Особенности плитного фундамента возведенного на пучинистых грунтах

Механизм увеличения объема грунта

Пучение грунта — это изменение его объема, происходящее в следствии замерзания содержащихся в слоях грунтовых вод. Другими словами, расширение обуславливается тем, что номинальная плотность воды в жидком состоянии составляет 1000 килограмм на кубометр, тогда как плотность льда — 917 килограмм на кубометр. То есть, согласно законам физики, при переходе из жидкого состояния в твердое объем воды увеличивается ориентировочно на 9%. В результате это расширения влага оказывает давление на почву и грунт движется вверх, поскольку в обратном направлении движение невозможно из-за высокой плотности ниже расположенных слоев.

Таблица: Классификация пучинистости разных видов грунтов согласно ГОСТ № 25100.

Изменение объемов грунта может происходить не только зимой. Например, этот процесс вполне можно наблюдать и в переходных периодах, когда нет сильных морозов. Подвижки происходят, когда одна сторона строения находится под постоянным воздействием лучей солнца, а другая — в тени. А если при этом еще и идут дожди, переувлажняющие почву, и ночью начинает холодать, то резкий перепад температуры приведет к промерзанию скопившейся в земле жидкости. Это может повторяться многократно и приводить к износу фундамента и строения, установленного на нем. Весной, в результате такого воздействия, дом может подвергаться усадке на несколько сантиметров. Зимой последствия могут быть более критичными, а износ здания будет происходить быстрее и с большими повреждениями, так как сила промерзания в этот период выше.

Чем пучение почвы опасно для фундамента

Для оснований любого вида — ленточных, плитных и свайных, опасным является не только сам процесс вспучивания почвы, но и последствия ее оттаивания.

При наступлении зимы, когда температура понижается ниже нуля и грунт промерзает на глубину одного-двух метров, почва расширяет и начинает выталкивать фундамент здания. Происходит вертикальная деформация основания. При наступлении оттепели, замершие грунтовые воды оттаивают, почва теряет свою плотность и под давлением массы здания уменьшается до объемов, на несколько процентов меньших ее первоначальных размеров — в результате этого происходит дополнительная усадка фундамента.

Совет эксперта! Наиболее опасным для фундаментов является неравномерное пучение грунта, которое может наблюдаться при разной толщине снежного покрова — чем он толще, тем выше поднимается граница промерзания почвы и тем больший ее пласт подвергается пучению.

Рис. 1.4: Результат морозного пучения грунта
Строительная практика показывает, что конкретный земельный участок может иметь крайне сложную схему промерзания и пучинистого поднятия почвы.

К примеру: грунт вокруг здания, расположенного на среднепучинистой почве, по внешнему периметру постройки может иметь глубину промерзания до полутора метров и при сезонном пучении подниматься до 10 см. вверх, тогда как грунт, расположенный под домом всегда будет более теплым и сухим, и пучению может не подвергаться вообще.

Только так можно решить проблему и не допустить разрушения здания в результате пучения: посмотреть

Неравномерное пучение также может стать следствием оттаиванием снежного покрова на южной стороне здания — почва, пропитанная влагой из оттаявшего снега, при наступлении следующих заморозков будет подвергаться увеличенным силам пучения, в сравнении с силами на северной стороне здания.

Совет эксперта! В результате неравномерного пучения почвы фундамент здания перекашивается, это же происходит и со стенами постройки — в результате перекоса по ним идут трещины, конструкция деформируется, теряет прочность и приходит в аварийное состояние.

Рис. 1.5: Недостроенное здание, пришедшее в аварийное состояние из-за пучения грунта

Самую высокую опасность сезонное пучение представляет для легких домов, возведенных из пенобетона, дерева либо каркасных панелей. Обуславливается это неспособностью компенсации давлением массы здания оказываемых на фундамент выталкивающих нагрузок.

Строение обладающее достаточно большой массой (к примеру, дом из кирпича), будет давить на фундамент, и если давление от тяжести конструкции превысит выталкивающее давление грунта, почва из-за невозможности расширения будет уплотняться и воздействия пучения ослабятся к минимуму.

Факторы, способствующие пучению грунта

Основные факторы влияющие на процесс расширения грунта:

• Насыщенность водой. Чем выше уровень грунтовых вод на участке, тем более сильно проявляет себя пучение. Необходимо понижать уровень грунтовых вод если это возможно.
• Количество осадков.
• Глубина залегания подземных вод.
• Температура и длительность заморозков.
• Важно учитывать глубину промерзания грунта, которая во всех регионах разная.
• Влажность воздуха.
• Рельеф участка.
• Тип грунта на участке. Это немаловажный фактор, так как сила морозного давления зависит от состава почвы и ее способности удерживать влагу.

