просадочных свойств грунтов. Устройство фундаментов на набухающих грунтах
Основания, сложенные просадочными грунтами, должны проектироваться с учетом их особенности, заключающейся в том, что при повышении влажности выше определенного уровня происходит потеря прочности грунта и они дают дополнительные деформации — просадки — от внешней нагрузки и (или) собственного веса грунта.
6.1.2. При проектировании оснований, сложенных просадочными грунтами, следует учитывать возможность повышения их влажности за счет:
а) замачивания грунтов — сверху из внешних источников и (или) снизу при подъеме уровня подземных вод;
б) накопления влаги в грунте вследствие инфильтрации поверхностных вод и экранирования поверхности.
6.1.3. Просадочные грунты характеризуются относительной просадочностью esl и начальным просадочным давлением psl. Указанные характеристики определяют в соответствии с 6.1.12 и 6.1.14.
Нормативные значения esl и psl вычисляют как средние значения результатов их определений (ГОСТ 20522), а расчетные значения допускается принимать равными нормативным (gg = 1).
6.1.4. При проектировании оснований, сложенных просадочными грунтами, должны учитываться:
а) просадки от внешней нагрузки ssl, p, происходящие в пределах верхней зоны просадки hsl, p, измеряемой от подошвы фундамента до глубины, где суммарные вертикальные напряжения от внешней нагрузки и собственного веса грунта равны начальному просадочному давлению или сумма указанных напряжений минимальна (см. 6.1.15);
б) просадки от собственного веса грунта ssl, g, происходящие в нижней зоне просадки hsl, g, начиная с глубины, где суммарные вертикальные напряжения превышают начальное просадочное давление psl или сумма вертикальных напряжений от собственного веса грунта и внешней нагрузки минимальна, и до нижней границы просадочной толщи;
в) неравномерность просадки грунтов Dssl;
г) горизонтальные перемещения основания usl в пределах криволинейной части просадочной воронки при просадке грунтов от собственного веса;
д) потеря устойчивости откосов и склонов;
е) дополнительные нагрузки вследствие образования в грунтовой толще водных куполов.
Примечание — Просадку грунтов учитывают при относительной просадочности esl ≥ 0, 01.
6.1.5. При определении просадок грунтов и их неравномерности следует учитывать: характер планировки территории (наличие выемок и срезки или насыпей и подсыпок, которые оказывают влияние на напряженное состояние грунтов основания, а также на вид и размер просадок); возможные виды, размеры и места расположения источников замачивания грунтов; конструктивные особенности сооружения, в частности наличие тоннелей, подвалов под частью сооружения и т.п.; дополнительные нагрузки на глубокие фундаменты, уплотненные и закрепленные массивы от сил негативного трения, возникающих при просадках грунтов от собственного веса.
Необходимо учитывать, что при замачивании сверху больших площадей (ширина замачиваемой площади Bw равна или превышает толщину слоя просадочного грунта — просадочную толщу Hsl) и замачивании снизу за счет подъема уровня подземных вод полностью проявляется просадка от собственного веса ssl, g, а при замачивании сверху малых площадей (Bw < Hsl) проявляется лишь только часть ее s´ sl, g (см. 6.1.18).
Примечание — При определении неравномерности просадок грунтов следует учитывать возможные наиболее неблагоприятные виды и места расположения источников замачивания по отношению к рассчитываемому фундаменту или сооружению в целом.
6.1.6. Грунтовые условия площадок, сложенных просадочными грунтами, в зависимости от возможности проявления просадки грунтов от собственного веса подразделяют на два типа:
I тип — грунтовые условия, в которых возможно в основном просадка грунтов от внешней нагрузки, а просадка грунтов от собственного веса отсутствует или не превышает 5 см;
II тип — грунтовые условия, в которых помимо просадки грунтов от внешней нагрузки возможно их просадка от собственного веса и размер ее превышает 5 см.
6.1.7. Расчет оснований, сложенных просадочными грунтами, производят в соответствии с требованиями раздела 5.
При этом деформации основания определяют суммированием осадок и просадок. Осадки основания определяют без учета просадочных свойств грунтов исходя из деформационных характеристик грунтов при установившейся влажности, а просадки — в соответствии с требованиями 6.1.2 — 6.1.5.
