Для пучинистых грунтов и зоне высокой водоносности оптимальным вариантом фундамента являются свайные основания. Сваи позволяют обойтись без глубоких экскаваций и минимизируют осадочные деформации, создавая надежную поддержку для здания. При этом важно правильно рассчитать их количество и глубину, учитывая характеристики грунта и уровень грунтовых вод.
Кроме того, возможно применение монолитных плит, однако в данном случае следует заранее провести комплексные геодезические исследования и обеспечить правильное армирование. Такой подход позволит равномерно распределить нагрузки и уменьшить риск повреждений, связанных с повышенной подвижностью и изменениями в пучинистых грунтах.
Какие виды фундаментов можно возводить на пучинистых грунтах
Перекосы в дверных проемах, трещины в бетоне, смещение стен – деформации, возникающие при недостаточно качественном планировании. Одна из важнейших характеристик почвы, которую стоит учитывать перед проектировкой фундамента – пучинистость. Если пренебречь этим моментом, здание может прийти в негодность уже после первого цикла промерзания.
Понятие пучинистого грунта
Пучение – изменение объема грунта, возникающее вследствие замерзания воды. Так как масса жидкости при этом остается прежней, увеличивается только занимаемое ей пространство – примерно на 9%. То есть, происходит смещение материала. Если учесть, что вниз грунт смещаться не может, поскольку глубинные слои итак плотные, он начинает выталкиваться наружу. Попутно захватывая все сооружения.
Классификация грунтов, относящихся к категории пучинистых, опубликована в ГОСТ № 25100. Так, наибольшую опасность представляет основание из мягкопластичной глины и мелкого (пылеватого) песка. Точно узнать, какой тип почвы на строительной площадке, поможет геологическая разведка.
Негативное влияние на фундаменты
Фундамент, попавший под столь мощное воздействие, воспринимает огромные нагрузки. И если прочность основания низкая, образуются трещины. Силы пучения бывают нескольких видов:
- Вертикальные. Расширяется грунт, находящийся непосредственно под основанием.
- Касательные. Пучение происходит сбоку, почва поднимается, и возникает трение у границ постройки.
- Сдавливающие. Пучение со всех сторон фундамента, вдавливающее его внутрь.
Существуют факторы, способные усилить негативное воздействие. Например, обильные осенние дожди или повышение уровня грунтовых вод. Стоит учитывать такие вероятности на этапе расчетов.
Марки бетона, которые лучше всего сопротивляются пучению:
Бетон товарный В40 М500
ГОСТ: 7473-2010 / 26633-2015
Доставка от: 4200 руб.
Товарный бетон В30 М400
ГОСТ: 7473-2010 / 26633-2015
Доставка от: 4200 руб.
Товарный бетон В35 М450
ГОСТ: 7473-2010 / 26633-2015
Доставка от: 4200 руб.
Виды фундаментов на пучинистых грунтах
Существуют три принципиальные концепции возведения фундамента на пучинистых грунтах:
- Заглубление (строительство ниже глубины промерзания).
- Мелкое заглубление с повышением жесткости на изгиб (фундамент, приспособленный к неравномерному воздействию нагрузок).
- Применение теплоизолированной конструкции. Способ, основанный на прогреве окружающего грунта с целью предотвращения промерзания.
Ленточный
Грунт может сдавить ленточный фундамент словно тисками, а уже после вытолкнуть наружу. Поэтому необходимо заглублять ленту ниже уровня промерзания, как говорилось в первой концепции. Также есть особенность, позволяющая минимизировать воспринимаемые нагрузки: стенки ленты возводятся под углом, а не вертикально. Благодаря такой трапециевидной форме почва при смещении будет скользить по поверхности стенок.
Плитный
Плитный фундамент лидирует по количеству используемого раствора. В то же время он решает сразу несколько проблем: возведение на неустойчивом грунте, повышение несущей способности и, соответственно, противодействие пучению. Главное, чтобы основание было качественным – из песка или песчано-гравийной смеси (песок берет на себя неравномерные нагрузки).
Чтобы окончательно нейтрализовать воздействие промерзшей почвы, можно применить утепленную шведскую плиту (УШП) или утепленный финский фундамент (УФФ). Технология сложнее, но укладка утеплителя и подключение системы обогрева пола гарантируют, что грунт вблизи основания не будет промерзать.
Свайный
Свайный фундамент может подойти в случае строительства небольшого здания из легких материалов, при сильном уклоне участка. Буронабивные и забивные железобетонные свои быстро монтируются, расход материала здесь ниже. Основная сложность заключается в монтаже ростверка – иногда трудозатраты гораздо выше, чем при возведении ленточного фундамента.
Как еще снижают влияние пучинистых грунтов
Помимо проработки конструктива строители применяют и другие методы нейтрализации воздействия пучения. Если взять на вооружение сразу несколько советов, здание получится устойчивым даже на самом сложном грунте.