Таблица: Глубина заложения фундамента с учетом видов грунта.

SGround.ru

Обзорная статья о морозном пучении грунтов

Оглавление:

1. Введение
2. Классификация грунтов по степени пучинистости
3. Определяем пучинистый грунт или нет
4. Физика процесса
5. Глубина и скорость промерзания грунта
6. Чем опасно морозное пучение грунтов
7. Основные меры в борьбе с пучением
8. Заключение
9. Связанные статьи

Введение

Пучинистый грунт: Дисперсный грунт (то есть состоящий из отдельных мелких частиц), который при переходе из талого состояния в мерзлое увеличивается в объеме вследствие образования льда (ГОСТ 25100-2011 Грунты. Классификация).

Температура начала замерзания для разных грунтов различна, и обычно находится в пределах от 0 до -1,5 °C, а у засоленных грунтов она значительно ниже – до минус 21 °C

Процесс промерзании зимой таких грунтов сопровождается вертикальным подъемом поверхности грунта относительно ее положения летом, причем поднятие поверхности часто происходит неравномерно. Это сопровождается развитием сил морозного пучения, действующих на фундаменты зданий и сооружений. После оттаивания весной такие грунты постепенно уменьшаются в объеме и поверхность грунта возвращается в прежнее положение (оседание).

Бывают и более серьезные явления, связанные с морозным пучением, такие как например бугры пучения, достигающие огромных размеров. Но они чаще всего характерны для районов распространения многолетней мерзлоты и для болот северных широт.

Бугры пучения
Для различных грунтов деформации пучения не одинаковы и зависят от степени его влажности перед замерзанием, уровня грунтовых вод, количества и размера пылеватых частиц в составе грунта, глубины промерзания. Максимальный общий подъем поверхности достигается к концу зимы (в этот период глубина промерзания максимальна) и может составлять до 40 см (!), а в некоторых случаях и более.

Классификация грунтов по степени пучинистости

Классификация грунтов по степени пучинистости встречается в нормативной литературе на проектирование фундаментов, в ГОСТ на грунты и в другой специальной литературе. В разных источниках классификация немного отличается, но суть везде одинакова. В таблице приведена классификация на основе объединения данных из ГОСТ 25100-2011, ГОСТ 25100-95, СП 22.13330.2016 и других источников:

Классификация грунтов по пучинистости согласно ГОСТ и СП

* — сведения из ГОСТ 25100-95 табл. Б.27, (в том же ГОСТ 25100, но обновленном в 2011 году этой информации уже нет.)

Здесь: Sr – степень влажности — отношение естественной (природной) влажности грунта W к влажности, соответствующей полному заполнению пор водой (без пузырьков воздуха); JL — показатель текучести грунта (определяется только для глинистых грунтов и показывает насколько грунт «разжижен» от проникшей в него влаги)

Степень морозной пучинистости ɛfh определяет на сколько при замерзании образец грунта увеличивается по высоте. Например, при промерзании слоя грунта толщиной 1,0 м с показателем ɛfh равным 7% грунт увеличится по высоте на 7 см.

При этом «непучинистый» грунт все равно, как правило, будет увеличиваться в объеме, но на незначительную величину – менее 1%.

Так же существует таблица которая определяет степень пучинистости грунта в зависимости от положение уровня грунтовых вод относительно расчетной глубины промерзания грунта z (из «Руководства по проектированию оснований и фундаментов на пучинистых грунтах» НИИОСП им. Н.М. Герсеванова):

Уровень грунтовых вод должен приниматься с учетом прогноза его изменения согласно требованиям норм проектирования.

Определяем пучинистый грунт или нет

К пучинистым грунтам относятся глинистые грунты, пески пылеватые и мелкие, а также крупнообломочные грунты с глинистым и мелкопесчаным заполнителем более 10%, имеющие к началу промерзания влажность выше определенного уровня (см. таблицу выше).