Установившееся значение влажности принимают равным природной влажности w, если w ≥ wp, и влажности на границе раскатывания wp если w < wp.
Примечание — Следует также учитывать осадки подстилающих просадочную толщу грунтов, которые могут быть вызваны изменением напряженного состояния грунтового массива из-за нагрузок: от зданий и сооружений, грунтовых подушек, подсыпок при выполнении вертикальной планировки, а также от веса воды при водонасыщении просадочной толщи и т.п.
6.1.8. Расчетное сопротивление грунта основания R при возможном замачивании просадочных грунтов (6.1.2, а) принимают равным:
а) начальному просадочному давлению psl при устранении возможности просадки грунтов от внешней нагрузки путем снижения давления по подошве фундамента;
б) значению, вычисленному по формуле (5.5) с использованием расчетных значений прочностных характеристик (jII и cII) в водонасыщенном состоянии.
При невозможности замачивания просадочных грунтов расчетное сопротивление грунта основания R определяют по формуле (5.5) с использованием прочностных характеристик этих грунтов при установившейся влажности (6.1.7).
При определении расчетного сопротивления грунта основания при возможности его замачивания до полного водонасыщения коэффициенты условий работы gс1 и gс2 принимают по таблице 5.2 как для глинистых грунтов с показателем текучести IL > 0, 5, а при невозможности замачивания — с показателем текучести IL ≤ 0, 5.
6.1.9. Предварительные размеры фундаментов сооружений I и II уровней ответственности, возводимых на просадочных грунтах, назначают исходя из расчетных сопротивлений основания R0, принимаемых по таблице Д.4 приложения Д.
Указанными значениями R0 допускается пользоваться также для назначения окончательных размеров фундаментов сооружений III уровня ответственности, в которых отсутствует мокрый процесс.
6.1.10. При устранении просадочных свойств грунтов уплотнением или закреплением необходимо обеспечить, чтобы полное давление на кровлю подстилающего неуплотненного или незакрепленного слоя не превышало начальное просадочное давление psl.
6.1.19. При проектировании оснований, сложенных просадочными грунтами, в случае их возможного замачивания (6.1.2, а) должны предусматриваться мероприятия, исключающие или снижающие до допустимых пределов просадки оснований и (или) уменьшающие их влияние на эксплуатационную пригодность сооружений в соответствии с 6.1.21 и 6.1.22.
В случае невозможности замачивания основания в течение всего срока эксплуатации сооружения (с учетом его возможной реконструкции) просадочные свойства грунтов допускается не учитывать, однако в расчетах должны использоваться физико-механические характеристики грунтов, соответствующие установившейся влажности (см. 6.1.7).
6.1.20. Расчет просадки в грунтовых условиях I типа не производят, если в пределах всей просадочной толщи сумма вертикальных напряжений от внешней нагрузки и от собственного веса грунта не превышает начальное просадочное давление psl.
6.1.21. При возможности замачивания грунтов основания (см. 6.1.2) следует предусматривать одно из следующих мероприятий:
а) устранение просадочных свойств грунтов в пределах всей просадочной толщи (6.1.22);
б) прорезку просадочной толщи фундаментами, в том числе свайными и массивами из закрепленного грунта (6.1.23);
в) комплекс мероприятий, включающий частичное устранение просадочных свойств грунтов, водозащитные и конструктивные мероприятия (подраздел 5.8).
В грунтовых условиях II типа наряду с устранением просадочных свойств грунтов или прорезкой просадочной толщи глубокими фундаментами должны предусматриваться водозащитные мероприятия, а также соответствующая компоновка генплана.
Выбор мероприятий должен производиться с учетом типа грунтовых условий, вида возможного замачивания, расчетной просадки, взаимосвязи проектируемых сооружений с соседними объектами и коммуникациями в соответствии с требованиями 4.1.
6.1.22. Устранение просадочных свойств грунтов достигается:
а) в пределах верхней зоны просадки или ее части уплотнением тяжелыми трамбовками, устройством грунтовых подушек, вытрамбовыванием котлованов, в том числе с устройством уширения из жесткого материала (бетона, щебня, песчано-гравийной смеси), химическим или термическим закреплением;
б) в пределах всей просадочной толщи — глубинным уплотнением грунтовыми сваями, предварительным замачиванием грунтов основания, в том числе с глубинными взрывами, химическим или термическим закреплением.