Замена грунта
Капитальное решение проблемы – полная выемка пучинистого грунта на строительном участке. Это крайне дорого и не всегда возможно, но максимально эффективно. Котлован при этом засыпается песком и щебнем. Вода в подушке не будет задерживаться, а уйдет вглубь почвы.
Дренаж
Для экономии можно не избавляться от грунта, а просто высушить его, реализовав дренажную систему. Самый распространенный метод – заглубление дренажных труб по периметру фундамента и вдоль участка. Они располагаются под уклоном, чтобы жидкость уходила в специальный колодец. Другой вариант – бурение скважин под основанием и заполнение их щебнем. Вынимать придется не так много грунта, а вода беспрепятственно уйдет вниз через щебень.
Отмостка
Отмостка – многослойная конструкция по периметру фундамента призванная избавить от пучения. Наиболее простой строительный метод.
Благодаря отмостке в почву возле фундамента не попадает атмосферная влага. Также грунт не контактирует с холодным воздухом зимой, а значит предпосылок для промерзания нет (температура глубинных слоев обычно держится около 10 градусов Цельсия, чего недостаточно для трансформации воды в лед). Но отмостка – это не просто бетонная лента. Она состоит из нескольких последовательных слоев: подушка, гидроизоляция, утеплитель (обычно пенополистирол). Только потом заливается бетонная смесь.
Фундамент на пучинистых грунтах
Плитный, ленточный, столбчатый или свайный фундамент на пучинистых грунтах способен обеспечивать устойчивость кирпичного, блочного или деревянного дома. При выборе основания учитывается глубина промерзания почвы, высота подземных вод, площадь и этажность постройки, нагрузка на фундамент.
Какой грунт называется пучинистым?
Сложности строительства на пучинистых почвах
Нестабильная пучинистая почва способна поднимать не только легкие каркасные дома, но и тяжелые кирпичные постройки. При этом невозможно гарантировать, что весной поднятый дом вернется в первоначальное положение. Если бы постройка изменяла свое положение равномерно, то это не было бы критично, но в реальности все происходит иначе. В результате неравномерного сдвига нарушается геометрия оконных и дверных проемов, на стенах появляются трещины, которые со временем расширяются и углубляются.
Под отапливаемой постройкой почва не будет промерзать, а значит на внутреннюю часть основания с межкомнатными стенами силы вспучивания не действуют. Однако вокруг постройки, за наружными стенами, промерзание есть. Зимой с северной стороны постройки почва чаще всего промерзает сильнее, чем с противоположной — южной. Это также приводит к неравномерному пучению грунта.
Силы вспучивания оказывают действие не только на плоскость основания, но и на вертикальные конструкции. Почва, которая находится вокруг основания, при минусовой температуре примерзает к бетону и при перемещении вверх или вниз утягивает его следом за собой. Исходя из этого силы пучения состоят из:
- нормальной составляющей, которая воздействует на плоскость основания;
- касательной, воздействующей на вертикальные поверхности.
Казалось бы чем больше глубина закладки основания, тем меньше должны действовать на конструкции силы вспучивания. Однако с увеличением глубины фундамента увеличивается и площадь боковой поверхности и, соответственно, суммарно возрастает касательная сила. В зависимости от состава и влажности почвы, сила касательного пучения может достигать 6 тонн на кв.м. Такая нагрузка способна выдавить заглубленное основание, если вес постройки не может нивелировать пучинистость грунта. Поэтому закладка основания ниже уровня промерзания почвы не может гарантировать его прочность и устойчивость.
Больше всего от неравномерного промерзания страдают легкие постройки, «каркасники» и щитовые домики. Дома из бруса представляют собой жесткую конструкцию, устойчивую к воздействию комбинированных нагрузок, но и они могут серьезно пострадать. Тяжелые дома из кирпича, пеноблока и газобетона имеют достаточный вес, чтобы уравновесить выталкивающие воздействия. Под действием большого веса почва уплотняется, что ослабляет выталкивающий эффект.
Как уменьшить пучение
Существует несколько способов, позволяющих строить коттеджи, дачи и бани на участках с проблемным грунтом. Это замена верхнего слоя почвы на пятне застройки, утепление грунта, защита участка от осадков и отвод влаги.
Рассмотрим поочередно все эти способы:
- Замена влажной почвы на более стабильный песчаный грунт выполняется при закладке фундамента. Под основанием устраивают песчаную подушку. Ее высота должна быть не меньше 0,3 м, а размер в плоскости — на 0,2 м больше контура фундамента. Смысл этого мероприятия заключается в уменьшении слоя нестабильного грунта.
- Чтобы защитить фундамент от осадков, талых и паводковых вод, по периметру постройки делают отмостку. Чтобы эта мера работала, отмостку делают шириной 0,9-1,0 м. Отвод воды будет более эффективным если дополнительно сделать водоотводный желоб с уклоном 0,3-0,5 см на погонный метр. Желоб устанавливают на расстоянии 1,5-2 м от фундамента. В конструкции водоотвода желоб можно заменить дренажной трубой.