Для восприятия такая проще формулировка:

К гарантировано НЕпучинистым относятся только:

• пески средней крупности, крупные и гравелистые;
• щебенистые и крупнообломочные грунты с глинистым или мелкопесчаным заполнителем менее 10% (заполняет пустоты между камнями);
• скальные грунты (вода не проникает в них в достаточном количестве из-за отсутствия сообщающихся пор, и они имеют высокую плотность и прочность)

Если у Вас такие грунты основания, то можно смело забыть о морозном пучении
Для всех остальных грунтов (супеси, суглинки, глины, мелкие и пылеватые пески, а также щебенистые и крупнообломочные грунты с заполнителем более 10%) справедливо утверждение – они могут быть как пучинистыми, так и непучинистыми и зависит это от:

1. количества воды в грунте (влажности) – любой грунт в абсолютно сухом состоянии не проявит вообще никаких пучинистых свойств при промерзании (правда в природе бывают исключения), а вот при увлажнении глинистые грунты будут обладать неприятным свойством, о котором мы говорим. То есть один и тот же грунт может превратиться из непучинистого в средне-, сильно- и даже чрезмерно пучинистый если его как следует увлажнить (подъем грунтовых вод, протечка водопроводной сети и др. причины). Чем выше влажность, тем сильнее проявится пучение.

При проектировании фундаментов на основаниях, сложенных пучинистыми грунтами, следует учитывать возможность повышения влажности грунта за счет подъема уровня подземных вод, инфильтрации поверхностных вод и экранирования поверхности. (СП 22.13330.2016 п. 6.8.2).

1. гранулометрического состава грунта – степень пучинистости увеличивается в основном с ростом количества (% по массе) частиц размером от 0,05 до 0,005 мм. Более крупные и, что интересно, более мелкие частицы оказывают на показатель пучинистости влияние в меньшей степени.
2. Наличия и близости уровня грунтовых вод и соответственно возможности поступления в промерзающий грунт влаги по капиллярам.

Как отличить по визуальным и косвенным признакам супесь от песка и глины и вообще определить тип грунта см. в отдельной статье.

Физика процесса

Почему песок не увеличивается в объеме даже в водонасыщенном состоянии? Почему разные грунты имеют разный показатель пучинистости?

Суть процесса морозного пучения достаточно сложна и многообразна. Многим известно, что при замерзании определенного объема воды получается лед, занимающий больший объем и имеющий меньшую плотность (917 кг/м3). Увеличение объема при этом составляет примерно 9 %. Но морозное пучение грунтов связано не только с этим свойством воды.

При замерзании даже всей поровой воды в грунте увеличение его объема не превышает 3…4% (в закрытой система). В то же время в природном залегании объем грунта при его промерзании увеличивается на 10—50 и даже 100%. Пучение грунта достигает таких показателей вследствие кристаллизации в порах грунта воды и поступления дополнительной влаги по капиллярам (миграции) к фронту промерзания из еще не промерзших нижележащих слоев (открытая система). Это сопровождается резким увеличением влажности грунта с образованием в нем льда в виде линз, прослоек, кристаллов и др. структур.

Песчаные грунты с достаточно крупными частицами не позволяют влаге мигрировать при промерзании из-за отсутствия узких капилляров и малой поверхности смачивания, а наоборот создают условия для «отжатия» влаги в сторону еще не промерзших слоев, поэтому увеличение объема при промерзании в них практически отсутствует даже при полном водонасыщении. Очень мелкие частицы размером менее 0,005 мм так же затрудняют процесс миграции влаги и снижают пучинистость

Таким образом влияние оказывает не только первоначальная влажность и гранулометрический состав грунта, но и его пористость, способность пропускать капиллярную воду, количество связанной воды, химический состав и ряд других факторов.

Детально физика процесса рассмотрена в отдельной статье.

Глубина и скорость промерзания грунта

Одними из наиболее значимых факторов, определяющих величину поднятия поверхности (степень пучинистости) при промерзании грунтов являются глубина и скорость промерзания.

Глубина и скорость промерзания грунтов зависит от значений отрицательной температуры наружного воздуха в зимний период, от продолжительности зимнего периода, от толщины и плотности снегового покрова, теплопроводности грунта, наличия теплоизолирующих покрытий (бывают как естественные, например, моховый или торфовый слой, так и искусственные), интенсивности воздействия солнечной радиации, от смен холодной погоды на оттепели.

В нормативной документации на проектирование фундаментов рассматривается только глубина промерзания грунта. Эта величина рассчитывается по формулам в зависимости от среднемесячных температур в холодный период года и может в зависимости от региона и условий меняться в широких пределах: от 0 до 6 м.

Подробно вопросы влияния глубины и скорости промерзания на основания и фундаменты и методы расчета этих параметров приведены в отдельной статье.