6.1.23. При проектировании глубоких фундаментов следует учитывать:
— в грунтовых условиях I типа — сопротивление грунта по боковой поверхности фундаментов;
— в грунтовых условиях II типа — негативное трение грунта по боковой поверхности фундаментов, возникающее при просадке грунтов от собственного веса.
Основания, сложенные набухающими грунтами, должны проектироваться с учетом способности таких грунтов при повышении влажности увеличиваться в объеме — набухать. При последующем понижении влажности у набухающих грунтов происходит обратный процесс — усадка.
Необходимо учитывать, что способностью набухать при увеличении влажности обладают некоторые виды шлаков (например, шлаки электроплавильных производств), а также обычные глинистые грунты, не набухающие при увеличении влажности, если они замачиваются химическими отходами производств (например, растворами серной кислоты).
Возможность набухания шлаков при их увлажнении и глинистых грунтов при замачивании химическими отходами производств устанавливают опытным путем в лабораторных или полевых условиях.
При проектировании оснований, сложенных набухающими грунтами, следует учитывать возможность:
— набухания грунтов за счет подъема уровня подземных вод или инфильтрации — увлажнения грунтов производственными или поверхностными водами;
— набухания грунтов за счет накопления влаги под сооружениями в ограниченной по глубине зоне вследствие нарушения природных условий испарения при застройке и асфальтировании территории (экранирование поверхности);
— набухания и усадки грунта в верхней части зоны аэрации — за счет изменения водно-теплового режима (сезонных климатических факторов);
— усадки за счет высыхания от воздействия тепловых источников.
При расчетных деформациях основания, сложенного набухающими грунтами, больше предельных или недостаточной несущей способности основания должны предусматриваться следующие мероприятия в соответствии с подразделом 5.8:
— предварительное замачивание основания в пределах всей или части толщи набухающих грунтов;
— применение компенсирующих песчаных подушек;
— полная или частичная замена слоя набухающего грунта ненабухающим;
— полная или частичная прорезка фундаментами слоя набухающего грунта.
6.2.19. Глубину предварительного замачивания, толщину частично заменяемого слоя набухающего грунта или частичной его прорезки назначают в зависимости от требуемого снижения деформаций от набухания.
6.2.20. При возведении фундаментов на предварительно замоченном основании из набухающих грунтов следует предусматривать устройство подушек из песка, щебня или гравия либо упрочнение верхнего слоя грунта связующими материалами.
6.2.21. Компенсирующие песчаные подушки устраивают на кровле или в пределах слоя набухающих грунтов при давлении, передаваемом на основание, не менее 0, 1 МПа.
Для устройства подушек применяют пески любой крупности, за исключением пылеватых, уплотняемые до плотности в сухом состоянии не менее 1, 6 т/м3.
Компенсирующие песчаные подушки устраивают только под ленточные фундаменты, когда их ширина не превышает 1, 2 м. Размеры подушки назначают по таблице 6.3.
6.2.22. Уменьшение подъема фундамента на естественном основании из набухающих грунтов может обеспечиваться путем анкеровки фундамента с помощью свай, частично или полностью прорезывающих набухающий слой. При этом нагрузка, передаваемая сооружением, воспринимается совместно фундаментом и сваями, а предельные деформации (осадки, подъемы) этой конструкции не должны превышать предельных значений.
6.2.23. К числу конструктивных мероприятий относят увеличение жесткости и прочности сооружения путем разбивки его на отдельные отсеки осадочными швами. Отсек должен иметь правильную геометрическую форму в плане и одинаковую высоту.
Увеличение жесткости и прочности достигается Введением железобетонных непрерывных поясов толщиной не менее 15 см, устраиваемых по высоте в нескольких уровнях. Пояса следует армировать каркасами, располагаемыми на уровне перекрытий или верха проема и полностью перекрывающими наружные стены. Пояса предусматривают при частичной прорезке набухающих грунтов; частичной замене набухающего грунта ненабухающим; устройстве компенсирующих подушек; предварительном замачивании набухающих грунтов.
