Будівництво фундаменту на пучинистих грунтах своїми руками

Професійні будівельники досить часто стикаються з необхідністю зведення фундаментів на різних видах грунтів. Іноді їм доводиться працювати в досить складних умовах, наприклад, якщо необхідно побудувати фундаменти на рухливих грунтах. На сьогоднішній день будівельні бригади справляються з таким завданням досить успішно, але, щоб звести на такому грунті надійний фундамент своїми руками, слід знати про множинних небезпеки, які готує такий ґрунт для недосвідченого будівельника. Під час проектування такого фундаменту дуже важливо врахувати в розрахунках як постійні сили, які будуть впливати на фундамент, так і тимчасові, які будуть особливо сильно помітні в холодну пору року.

Що таке пучиністий грунт?

Пученіє - це одна з властивостей ґрунтових мас, суть якого полягає в збільшенні обсягу грунту при замерзанні. Така особливість пояснюється наявністю в землі великої кількості води. Замерзаючи, вода перетворюється в лід і збільшує обсяг грунту. Якщо в грунті міститься занадто багато вологи, то вспучивания уникнути не вдасться. До пучинистих грунтів можна віднести все грунти, в яких переважає глина (суглинок, супісок, і т. п.).

Деякі ґрунти пучатся зовсім небагато, інші ж можуть спучуватися дуже помітно. Ще існують і виникненню здимань грунти, для них глибина закладки фундаменту не має принципового значення.

Фахівці радять заглиблювати фундамент на пучинистих грунтах так, щоб його підстава знаходилося нижче рівня замерзання землі.

У цьому випадку ймовірність виникнення проблем під час експлуатації будівлі стає значно нижче.

Глибина і інтенсивність сезонного замерзання грунту в умовах кожного певного регіону визначається:

• тривалістю зимового періоду;
• кількістю днів з мінусовою температурою;
• кількістю випадає снігу і величиною снігового покриву;
• сезонним часом випадання рідких і твердих опадів;
• складом і видом грунту;
• вологісними і теплофізичними його характеристиками;
• наявністю рослинного покриву, його характером і експозицією місцевості;
• рівнем грунтових вод;
• загальним рельєфом місцевості.

Щоб самостійно виконати розрахунок вспучіваемості грунту, слід скористатися формулою Е = (H-h) / h, де Е - це документована ступінь вспучіваемості, h - висотна оцінка не замерзлого ґрунту, а Н - висотна відмітка грунту під спученому стані. Скориставшись цією формулою, можна визначити, на скільки змінюється обсяг грунту після його заморожування. Якщо ця величина перевищує 0,01, то такий грунт вже вважається пучинистих (такий коефіцієнт показує, що при промерзанні на 1 м грунт збільшить свій обсяг на 1 см).

Чим загрожує спучування несучих конструкцій?

Якщо фундамент на пучинистих грунтах був закладений приблизно на рівні промерзання землі, то, коли грунт під час холодів почне розширюватися, фундамент будівлі буде підніматися вгору, незважаючи на те, що сама будівля має досить велику вагу. Це може згубно позначитися на довговічності споруди.

Якщо ж фундамент на пучинистих грунтах закладений нижче рівня замерзання, то саме спучування під час холодів нікуди не зникне, але воно буде впливати на фундамент по дотичній. У цьому випадку підстава теж може підніматися, оскільки грунтові маси будуть досить сильно діяти на конструкції стін з бічних сторін.

Підйом може виникати і з-за занадто великої площі зєднання основи з грунтом.

Найчастіше такі проблеми виникають з каркасними і деревними будівлями, що мають невелику масу.

Однак їх горизонтальні навантажувальні показники у цих будівель не є надто високими, тобто навантаження не може компенсувати вплив рухливих сил з торців будівлі.

Найбільші проблеми у фундаментів на рухливих грунтах зявляються, коли волога починає танути. У цей час спучені грунтові маси опускаються назад, викликаючи просідання несучих конструкцій, причому цей процес часто буває нерівномірним. Від цього споруда помітно перекошується, а згодом приходить в повну непридатність. Неправильно побудований фундамент на пучинистих грунтах від спучування може просто розірвати.