Чем опасно морозное пучение грунтов

К сожалению многие, даже опытные строители, недооценивают опасность морозного пучения из-за того что его влияние проявляется не сразу, растянуто во времени и слишком сложно предсказуемо. А зря… Ведь именно непредсказуемость морозного пучения делает его учет при проектировании и строительстве обязательным.

Сложность процесса пучения и неоднородность грунтов основания вызывают неравномерный подъем поверхности при промерзании. Воздействие морозного пучения на фундаменты как правило вызывает очень серьезные негативные последствия:

Трещина в фундаменте под воздействием морозного пучения (весна). Выпучило трубу ограды, фундамент поднят на 7-9 см над землей, после оттаивания летом — не опускается

В малозаглубленных и поверхностных фундаментах, подверженных лобовым силам морозного пучения возникают:

— недопустимые крены и изгибающие усилия в ленточных и плитных фундаментах, вызывающие их повреждение, крены элементов надземной части здания, растрескивание стен (для стен из жестких каменных материалов) и др.;

— разность вертикальных деформаций и недопустимые крены для отдельных столбчатых фундаментов, вызывающие повреждение надземной части здания, изменение геометрии дверных и оконных проемов и др.;

Трещина в ленточном фундаменте от воздействий морозного пучения

В свайных и ленточных/столбчатых фундаментах с глубиной заложения больше глубины промерзания возникают:

— подъем свайных фундаментов вместе с поверхностью грунта под воздействием касательных сил морозного пучения. Это явление имеет склонность накапливаться, т.к. фундаменты после оттаивания грунта опускаются в исходное положение не полностью, или вообще не опускаются, а в следующий зимний сезон все снова повторяется.

— возникают очень большие растягивающие усилия между выпучиваемой частью фундамента и нижней частью, находящейся в непромерзающих слоях и удерживающей конструкцию от выпучивания (может привести к разрыву конструкции).

Опасность морозного пучения заключена в неравномерности поднятия поверхности грунта и в накоплении эффекта выпучивания (для заглубленных фундаментов) с каждым годом. При морозном пучении возникают огромные усилия, сдержать которые или очень сложно, или невозможно

Рис. Накопительный эффект от выпучивания стойки
В этом видеоролике интересный пример воздействия морозного пучения на деревянный дом:

Основные меры в борьбе с пучением

Первое что требуется в деле борьбы с морозным пучением — правильный выбор глубины заложения фундаментов для исключения воздействия лобовых сил морозного пучения, т.к. эти силы имеют огромные значения и бороться с ними очень тяжело. Для этого необходимо чтобы подошва фундамента находилась ниже глубины промерзания.

Иногда в малоэтажном строительстве имеет смысл делать незаглубленные или малозаглубленные фундаменты, заранее полагая что они будут подвержены пучению, и рассчитывать их на восприятие соответствующих усилий. Этот подход неоднозначный и применим далеко не всегда. Отдельно читайте о малозаглубленных фундаментах в статье.

После исключения лобовых сил, необходимо справиться с оставшимися касательными силами пучения. Мероприятия по борьбе с касательными силами пучения в основном сводятся к следующему списку:

1. Применение покрытий боковой поверхности свай и столбчатых фундаментов (окраска, обмазка, оболочки), снижающих силы смерзания с грунтом в пределах промерзающего слоя;
2. Применение винтовых свай и свай с уширением в нижней части (сваи РИТ, буронабивные сваи с камуфлетной пятой и др.), грибовидных фундаментов и фундаментов с развитой подошвой для создания большого сопротивления выдергиванию;
3. Увеличение длины сваи из расчета на морозное пучение (так чтобы сила, удерживающая сваю от выпучивания, была больше силы морозного пучения);
4. Засыпка пазух котлованов непучинистым грунтом (песком, ПГС).
5. Создание обратного уклона граней фундамента в пределах промерзающей толщи.

Вспомогательные меры для увеличения эффективности решений:

— Исключение переувлажнения грунтов за счет применения поверхностного стока и дренажных систем;

— Исключение или уменьшение глубины промерзания грунтов за счет утепления поверхности;

— Введение в грунт веществ, снижающих температуру замерзания грунта (засаливание, пропитка нефтепродуктами) – наносит урон экологии поэтому редко применяется.

Конкретные меры по борьбе с морозным пучением для разных типов фундаментов детально рассматриваются в отдельной статье.

