Устройство оснований фундаментов

24 сентября 2015

Подготовка под фундамент.

Подготовка под фундаментПри подготовке под фундамент и выборе типа его конструкции не стоит во всем полагаться на опыт застройки соседа, как бы она не совпадала с вашей задумкой, и сколь бы не была безупречной. Глубины залегания слоев грунта зачастую сильно гуляют, не говоря уже о том, что ваша земля может таить в себе остатки старого фундамента, скальные породы или иные отклонения от ваших ожиданий.

Для анализа грунта необходимо произвести пробное бурение на глубину не менее двух метров. Если на участке, планируемом под застройку, планируется прежде рытье под иные цели, например, колодец, то следует этим воспользоваться. Пробы грунта следует взять с глубины 0,7 м, 1 м, 1,5 м, 2 м и 2,5 м.

Подготовка под фундамент, грунтовые воды.

Грунтовые воды способны серьезно навредить постройке на любом фундаменте, поэтому следует самым серьезным образом отнестись к проектированию дренажной системы, которую лучше закончить к началу строительства.

Что же такое грунтовые воды? Та вода, которая располагается на самом верхнем уровне грунта, попадает туда с осадками. Эта вода питает сельскохозяйственные культуры и подмывает дороги без дренажа. Так называемый водонасыщеный слой называют еще верховодка.

Кроме того, что дренаж бывает открытый и закрытый, два этих вида могут иметь много вариаций в зависимости от используемых материалов и вашей фантазии, которую следует обуздывать знанием основных принципов. Главный принцип работ по гидроизоляции фундамента состоит в том, что любая дренажная система не вечна, поскольку неизбежно засоряется илистыми и глинистыми мелкими породами, приводящими ее в негодность. Что бы этого избежать, в дренажных канавах устраивают трубы, используют гравий в качестве фильтра. Рекомендуемый уклон дренажного канала 10 мм на два погонных метра.

Дренаж необходим не только для построек, но также для дороги перед участком или на его территории. Если дорога проходит по песчаному грунту, дренаж ей не требуется. Такой грунт достаточно выровнять и утрамбовать. Для глины или суглинка дренаж необходим. Следует предусмотреть возможность стока воды к дренажным кюветам, для этого форму дороги делают выгнутой или плоской, но с уклоном.

Если ваш объект находится на возвышенности, возможно проблему грунтовых вод получится решить, отведя водонасыщеный верхний слой, через водоупорный грунт в нижний уровень водонесущего слоя. Если объект расположен в низине, то вода не сможет уходить в пробуренную скважину, а, наоборот, из водонесущего слоя откроется ключ. В этом случае необходимо забить скважину глиной, а воду с участка отводить через кювет.

Динамика процессов пучения

Так в строительной науке принято называть явления, связанные с изменениями объема грунта, причина которых, как правило, в климатических изменениях. Пучинистыми грунтами являются породы, имеющие пористую структуру и способные в связи с этим удерживать воду. Вода в свою очередь имеет свойство меняться в объеме при воздействиях температуры. При этом сила, с которой воздействует водонасыщеный грунт на фундамент огромна, этот показатель измеряется десятками тонн, что делает его исключительно важной составляющей в расчетах фундаментных работ.

В связи с климатическими переменами, способными существенно повлиять на грунтовые воды, разделяют суточные и сезонные процессы пучения.

Суточные воздействия на грунт

Предположим, что фундамент вашего имения основан на грунте, имеющем существенную пучинистость. Суточные явления, с наибольшей остротой вы сможете ощутить по весне, когда в продолжение суток земля успевает хорошо прогреваться днем, и так же хорошо остывать ночью. Снег уже местами растаял, причем избирательно, с той стороны дома, куда приходятся наиболее интенсивные лучи солнца. Это уже создает сильный дисбаланс уровня границы промерзания, степень которого не стоит недооценивать, иногда разница может быть в 2 и более раз. В прогретом грунте перед крыльцом вашего дома, содержится много воды.


С наступлением ночи, сначала замерзает поверхность грунта, а затем граница замерзания начинает спускаться вниз. Ледяные кристаллы расширяют грунт, при этом с одной стороны они вынуждают его подниматься, с другой, происходит уплотнение грунта вниз. На следующий день, с очередным появлением солнца, земля прогревается снова, если за день нападало последнего снега, он тает, и в грунте снова скапливается вода. При этом, с таянием ледяных кристаллов от них в грунте остаются пустоты, которые теперь заполняются водой в большем объеме. Когда грунт снова промерзнет, то ледяные фракции в нем станут больше чем прошлой ночью. Такой процесс со временем вполне способен привести в негодность постройку с фундаментом, заглубленным выше границы промерзания грунта.

