При закладке фундамента для строительства дома обязательно следует учитывать тип грунта в том месте, где он возводится. На конструкцию основания и всей постройки большое влияние оказывает такое явление, как морозное вспучивание почвы.
Процесс пучения очень коварен. Он возникает во влажных мелкопесчаных, глинистых, суглинистых или пылеватых почвах. При минусовой температуре почва промерзает до определенной глубины, увеличиваясь в объеме. Влияние таких подвижек почвы следует учитывать еще до закладки основания. Напряжение в грунте вызывает его значительную деформацию, что приводит к плачевным последствиям. Сила пучения приподнимает и тяжелые конструкции.
При замерзании воды ее объем увеличивается от 4 до 12%. Чем больше влаги может впитать почва, тем большему вспучиванию она подвергнется зимой. Грунты, подверженные морозному вспучиванию, делятся на:
- сильнопучинистые (до 12% вспучивания);
- среднепучинистые (до 8%);
- слабопучинистые (до 4%).
Причины вспучивания грунта
Величина вспучивания определяется несколькими факторами:
- дисперсионными свойствами почвы,
- глубиной залегания подземных вод,
- высотой капиллярного смачивания почвы,
- глубиной промерзания грунта.
В различных местностях подземные воды находятся на разных уровнях. Уровень залегания считают высоким при глубине не более 2 метров. При нахождении воды близко к уровню промерзания, почва становится сильно увлажненной, что приводит к сильному пучению грунта при минусовой температуре.
Высота капиллярного смачивания почвы зависит от ее типа. Толщину слоя капиллярного увлажнения от уровня грунтовых вод называют опасной морозной каймой. Ее толщина — от 30 см до 3,5 метра. Морозоопасная кайма зависит от степени дисперсности почвы и составляет:
- 30−50 см при пылеватой почве;
- 50−100 см у супесей (грунта, состоящего из пылеватых и песчаных частиц);
- до 1,5 м у суглинков;
- до 3 м у глинистых почв.
Глубина промерзшего грунта под домом зависит от температуры воздуха, теплоизоляции основания и толщины снежного покрова.
Из вышесказанного напрашивается вывод — чем ближе грунтовые воды, толще слой капиллярного увлажнения и ниже температура за окном, тем большему вспучиванию подвергнется грунт.
Как снизить воздействие пучинистых грунтов?
При возведении дома на пучинистых почвах можно пойти двумя путями — провести ряд мероприятий, помогающих снижению вспучивания и его негативного влияния, или заложить фундамент, которому морозное пучение неопасно.
Для предотвращения пучинистости грунта проводят ряд действий.
- Замена грунта под основанием дома крупнозернистым песком. Такой способ требует рытья глубокого котлована и большого количества непучинистого грунта. Метод является достаточно затратным.
- Возведение ленточного фундамента на пучинистых грунтах ниже промерзающего слоя почвы. В этом случае процессы вспучивания будут действовать на боковые поверхности фундамента. Чтобы уменьшить их влияние, основу дома следует надежно утеплить. Это приведет к дополнительным расходам.
- Обеспечение отвода воды от дома, оборудование дренажной системы. Для этого потребуется изготовление отмостков и ливневой канализации.
Предотвращение пучинистости требует дополнительных материальных затрат, удлиняет время строительства. Выходом из положения является возведение фундамента, которому процессы морозного пучения не нанесут вреда.
Типы фундаментов для пучинистых грунтов
Надежность конструкций, возведенных в местах, подверженных вспучиванию, определяется их устойчивостью к воздействию касательных сил пучения. Нельзя делать заглубленное основание под малоэтажный дом с небольшим весом. Нагрузка дома на основание в этом случае будет меньше, чем действие касательных сил пучения, что приведет к его разрушению. Допускается делать глубоко заглубленный ленточный фундамент лишь для домов, возведенных из тяжелых материалов.
Поскольку промерзание почвы в средней полосе России достигает 1,5 м, то глубина залегания фундамента должна быть ниже этого уровня. Это потребует больших материальных затрат и рабочей силы.