Заключение

В заключение отметим что:

• достоверно определить степень пучинистости можно только при испытаниях в лаборатории, и такие испытания проводят очень редко даже при инженерно-геологических изысканиях для крупных объектов – чаще принимают по табличным данным на основании косвенных признаков: консистенции, влажности и др., и вот почему:
• если образец грунта, отобранный на площадке строительства, оказался слабо- или непучинистым то это не гарантирует что он таким и останется на протяжении всего срока службы сооружения. Как уже говорилось выше возможно увлажнение грунта по разным причинам (в том числе и обильные осенние дожди) и, соответственно, переход его в разряд пучинистых.

Подводя итоги можно утверждать, что все грунты следует потенциально считать пучинистыми за исключением нескольких случаев:

1) в основании сооружения залегают пески крупные или средней крупности, щебенистые или крупнообломочные грунты с заполнителем до 10% по массе.

2) в основании сооружения залегают скальные грунты.

3) Грунты находятся в сухом состоянии и нет опасности их замачивания (грунтовые воды отсутствуют или находятся на большой глубине (на 3,5 м и более ниже глубины промерзания при максимально высоком уровне грунтовой воды), есть все условия для стока поверхностных вод и эти условия не изменятся в будущем, поблизости нет водонесущих коммуникаций и они никогда не появятся.

Пункт 3 в большинстве случав следует подвергать сомнению в долгосрочной перспективе, т.к. нельзя сказать наверняка что будет через 5, 10 или 20 лет.

Таким образом если грунт не является гарантированно непучинистым, то следует всегда предусматривать мероприятия по предотвращению воздействия на фундамент морозного пучения

И помните — если фундамент не выдерживает все нагрузки и воздействия на него, то после завершения строительства, как правило, уже ничего не исправить. И сэкономленные на фундаменте деньги обернутся грандиозными затратами…

Связанные статьи

• Глубина и скорость промерзания грунта и их влияние на процессы пучения
• Определяем тип и характеристики грунта по визуальным признакам без лаборатории
• Физика процесса пучения
• Грунтовые воды и их влияние на грунты основания
• Расчеты фундаментов на воздействие морозного пучения
• Меры борьбы с морозным пучением
• Выбор глубины заложения фундаментов
• Незаглубленные или малозаглубленные фундаменты
• Раздел: нормативная литература

Показатель давления грунта и его влияние на фундамент

Данный показатель означает давление паутинистого грунта, в частности — на фундамент постройки. Лед в земле может достигать огромных масс, которые способны вымещать фундамент на поверхность.

Выделяют два вида типа выталкивающего воздействия на основание дома:

• Вертикальное выталкивающее воздействие. Оно происходит вследствие пучения слоев почвы, расположенных под основанием здания.
• Касательное выталкивающее воздействие, происходящее вследствие пучения грунта, контактирующего с боковыми стенками фундамента.

Вертикальная сила наносит меньше вреда фундаменту. Деформации незначительные, и их можно заранее предотвратить. Для этого необходимо использовать для устройства фундамента только качественные компоненты, и делать основание строения ниже глубины промерзания.

При воздействии касательной силы, грунт не просто поднимается вверх, но и расслаивается. Это может повлечь полноценное разрушение здания, стоящего на нем. Особенно опасно такое явление, если дом имеет небольшую массу.

Схематически воздействие выталкивающих сил на основание дома представлено в следующей таблице:

Строительство плитного фундамента

Плитный фундамент делится на два типа в зависимости от конструкции самой плиты, которая может быть плоской или ребристой.

Второй вариант является наиболее надежным и устойчивым к нагрузкам, которые создает дом и любым движениям почвы, но сложнее в возведении. Поэтому, если условия строительства и само здание не требуют создание максимально надежного основания, можно обойтись плоским вариантом.

Первый этап строительства

Ребристая плита отчасти похожа на ленточный фундамент, если в него добавить перемычки между сторонами периметра и сверху отлить цельную плиту, которая и будет служить основанием для дома. Пространство между перемычками засыпается смесью песка с гравием для повышения устойчивости.

Если дом строится из легкого материала, например, газобетона или дерева, и имеет один этаж и относительно небольшую площадь, то для него хватит плоской плиты в 25 см толщиной.

Плита армируется двумя слоями из арматуры диаметром 14 мм с шагом решетки в 20 см. Этот вариант основания отлично подходит для небольших строений на подвижных и пучинистых грунтах с неглубоко залегающими грунтовыми водами. Нагрузка на подобной плите распределяется равномерно, поэтому дом не перекосит даже при каких-то особо сильных геологических сезонных изменениях.

Помимо основной функции, плитный фундамент выполняет функцию утеплителя для грунта под домом, который не будет промерзать даже в самые сильные морозы. Также поверхность фундамента, если ее дополнительно утеплить и защитить от влаги слоем гидроизоляции, может служить одновременно и полом дома, на который уже можно стелить доски или любой другой материал.