Методи боротьби з спученням

Якщо виникла необхідність звести фундаменти на рухливих грунтах, можна зробити під час будівництва такі заходи:

• повна зміна грунту, що знаходиться під підставою, на непучиністих. В цьому випадку під несучу конструкцію засипають щебінку і пісок. З нездимальних матеріалів виконують зворотну відсипання, що дозволяє знизити спучування з бічних сторін;
• закладка фундаменту, стінові конструкції якого відрізняються підвищеною гладкістю. В цьому випадку проблеми, викликані спученням, вирішуються за рахунок гідроізоляційних прошарків, які викладаються на бічних стінах. Ці прошарки знижують зчеплення ґрунтових мас з основою споруди;
• зведення підстави з нижньою частиною, що має вигляд розширеного моноліту. Цей спосіб підходить для дуже багатьох видів несучих систем, наприклад, для стрічкових, стовпчастих і пальових фундаментів;
• прокладка горизонтальної теплоізоляції на грунтові маси по всьому периметру будівлі. Цей спосіб ефективно працює тільки в разі наявності опалювальної системи і нормального утеплення цокольного поверху. Під добре опалювальним будинком в комплексі з якісної тепловою ізоляцією спучування землі відбувається не сильно.

Важливо памятати, що вплив спучуються сил відчувається тим сильніше, чим ближче до поверхні землі знаходиться волога.

Зайва кількість вологи в землі може привести до її розмиття. У деяких рідинах можуть міститися речовини, що негативно впливають на бетонні конструкції і різні армуючі вироби. Ці проблеми теж вирішуються за допомогою гідроізоляційного прошарку.

В процесі розробки проекту необхідно враховувати сезонні зміни залягання грунтових вод. У різних регіонах рідина може підніматися на різну висоту. З грунтовою вологою можна успішно боротися за допомогою створення дренуючих систем, що знижують спучування в місці знаходження фундаменту.

Способи зведення фундаментів на рухливих грунтах

Найбільш поширеним рішенням цієї проблеми є глибоке закладання фундаменту, основа якого в результаті буде перебувати нижче рівня замерзання грунту.

Матеріли та інструменти для будівництва фундаменту на пучинистих грунтах:

• цемент;
• пісок;
• гравій;
• щебінь;
• вода;
• бетон;
• арматура;
• лопата;
• бетономішалка.

Таке рішення надійно запобігає вплив спучування в нижній частині фундаменту, але бічні стінки при цьому не отримають надійного захисту від деформаційного впливу. Якщо основа буде недостатньо міцним, його матеріал може бути зміщений або деформований.

При закладанні фундаменту для здимаються на велику глибину потрібна велика кількість матеріалу, тому такий фундамент обходиться досить дорого. Оптимально фундамент на пучинистих грунті повинен добре чинити опір впливу спучування і рівномірно розподіляти деформацію по всій поверхні основи, щоб вона менше діяла на бічні поверхні.

З цією проблемою добре справляються мелкоуглубленние фундаменти, нівелюють вплив проблемного ґрунту по дотичним, оскільки підстава в цьому випадку є монолітним. Щоб такий фундамент для здимаються краще справлявся зі своєю роботою, під ним необхідно влаштувати спеціальну подушку з матеріалів, не схильних до спучування. Як правило, для цього використовують щебінь середнього розміру або пісок.

Після заливки підстави бетонної сумішшю слід прокласти його зовнішню сторону до самої подушки непучиністих матеріалами, після чого присипати землею.

Стовпчастий фундамент для здимаються

Для малоповерхового приватного будівництва, що виконується в умовах здимаються, стовпчастий фундамент можна вважати оптимальним. Грамотно зведений стовпчастий фундамент в цих умовах повинен перебувати нижче рівня промерзання грунту.

Такий спосіб є одним з найбільш економних. Найкраще використовувати залізобетонні стовпи, оскільки вони ефективно допомагають уникнути дотичного напруження.

Стовпчастий фундамент для здимаються із залізобетонних конструкцій може стати найкращим рішенням для такого виду грунту. Технологія їх виготовлення дуже зручна і відрізняється високою технологічністю. Ці фундаменти підходять для заболочених областей, сирих ділянок і ґрунтів, де спостерігається високий рівень залягання ґрунтових вод.