6.2.24. Замену набухающего грунта производят местным ненабухающим грунтом, уплотняемым до заданной плотности. Проектирование оснований сооружений в этом случае должно выполняться как на обычных ненабухающих грунтах.
6.2.25. Допускается использовать набухающие грунты для обратной засыпки пазух и траншей при условии, что горизонтальное давление, вызванное их увлажнением, окажется допустимым для данного сооружения, а возможный подъем грунта засыпки не приведет к ухудшению условий эксплуатации. Уплотнение грунтов производят в соответствии с требованиями, принятыми для устройства грунтовых подушек и обратных засыпок из обычных грунтов.
ФУНДАМЕНТ СВОИМИ РУКАМИ: ОШИБКИ И РЕКОМЕНДАЦИИ
ЧТО НАЗЫВАЮТ ФУНДАМЕНТОМ И ДЛЯ ЧЕГО ОН НУЖЕН?
ФУНДАМЕНТ КАК ЧАСТЬ ДОМА
Фундамент — бесспорно самая ответственная часть дома. От него напрямую зависит надежность всего здания. Для того, чтобы грамотно запроектировать фундамент требуются не только специальные знания, но и множество дополнительной информации: характеристики грунтов участка строительства, нормативные нагрузки от здания, информация по ветровым, снеговым и сейсмическим условиям местности. Учесть все факторы, влияющие на фундамент и разработать грамотный проект — сложная задача, справиться с которой может только хороший специалист. Однако без выполнения этой работы, построить качественный и прочный дом — невозможно.
В целях экономии люди часто выполняют устройство фундамента своими силам, что зачастую не приводит ни к чему хорошему, потому как такие работы производятся без проекта, информации по грунтам и без должных знаний.
СПОСОБЫ УСТАНОВКИ ФУНДАМЕНТА И ИХ ТИПЫ
ТИПЫ КЛАССОВ ФУНДАМЕНТОВ:
- Ленточный;
- Столбчатый;
- Монолитный ленточный;
- Свайный;
- Мелкозаглубленный;
- Плитный;
- Плавающий;
- Винтовой.
О типах классов более подробно можно узнать из нашей статьи про фундаменты.
Большинство фундаментов, устраиваемых под малоэтажные дома, относятся к классу ленточных. Самый распространенный вариант — монолитный железобетонный ленточный. Основные параметры ленточных фундаментов — глубина заложения и ширина ленты.
Ширина ленты и глубина заложения не должны определяться наугад. Эти параметры назначаются в процессе проектирования и зависят прежде всего от грунтовых условий и нагрузки на фундамент. При прочных грунтах под подошвой фундамента достаточно будет небольшой ширины ленты. Наоборот — при недостаточной несущей способности основания, даже широкая лента может не спасти дом от значительных осадок и крена.
А с целью обеспечения равномерной передачи нагрузки от ленты на грунт устраивают песчаную или гравийную подушку под фундамент. Во время разработки котлована экскаватором или вручную, его дно получается неровным. Для выравнивания используют гравий или песок, который при укладке обязательно уплотняется.
Если гравий и песок качественно не уплотнить, то со временем, они осядут и под фундаментом образуются пустоты. По этой же причине подушку редко делают толще 15 см. Иногда, для замены слабых грунтов под фундамент выполняют подсыпку песчано-гравийной смесью. Толщина таких ПГС-подушек может доходить до метра и более. Однако устраивают их только в случае крайней необходимости.
Само-собой, что такая подушка должна уплотняться послойно.
От того насколько качественно выполнено армирование фундамента напрямую зависит его прочность. В любой железобетонной конструкции за восприятие растягивающих нагрузок отвечает арматура. Бетон работает только на сжатие. Получается, при устройстве ленты нужно позаботиться о качественном армировании фундамента, иначе будут трещины, что приведет к трещинам в вышележащих конструкциях.
Все это нужно делать по заранее разработанному проекту, так как каждый фундамент на участке индивидуальный.
ЗАМАЧИВАНИЕ ДНА КОТЛОВАНА: ОШИБКИ И ПРОЦЕСС УСТРОЙСТВА
Одной из самых распространенных ошибок при устройстве фундамента является замачивание дна котлована. Запланировав на будущий год строительство дома, некоторые застройщики выкапывают котлован с осени. Делается это с целью начать устройство фундамента как можно раньше, не дожидаясь оттаивания грунта. Такой подход совершенно не допустим.