Единственный минус плитного фундамента – высокая цена.

При равных общих параметрах он обходится также дорого, как и ленточный. Но он быстрей схватывается, не требует рытья глубокой траншеи и котлована и в целом занимает куда меньше времени на проектирование и возведение.

Первым делом при строительстве плитного фундамента подготавливается основание из грунта. Площадка, на которой будет располагаться плита, должна быть тщательно утрамбована вибратором и выровнена.

В границах будущего фундамента выкапывается как бы небольшой котлован в виде корыта, глубиной 30-40 см, не больше. Дно котлована-корыта накрывается геотекстилем, который сверху засыпается подушкой из песка и щебня.

Это даст возможность воды стекать через геотекстиль, а бетон и подушка останутся на месте, удерживаемые геотекстилем.

Также на этом этапе создается дренажная система, путем установки траншей, которые нужно закрыть геотекстилем. В подушке из щебня прокладываются гофрированные трубы из пластика для отвода воды в сточную канаву или специальный колодец за пределами площади здания.

Читать также: Плитный фундамент технология, видео

На этом подготовку основания можно завершать и переходить к строительству опалубки, которая должна закрываться плотным полиэтиленом, иначе бетон может вытечь через щели между досками. После возведения опалубки вяжется армирующий пояс.

Армирование плитного фундамента

Для создания армирующего пояса будет достаточно двух сеток из прутьев толщиной 14 мм, со стороной ячейки в 20 см. Между обоими поясами должен быть промежуток в 10 см и небольшой отступ от верхнего и нижнего края фундамента, в 3-4 см.

Если наружный слой бетона будет меньше, он может начать крошиться и раскалываться. Для этого нижний слой арматуры должен устанавливаться на подставки из металла, которые называются «грибки».

Верхний слой подпирается над нижним вертикальными короткими прутками из той же арматуры.

Также между собой оба армирующих пояса связываются по концам каждого прута при помощи специальный деталей в виде буквы П из арматуры. В результате получается как бы металлическая клетка с ребрами жесткости по всему периметру.

Под местами, где будут проходить стены, стоять какие-либо колонны и другие опорные части здания, укладывается еще один, дополнительный слой арматуры, берущий на себя часть нагрузки, создаваемой зданием.

Минимизация последствий пучения в частном строительстве

Если грунт на вашем участке подвержен сезонным подвижкам, то при строительстве на такой основе нужно позаботиться о дальнейшей безопасности целостности конструкций. Для этого нужно соблюдать несколько базовых правил:

• Необходимо знать тип грунта.
• Знать глубину промерзания для вашего региона.
• Заглублять основание ниже глубины промерзания для борьбы с выталкивающими силами.
• Минимизировать касательные боковые силы. Этого можно добиться обмазкой фундамента специальными составами или уменьшением площади бокового контакта (свайные фундаменты).
• Подбирать оптимальный тип фундамента исходя из проекта дома и свойств почвы на участке.
• Проводить дополнительные мероприятия по утеплению участков близлежащих к фундаменту. В данном случае утепляется грунт вокруг дома, что предотвращает промерзание.
• Бороться с искусственным переувлажнением почвы. Для этого сооружается отмостка для защиты основания дома от осадков. Можно также использовать дренажную систему (более дорогостоящее решение).

Любой из этих способов эффективен в борьбе с морозным пучением грунта. А их комбинация только усилит эффект. Начиная строительство дома, заранее позаботьтесь об этом и минимизируйте нежелательные последствий от возможных деформаций фундамента.

Устройство монолитной плиты

Структура монолитного основания
Это основание рассматривают как незаглубленный тип фундамента. Его устраивают на пучинистых грунтах в следующих случаях.

• При строительстве тяжелых кирпичных домов, когда вес постройки уравновешивает нагрузки, направленные на выталкивание, и придает дополнительную устойчивость.
• Когда нужно использовать «плавающую» особенность плиты: при возведении домов с низким весом.

Монолитную плиту называют плавающей конструкцией из-за способности опускаться и приподниматься вместе с изменениями грунта. Из-за того, что земля под домом промерзает неодинаково, образуется перепад плоскости при проседании, который может достигать 10 см. и более.

Поэтому данный вид основания подразумевает особые требования к устойчивости на изгиб. Для этого применяется усиленное армирование и создание более толстой плиты.