- Утепление — это еще один способ, который позволяет уменьшить криогенное пучение. Пятно застройки накрывают слоем утеплителя шириной, равной глубине промерзания почвы. Например, если земля на участке промерзает на 0,9 м, то и утеплитель по периметру должен иметь такую же ширину.
Выбор фундамента для грунта, подверженного вспучиванию
Устойчивость, надежность и долговечность коттеджа, дачного домика или бани на нестабильном грунте может обеспечить монолитный ленточный, свайный, плитный или столбчатый фундамент. Какой из них выбрать, рассмотрим подробнее.
Плитный
Плитным фундаментом называется монолитная конструкция, установленная на поверхности грунта. Основу конструкции составляет сварной арматурный каркас, залитый бетоном. Перед заливкой плиты делает выемку грунта. Глубина котлована составляет как минимум 0,4 м. На дно котлована насыпают слой песка, сверху засыпают щебнем.
Фундаменты этого типа отличаются высокой несущей способностью, прочностью и надежностью. При подъеме промерзающего грунта железобетонная плита движется вместе с ним. Это значит, что для постройки на пучинистом грунте нет никаких рисков.
Плюсы плитных фундаментов:
- Хорошая несущая способность. По этому параметру основания плитного типа не имеют себе равных. На таких фундаментах возможно строительство домов любого типа — одноэтажных и двухэтажных, из дерева, пеноблока или кирпича.
- Простой монтаж. Небольшой объем земляных работ и достаточно простая технология возведения позволяют реализовать проект в короткие сроки.
- Долговечность. Срок службы железобетонной фундаментной плиты превышает 100 лет.
Единственным минусом обустройства плитных фундаментов является большой расход строительных материалов и высокая стоимость конструкции.
Ленточный
Мелкозаглубленный ленточный фундамент как нельзя лучше подходит для строительства легких деревянных, каркасных и щитовых домиков на участках с проблемным грунтом. Закладка фундамента выполняется на 0,5 м, из которых 0,3 м это песчаная подушка и дренаж. Высота ленты над уровнем почвы 0,2-0,4 м. Работы проводятся в теплое время года. Исходя из особенностей конструкции, строительство такого основания не требует больших трудозатрат и большого объема бетонных работ.
Плюсы мелкозаглубленного фундамента ленточного типа:
- Равномерное распределение нагрузок. Такое основание позволяет равномерно распределять вес здания, снеговые, ветровые и другие нагрузки на грунтовое основание.
- Несложная технология строительства. Монтаж бетонной армированной ленты можно выполнить своими руками.
- Длительный срок службы. При условии применения качественных материалов и соблюдения технологии строительства, такой фундамент простоит не меньше 80 лет.
Минусом бетонной ленты можно считать длительное созревание бетона после заливки. Нагружать такой фундамент можно не раньше, чем через 3-4 недели после демонтажа опалубки.
Столбчатый
Столбчатым фундаментом называется система опорных столбов, соединенных между собой обвязочным поясом или бетонным ростверком. Опоры заглубляются в грунт на глубину 0,5-0,7 м. Высота надземной части столбов составляет 0,2-0,5 м. Железобетонные столбики устанавливаются под углами здания, в точках примыкания несущих стен и межкомнатных перегородок. Расстояние между опорами не превышает 3 м.
Достоинства фундамента на опорных столбах:
- Доступность. Стоимость строительства такого основания на 35-50% дешевле монолитных ленточных оснований.
- Небольшой объем земляных работ. Для закладки фундамента не нужно рыть траншеи по всему периметру.
- Быстрый монтаж. Небольшой объем работ позволяет ускорить сроки строительства.
Главный недостаток столбчатых фундаментов — отсутствие возможности строительства подвала или технического подполья.
Свайно-винтовой
Фундамент на винтовых сваях — это пространственная конструкция, состоящая из вертикальных опор. За равномерное распределение нагрузок на основание отвечает монолитный ростверк или обвязка из доски, бруса, швеллера, двутавровой балки. Выбор обвязочного пояса зависит от типа, размера и этажности постройки.
Плюсы фундаментов на винтовых сваях:
- Возможность установки опор вручную. Этот факт позволяет строить здания рядом с уже готовыми постройками.
- Отсутствие земляных работ. Сваи с винтовыми лопастями просто ввинчиваются в грунт по размеченным точкам.
- Возможность строительства на участках со сложным рельефом. Винтовые сваи можно использовать для застройки участков со склонами и перепадами по высоте.
- Скорость строительства. На формирования свайного поля для строительства дома уходит один-два дня. Еще столько же потребуется для монтажа обвязочного пояса.
Единственным недостатком свайно-винтовых фундаментов является невозможность строительства на скальных и каменистых грунтах.