Некоторые грунты при замачивании очень резко меняют свои свойства. К примеру глинистые грунты при повышении влажности переходят из твердого состояния в пластичное. Соответственно, снижается их несущая способность. Если фундамент вашего дома запроектирован с учетом естественной влажности грунтов, то изменении характеристик основания, может привести к необходимости перерасчета фундамента.
Весь процесс устройства фундамента от разработки котлована до выполнения обратной засыпки необходимо выполнять в кратчайшие сроки. При строительстве ответственных сооружений даже применяются специальные меры по предотвращения замачивания грунтов и отводу поверхностных вод. Даже если к началу производства работ, вода, стоявшая в котловане, уйдет, свойства грунтов основания будут уже другими.
Еще более часто встречается ситуации, когда после устройства фундамента, стройка прекращается, порой на несколько лет. В этом случае, существует риск подъема фундамента в результате морозного пучения грунтов. Дело в том, что силы морозного пучения воздействуют на фундамент не равномерно.
Где-то грунт промерзает быстрее, соответственно, деформации пучения в этих местах будут сильнее. В результате фундамент поднимает неравномерно, и его конструкция испытывает значительные нагрузки. При проектировании фундамента, подразумевается, что он будет работать по прямому назначению, то есть, воспринимать нагрузку от здания, которое давит сверху.
Чтобы избежать подобной ситуации строительство дома нужно вести без перерывов. Если же такая возможность отсутствует, то стоит возвести хотя бы один этаж, что позволит нагрузить фундамент и снизит влияние деформации морозного пучения.
ОТМЕТИМ ОСНОВНЫЕ ОШИБКИ ПО ПУНКТАМ:
- Время выкапывания;
- Время реализации;
- Изменение свойств грунта после контакта с водой;
- Долгое строительство.
ГИДРОИЗОЛЯЦИЯ КАК ОДИН ИЗ ВАЖНЫХ АСПЕКТОВ
Одним из важных аспектов при устройстве фундамента является его гидроизоляция. Влага, попадающая в бетон из грунта, при минусовых температурах будет замерзать, и разрушать фундамент. Многие застройщики, однако, относятся к вопросам защиты бетона от влаги весьма формально.
Нередко можно встретить ситуации, когда обмазочной гидроизоляцией защищается только часть фундамент выше поверхности грунта. Конечно, если монолитная лента, к примеру, устраивается путем укладки бетона прямо в траншею, то о гидроизоляции фундамента говорить не приходиться. В этом случае долговечность конструкции целиком и полностью зависит от морозостойкости бетона.
Негативные последствия некачественной гидроизоляцией фундамента могут появиться при близости грунтовых вод и наличии цокольного этажа. Нередки случаи, подтопления цоколя дома в весенний период или после интенсивных дождей. Бетон хорошо проводит влагу, поэтому гидроизоляция фундаменту просто необходима.
ТРЕБОВАНИЯ ПРИ УСТРОЙСТВЕ ФУНДАМЕНТА
ПРИ САМОСТОЯТЕЛЬНОМ УСТРОЙСТВЕ ФУНДАМЕНТА ВАЖНО ПОМНИТЬ И СОБЛЮДАТЬ СЛЕДУЮЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ:
- Все работы должны выполняться только в соответствии с проектом, специально разработанным под ваш дом и для строительства на вашем участке. Чужой опыт и советы не способны заменить квалифицированную работу инженера-конструктора.
- Работы по отрывки котлована, устройству фундамента, выполнению обратной засыпки и последующему возведению стен необходимо вести непрерывно. Если вы не можете себе позволить возвести «коробку» дома за один летний сезон, лучше со строительством подождать.
- Любой фундамент следует защищать от контакта с влагой в грунте и от грунтовых и поверхностных вод путем устройства качественной гидроизоляции.
- При производстве работ строителями, важно следить за неукоснительным соблюдением проекта, и не соглашаться на предлагаемые изменения и упрощения конструкции, даже если они сулят существенную экономии средств.