Выходом из сложившейся ситуации стали монолитные фундаменты на сваях (или столбах). Непременным условием надежности свайной конструкции является заглубление столбов на глубину, превышающую уровень промерзания. Оптимальный вариант для пучинистых грунтов — монолитное железобетонное основание столбчатого типа.
В местностях с пучинистыми почвами успешно возводят мелкозаглубленные фундаменты. Чаще всего их используют при строительстве легких домов с небольшой площадью.
Технология возведения столбчатого фундамента на пучинистых грунтах
Столбы или сваи заглубляют ниже линии промерзания грунта, что обеспечивает надежность и устойчивость основания дома. По своей конструкции они могут быть произведенными на промышленном оборудовании (металлические винтовые или железобетонные забивные сваи) или изготовленными на месте установки — наливные столбы. Винтовые или забивные сваи заглубляют при помощи дополнительного оборудования.
Для изготовления наливных столбов по периметру фундамента бурят скважины необходимой глубины. Затем в них закрепляют арматуру, после чего заливают бетоном высокого качества. Если фундамент будет заложен выше уровня земли (основание с висячим ростверком), то дополнительно под столбы возводится опалубка необходимой высоты.
После того как опоры под ленточный или плитный монолитный фундамент готовы к принятию нагрузок, приступают к изготовлению армирующего каркаса для ростверка (верхней части фундамента, равномерно распределяющей нагрузку от дома по всему основанию). Каркас содержит не менее 2-х горизонтальных рядов металлической арматуры, соединенных через равные промежутки (30−40 см) вертикальными стойками при помощи вязальной проволоки.
Каркас надежно крепят к столбам, затем возводят опалубку под ленточное или плитное основание дома. Она должна быть крепкой, чтобы выдержать большой вес заливаемого раствора.
На последнем этапе готовится бетонный раствор, который заливается в опалубку. Остается дождаться, когда бетон затвердеет и наберет необходимую расчетную прочность.
Возведение мелкозаглубленного основания на пучинистых грунтах
Альтернативой свайному фундаменту на пучинистых почвах являются мелкозаглубленные (или вовсе незаглубленные) железобетонные ленточные или плитные основания. Такие конструкции обладают достаточной прочностью и надежностью. Фундамент закладывается на глубину не более полуметра. В этом случае на основание дома будет действовать лишь небольшая касательная сила морозного вспучивания. У незаглубленных фундаментов такая сила воздействия равна нулю.
Под мелкозаглубленное основание укладывается подушка из крупнозернистого песка, гравия или щебня толщиной до 30 см. Она не только частично заменяет пучинистый грунт, но и уменьшает неравномерную деформацию основания.
Главным при закладке мелкозаглубленного фундамента на пучинистых почвах является то, что ленты фундамента под всеми стенами объединяются в единую систему и представляют собой жесткую раму. Она перераспределяет неравномерно возникающую деформацию при вспучивании на все основание.
Работа по закладке фундамента состоит из нескольких этапов:
- По намеченному периметру и под внутренними стенами будущего дома выкапывается траншея.
- На дно укладывается гидроизоляционный материал для исключения заиливания.
- Траншея на 20−30 см засыпается песком или другим подходящим непучинистым материалом и тщательно утрамбовывается.
- Проводится теплоизоляция будущего основания дома.
- Создается армирующий каркас.
- Возводится опалубка.
- Готовится бетон, заливается фундамент.
Поскольку причиной пучинистости грунта является вода, после окончания работ по возведению основания необходимо обеспечить сток атмосферных осадков от дома и обустроить отмостки.
Недопустимо оставлять мелкозаглубленный (или незаглубленный) фундамент на пучинистых грунтах незагруженным на зиму. Возвести дом нужно до наступления морозов. Если по каким-либо причинам сделать этого нельзя, фундамент укрывают теплоизоляционным материалом. Для этого используют солому, опилки, шлак, стекловату и другие материалы, предотвращающие промерзание грунта.
Пучинистые почвы встречаются повсюду, поэтому строительство домов на них ведется давно и успешно. Соблюдение всех требований, предъявляемых к возведению домов на пучинистых грунтах, обеспечит надежность и долговечность конструкции.