При закладке плиты на низкоплотных и просадочных почвах ее утепляют десяти сантиметровым слоем ЭППС. Применение утеплителя и слоя песчаной подсыпки до 0, 5 м обеспечат равномерность промерзания земли под всей площадью здания. Следовательно, не будет образовываться яма в середине плиты.

Большая площадь опоры существенно снизит удельные нагрузки на грунт.

• Устройство плитного фундамента под частное домовладение разумно при слабой несущей способности грунтов на участке строительства.

Мероприятия против пучнистости грунта

Можно качественно и надёжно утеплить фундамент со всех сторон, это снизит процент негативного влияния мёрзлой земли на базис

Если дом уже построен и при этом фундамент нужно дополнительно защитить, то можно применить такие методы и техники:

• Вокруг готового фундамента можно полностью заменить грунт на непучнистый. Для этого придётся проделать большие земляные работы, но результат того стоит.
• Можно качественно и надёжно утеплить фундамент со всех сторон. Это снизит процент негативного влияния мёрзлой земли на базис.
• Качественные отмостки и ливневая канализация идущие от основания дома помогут отводить воду и тем самым делать количество жидкости в почве меньшим. А значит, и пучение грунта будет снижено.

Все эти способы и технологии строительства вполне позволяют строить долговечные и крепкие дома на прихотливых почвах.

Монолит

Формирование плитной конструкции позволит утяжелить здание, что, в свою очередь, позволит свести к минимуму воздействие грунта на фундамент. Конечно, полностью исключить влияние морозного пучения на монолитную плиту высотой более 200 мм, утопленной в землю, не получится. В то же время в результате пучения грунта основание будет просто равномерно подниматься на малую высоту в зимнее время. С потеплением фундамент вернется в исходное положение.

С технической точки зрения реализация плитного фундамента несложна. Определенные трудности обычно возникают при операции армирования. К тому же способ этот довольно затратный.

Утепление периметра дома

Данный способ позволяет минимизировать или вовсе исключить промерзание грунта. За счет утепления почвы имеется возможность для возведения мелкозаглубленного основания благодаря уменьшению глубины промерзания.

Только такой вариант борьбы с пучением грунта актуален для районов с положительной среднегодовой температурой. Ширина укладываемого утеплителя должна равняться глубине промерзания почвы. Что касается толщины материала, то тут все зависит от теплоизоляционных свойств и характера климата.

Процедура замены грунта

Данный способ работает только при заложении фундамента – под основание укладывается песочная подушка. Причем она должна быть заметно шире самого фундамента здания. Затем она хорошо трамбуется и уплотняется. Благодаря такой подушке обеспечивается равномерное распределение всей нагрузки на основание. К тому же слой пучинистого грунта снижается, следовательно, и сила природного явления тоже становится слабее. Вдобавок песчаная подушка обладает амортизационными свойствами.

Ко всему прочему специалисты рекомендуют во избежание деформации от пучения грунта засыпать непучинистым грунтом область между опалубкой после ее снятия и почвой. Такая мера позволит избежать примерзания грунта к стенкам фундамента.

Только спустя какое-то время песок в обратной засыпке (включая подушку) может смешаться с глиняными частичками, теряя свои непучинистые свойства. Во избежание этого песчаная подушка и обратная засыпка должна быть отделена пленкой, рубероидом или фильтрующей тканью.

Особенность природного явления

Главная особенность процесса пучения заключается в значительном увеличении объема воды в грунте по причине зимнего промерзания. Согласно ГОСТ 25100-2011 различают 5 категорий, которые различаются между собой по степени пучения (в скобках указан уровень расширения почвы):

• Чрезмерно пучинистые грунты – больше чем 12 %.
• Сильнопучинистые грунты – не более 12 %.
• Среднепучинистые грунты – до 8 %.
• Слабопучинистые грунты – примерно 4 %.
• Непучинистые грунты – не превышает 4 %.

Однако последнюю категорию следует считать условной, поскольку в природе просто не существует почвы, где полностью отсутствует влага. К такому типу следует относить лишь гранит и крупнообломочные породы грунта. Однако в наших условиях такая разновидность почвы встречается довольно редко.

Сваи

Устройство свайного фундамента позволит обойтись малой кровью. Только такая конструкция применима лишь к строениям с малым весом (строительство по каркасной технологии, использование сип панелей и т. д.).

Для основания могут подойти такие варианты:

• Винтовые сваи – они вкручиваются в землю немного ниже ее уровня промерзания.
• Армированные конструкции – предварительно нужно подготовить несколько скважин, после чего установить в них стержни, завернутые в рубероид и обмотанные металлическим каркасом.