Боковое сцепление фундамента

Однако, воздействие на фундамент в этом случае не ограничивается давлением на ленту или подошву столбчатого фундамента. Когда верхние слои грунта расширяются от промерзания, они зажимают погруженную в них конструкцию как в тиски, и поднимаясь сами, стремятся вытащить ее на поверхность. Особенно уязвим для этого явления столбчатый фундамент, который во избежание таких последствий должен быть по возможности гладким, и лучше иметь подошву, предусмотренную технологией ТИСЭ. Такое выдавливание случается, когда под конкретную данную конструкцию количество установленных столбов сильно превышает необходимое, отчего сила давления на подошву каждого столба уменьшается. Надо иметь в виду, что, если столбчатая конструкция имеет хотя бы один столб, немного зауженный к низу, этот столб выдавит обязательно.

Сезонные воздействия на грунт

С приходом холодного времени года, земля замерзает и расширяется. Если сооружение стоит на ленточном фундаменте недостаточно заглубленном, то это должно компенсироваться тяжестью всей конструкции, в противном случае возможны выдавливания и даже трещины в монолите. Со столбчатым фундаментом, если столбы его недостаточно заглублены, их выдавит. При этом, когда земля оттает, столбы не смогут вернуться на прежнюю глубину и будут выталкиваться наружу все выше, после каждого визита границы промерзания в область основания. Сравнение с домкратом вполне уместно.

Вода в пучинистом грунте способна удерживаться благодаря капиллярному эффекту. Так, в случае с песком, например, чтобы обеспечить капиллярный эффект необходим мелкозернистый песок, который по этой причине можно отнести к пучинистым грунтам. Напротив, среднезернистый и крупнозернистый пески таким свойством уже не обладают, что делает их пригодными для создания песчаных подушек под ленту или столбы фундамента.

Что бы лучше всего понять природу пучинистых процессов, обратимся к такому примеру. Предположим, основанием столбчатого фундамента служит песчаная подушка из крупнозернистого песка, который не является пучинистым грунтом. Тогда, по мере опускания границы промерзания, вода сможет расширяться за счет объема пустот между фракциями песка. Тогда, можно рассчитывать на то, что ваш фундамент останется на месте после опускания границы промерзания ниже уровня его заглубления. Важно в этом случае, чтобы была достаточно заглублена песчаная подушка, поскольку вода не причинит беспокойства столбам фундамента, пока ей будет куда уходить. Однако, если граница промерзания опускается до глубины, где за песчаной подушкой следует глина, то образуется замкнутый объем, вода не может уйти в водонепроницаемый грунт, и дальнейшее расширение станет оказывать выдавливающую силу на столбы.

Так же следует учитывать, что масса постройки с фундаментом, способна при достаточной массе понизить показатель пучинистости грунта, поскольку, оказывая давление, она уплотняет его. По этой причине, не всегда ленточный фундамент с большой площадью подошвы является оптимальным решением. Если конструкция не очень тяжелая, то лучше распределить ее вес на несколько столбов, чем на длинную ленту. В случае со столбами может быть достигнуто оптимальное давление на основание фундамента, при котором уплотненный грунт не сможет произвести заметный вспучивающий эффект.

Помните, что все работы, связанные с возведением заглубленных фундаментов, ленточных или других делают в один сезон.

Основание фундамента

Основанием принято называть часть грунта, которая непосредственно принимает на себя вес конструкции, поскольку находится прямо под подошвой (лентой) фундамента. Основание укрепляют в зависимости от степени заглубления конструкции, от которой может зависеть доступность основания того или иного. Как правило, в качестве основания служит устройство песчаной подушки из крупнозернистого песка, гравия, щебня, твердых строительных отходов и пр. Метод вычисления ширины подушки смотрите по иллюстрации.

Однако, существуют и другие способы укрепить основание под фундамент.

Механическое уплотнение грунта

Возможно, как поверхностное, так и глубинное уплотнение механическими средствами. В зависимости от глубиныОснование фундамента уплотняемого основания используют либо механические вибраторы (глубина до 5 м), либо уплотняют утяжеленными сваями, закрепленными на кран (глубина до 10 м).

Силикатизация грунта

Для этого используют химикаты, вступающие в реакцию с элементами грунта, в результате чего образуются соединения с высокими показателями плотности и достаточно прочные. Для нагнетания в грунт таких соединений необходимо специальное оборудование, инжектор.

Смолизация грунта

Достигается нагнетанием в грунт синтетических смолистых, а также битумных соединений.

Цементация грунта

Обогащение грунта цементными растворами. Уместно для песчаных или каменистых грунтов. Так же возможна механизированная подача под высоким давлением, что обеспечивает значительно больший эффект.