На таких ґрунтах стовпчасті фундаменти можуть мати конструкції, при яких анкерная майданчик, що є опорою всієї будови, жорстко привязується до опорного каркасу.

Несучими стовпами для такої підстави можуть служити:

• труби з азбестоцементу, заповнені бетоном і мають армованими внутрішніми стінками;
• залізобетонні стовпи;
• труби з металу, які з внутрішньої сторони захищені цементно-піщаним складом, а з зовнішньої - епоксидною смолою або металом.

Замість арматури в цьому випадку використовують дріт діаметром від 7 до 11 мм і металеві стрижні. Маємо приклади застосування різні металеві відходи: куточки, газопровідні труби або частини водопроводу.

Бетон для такого фундаменту виробляють виключно з цементу високих марок. Як заповнювач можуть бути використані гранітний щебінь або пісок. Важливо знати, що домішка глини, застосування дрібного піску, битої цегли або вапняної щебеню можуть помітно знизити морозостійкість бетону. Оптимальний склад бетону для стовпчастого фундаменту - це 1 частина цементу, 3 частини піску і 4 частини щебеню. Кількість води визначається окремо для кожного конкретного випадку: бетон повинен бути досить пластичним, щоб його було легко укладати, але при цьому розчин не повинен литися. Цей розчин поміщається в заздалегідь підготовлену опалубку і трохи утрамбовується.

Як зводять стрічковий монолітний фундамент на пучинистих грунті?

Для того щоб грамотно звести стрічковий фундамент, необхідно дотримуватися певний порядок.

Спочатку слід приготувати котлован глибиною 0,4-0,8 м. Коли він буде готовий, його бічні укоси необхідно прокласти матеріалами, що мають гідроізоляційні властивості. Для цього зазвичай використовують толь або поліетилен. Потім яму необхідно засипати піском, причому насипання виробляють шарами. Товщина кожного шару повинна становити 20-30 см, кожен шар необхідно ретельно утрамбувати.

Гідроізоляція успішно бореться з заиливанием піску. На наступному етапі зведення фундаменту для здимаються проводяться роботи по установці опалубки. Пісочна подушка повністю вкривається гідроізоляційної прошарком, а потім в опалубку встановлюють арматурні прути, діаметр яких не повинен перевищувати 1,2 см.

Застосування фундаментів пальового типу

Фундамент палі в рухливих грунтах дещо менш популярний в приватному малоповерховому будівництві, ніж стрічкові і стовпчасті. Це повязано з підвищеною трудомісткістю робіт і необхідністю залучення для їх зведення спеціалізованої техніки. Зазвичай фундамент палі в рухливих грунтах застосовують тоді, коли грунт в регіоні промерзає більш ніж на 1,5 м метра. Також доцільно використовувати фундамент палі для здимаються в разі, якщо зводиться остов каркасного типу.

У приватному будівництві зазвичай використовують палі завглибшки не більше 3-4 м. Найчастіше застосовуються забивні палі з дерева, бетону або залізобетону. Вони бувають представлені такими типами:

• забивні залізобетонні;
• набивні залізобетонні або бетонні;
• гвинтові.

При зведенні пальового фундаменту на пучинистих грунті важливо стежити, щоб відведення води був виконаний максимально якісно. Для цього застосовуються дренажні системи, а по обох осях фундаменту влаштовується гідроізоляція.

Деякі особливості нерівномірного осідання фундаментів

У холодну пору року пучіністие грунтові маси, в яких міститься волога, промерзають, їх обсяг збільшується, а грунт внаслідок цього витріщає. Пласти землі піднімають в рамках, які визначаються глибиною її промерзання.

Всі несучі конструкції, розташовані на таких ділянках, обовязково піддаються нерівномірної усадки. Деформаційні сили, що діють на фундамент, вносять свій вклад в цей деструктивний процес. Особливо серйозні проблеми виникають з будівлями, периметр яких не протистоїть вспучиванию.