После того как сваи будут установлены, их следует соединить специальными балками или плитами для равномерного распределения нагрузки на фундамент.

Строительно-конструктивные методы

Свайный фундамент

Бороться со вспучиванием можно, приспосабливая конструкцию фундамента к сложным условиям. Такие меры обоснованны, когда другими способами невозможно или очень дорого справляться с действием пучения.

Строительство свайного фундамента

Свайное основание – распространенный вариант для морозоопасных грунтов. Опорные элементы для него бывают металлические, бетонные и железобетонные. По способу установки они делятся на:

• винтовые;
• забивные;
• набивные.

Сваи устанавливаются на глубину ниже точки промерзания, что нивелирует действие вертикального вспучивания. Наибольшее распространение получили винтовые элементы, отличающиеся доступной стоимостью и скоростью монтажа.

Правильная глубина заложения

Отметка заложения фундамента на глинистой почве и суглинках должна находиться ниже уровня промерзания. Показатель по всем регионам России можно найти в специальной справочной таблице. Противоположный вариант – мелкозаглубленный фундамент. Конструкция не сопротивляется силам пучения, а двигается с ними. Такое основание называют плавающим. Они закладываются на небольшую глубину – от 30 до 70 см.

Обработка конструкции

Боковая поверхность столбчатого основания и стен подвала покрывается специальным составом, уменьшающим примерзание почвы. Это может быть битумная мастика, вещества, образующие полимерную пленку, рубероид. Гладкая поверхность без шероховатостей менее подвержена сцеплению с грунтом. Процедура позволяет уменьшить касательное действие сил пучения.

Морозное вспучивание негативно воздействует на конструктивные части зданий, вызывая деформацию и повреждения. Чтобы сократить расходы на ремонт, необходимо заранее принять меры по защите фундамента от пучинистого грунта.

Как уменьшить пучинистость грунта в основании фундамента

Часто бывает выгодно укрепить грунт, что позволит сделать простой и надежный фундамент. При сильно пучинистых грунтах имеет смысл сосредоточиться прежде всего на улучшении характеристик грунта

основания, а уже потом на расчёте толщины-ширины ленты фундамента и её армировании.

Для снижение деформаций пучения грунта обычно выполняют следующие мероприятия:

1. Хорошим вариантом решения проблемы стабилизации пучинистых грунтов может быть устройство насыпи из непучинистого грунта

и устройство фундамента уже на ней. В этом случае решаются две задачи — поднимается общий уровень придомовой территории (обычно это актуально для таких грунтов) и улучшаются параметры грунта.

2. Частичная или полная замена пучинистого слоя

на непучинистый путём создания подушек из крупного или среднего песка с высоким коэффициентом фильтрации.

3. Понижение влажности грунта

(путём использования геотекстиля для снижения капиллярного подсоса, устройства дренажа, глиняных замков и отмосток, понижение уровня подземных вод, отвод поверхностных вод от здания посредством устройства вертикальной планировки, водосборных канав, лотков, траншей, дренажных прослоев и т.п.).

4. Утепление грунтов,

например, устройство теплоизолированного фундамента мелкого заложения (ТФМЗ).

Главный провоцирующий фактор

На первый взгляд кажется, что ущерб от пучения может быть не таким огромным, но это только кажется. Чтобы осознать всю угрозу от такого природного явления, стоит ясно представлять себе, как происходит этот процесс.

Как мы теперь знаем, явление характеризуется неоднородностью, что главным образом обусловлено перепадом высоты поверхности земли. Как правило, это наблюдается весной – та сторона здания, которая находится на юге, хорошо обогревается. К тому же свою лепту вносит весенняя капель. С наступлением вечера в грунте скапливается большое количество талой воды, которая потом становится льдом.

Масса этого такого пласта может достигать нескольких центнеров, а этого уже вполне достаточно, чтобы поднять фундамент на определенную высоту. На данный процесс уходит вся ночь.

Днем же наблюдается обратная картина – с повышением температуры лед в земле начинает оттаивать. Соответственно, основание начинает проседать, и вместе с этим земля снова обогащается очередной порцией воды, которая потом снова кристаллизуется. Все это происходит изо дня в день, пока температурный режим не нормализуется.

В течение весеннего периода перепада уровня воды здание может опуститься на несколько сантиметров. Этого вполне хватает для вызова серьезных разрушений, исправить которые впоследствии будет очень сложно, если вообще это можно сделать.