Нерівномірне осідання найчастіше виникає через те, що пучіністие сили нерівномірно впливають на конструкцію. Підйом і наступне за ним опускання призводять до того, що поверхня фундаменту для здимаються тріскається. Це може згодом призвести до його повного руйнування.

Щоб ефективно протистояти осаді, слід враховувати тип конструкцій стін будівлі, що зводиться. Стіни можуть бути легкими або важкими. На пучинистих грунті досить просто звести споруди з дерева, бетону, цегли або піноблоків. Фундамент в рухливих грунтах при цьому повинен враховувати комплексно всі навантаження, тобто матеріал стін безпосередньо впливає на закладку фундаменту.

Інженерно-меліоративні способи боротьби з обдиманням

1. Підняття загального рівня будмайданчика за допомогою відсипання з нездимальних грунтів (великого чи середнього піску). Це дозволить зменшити глибину замерзання пучинистого грунту і знизити загальний ступінь його спучування. Особливо ефективний цей спосіб на грунтах, де дуже високий рівень грунтових вод.
2. Влаштування глибинного дренажу. У безпідвальних приміщеннях такий спосіб є малоефективним, до того ж пристрій такої системи буде досить дорого коштувати. Однак для будинків з технічним підпіллям або цокольним поверхом такий дренаж буде не тільки знижувати рівень сдимистості, а й попереджати підтоплення заглибленої частини будинку грунтовими водами.
3. Зниження сдимистості грунту за допомогою ущільнення важкої трамбуванням, знижує його пористість. Для індивідуального будівництва цей спосіб є досить трудомістким і досить дорогим, оскільки вимагає застосування потужних механізмів і обладнання.

Фізико-хімічні методи боротьби з обдиманням

1. Існує можливість введення в грунт спеціальних добавок, що запобігають його пучинистість. Засолення грунту дозволяє значно знижувати температуру, при якій він починає замерзати. Точно так само діє просочування верхнього шару грунту нафтопродуктами.
2. Деякі фахівці пропонують знижувати ступінь замерзання пучинистого грунту за допомогою обмазки бічних поверхонь фундаменту, що знаходяться в ньому, змазкою або покриття їх плівкою з полімерів. Ці заходи не є достатньо екологічними, деякі навіть вважають їх шкідливими для навколишнього середовища.
3. Пучіністие грунти фундамент можна повязувати за допомогою хімічної, буросмесітельной або електрохімічної технології.

В першу чергу слід звернути увагу, що необхідність проведення різноманітних заходів виникає через те, що дотичні сили спучування на задавлені навантаженням від малоповерхового будинку, яка в більшості випадків істотно менше, ніж ці сили. Тому переважна більшість цих заходів слід розглядати, як рятувальні заходи, що вживаються при влаштуванні малонавантажених, але досить заглиблених фундаментів.

Якщо узагальнити все вищесказане, то при зведенні фундаментів рекомендується використовувати такі методи:

• утеплення пучинистого грунту фундаменту по всьому периметру будівлі, особливо його кутів;
• пристрій вимощення, має ширину не менше 1,2 м, і облаштування дренажних систем для відводу від будівлі грунтових і поверхневих вод;
• організація під фундаментами для здимаються спеціальних подушок з невспучівающіеся матеріалів (наприклад, піску, щебеню або шлаку), проведення профілактичних заходів для запобігання замулювання цих подушок (наприклад, прокладання геотекстилю);
• розташування поперечних і поздовжніх стін будівлі уздовж його головних осей, при цьому крок цих стін повинен бути однаковим;
• дотримання однорідного теплового режиму в межах одного температурно-осадового блоку;
• уникнення зайвих зламів стін на плані будинку і значних перепадів їх висоти;
• відсутність зайвого ослаблення стін (каналів, ніш і т. д.);
• звязування елементів перекриттів і покриттів між собою за допомогою зварювання їх заставних деталей, облаштування анкерування покриттів і перекриттів поверхів, додаткова армування кутів будівлі і простінків;
• суміщення надпроемних перемичок з монолітними поясами, особливо якщо отвори повинні будуть розташовуватися близько один до одного.

При дотриманні всіх рекомендацій можна побудувати хороший будинок на будь-якому грунті.

Увага, тільки СЬОГОДНІ!