Глинистая почва

Выбор фундамента для текучепластичных глинистых грунтов.

Связные грунты пластичной и особенно текучепластичной консистенции накладывают ряд ограничений на производство работ. Откосы котлованов (траншей) не устойчивы, склонны к «оплыванию». Сильно затруднено устройство такого типа фундамента, как буронабивные сваи. После бурения скважин они быстро «заиливаются», стенки оседают. На таких грунтах целесообразно применение утепленных фундаментов мелкого заложения (например, утепленная шведская плита), буронабивные сваи в обсадных трубах, буроинъекционные и винтовые сваи. Последние получили широкое распространение в частном строительстве вследствие невысокой стоимости и простоте монтажа.

Схема устройство мелкозаглубленной утепленной фундаментной плиты.

Схема устройства буронабивных свай в обсадных трубах.

Варианты устройства ростверков поверх винтовых свай.

Ещё одним опасным свойством водонасыщенных связных грунтов является морозное пучение. Оно чаще всего проявляется в мелкодисперсных (связных) грунтах при достаточном количестве воды. Таким образом, мягко и текучепластичные глинистые и суглинистые грунты особенно часто подвержены силам морозного пучения. Мероприятия по противодействию этому фактору делят на две категории: заглубление фундамента не менее глубины промерзания (зависит от климатического района строительства) и утепление цокольной части здания (включая отмостку).

Виды и особенности глинистых грунтов

Ни одна, даже самая незначительная постройка не ставится прямо на землю – ей нужен фундамент. Его главное предназначение – обеспечить устойчивость строения, его стационарное положение. Не выполнив это условие, нельзя рассчитывать на то, что дом, гараж или баня простоят долго. Неравномерные подвижки обязательно приведут к появлению трещин, разломов, напряжений в узлах крепления, провалов. И даже если дом не развалится, он со временем станет непригодным для жилья.

Риск получить такой результат особенно высок при выборе неподходящего фундамента на сложных грунтах, к которым относятся глинистые почвы. Виной всему их состав и связанные с ним свойства.

Любая крупная стройка должна начинаться с анализа грунта Источник magmageo.ru Обойтись без привязанного к участку проекта можно только при возведении второстепенных построек, таких как хозблок или беседка. Тем более, что к моменту их строительства основные строения уже бывают готовы, а выполненные земляные работы позволяют судить о возможных рисках. Для капитальных зданий проект со всеми расчетами необходим. Особенно на пучинистых грунтах.

Чтобы понять, какой фундамент лучше для глинистой почвы, нужно знать о её свойствах.

Существует такое понятие, как морозное пучение грунта. Если говорить простым языком, это значит, что он насыщается водой и удерживает её, а в период сильных морозов эта вода замерзает, увеличиваясь в объеме. Соответственно, более объемным становится и грунт, поэтому его начинает выпучивать вверх вместе со всеми находящимися в нем конструкциями.

Легко себе представить, что произойдет с домом, если фундамент под ним будет двигаться, да ещё и неравномерно.

Силы пучения легко выдавливают из земли даже тяжелые конструкции Источник eurolos.pro

Глинистые почвы как раз и обладают способностью удерживать в себе воду. Они состоят из мелких пластинчатых частиц, непроницаемых для влаги, которая и задерживается между ними. С другой стороны, большие объемы воды способны размывать глину и переносить её своим потоком, что приводит к обнажению элементов фундамента и его промерзанию.

Однако процентное содержание таких частичек в грунте может быть разным не только в одной местности, но и на соседних участках. И от этого во многом зависят его характеристики и то, какой фундамент делать на глинистой почве:

• Содержание глины менее 5% не влияет на проницаемость грунта. Такие почвы называются песчаными. Они отлично пропускают воду, а под действием нагрузки уплотняются, поэтому на них можно возводить любое основание.
• 5-10% глины в песке – это супесь, которая в сухом состоянии также является надежным основанием для фундамента и мало подвержена пучению. Но при насыщении водой становится текучей и может перемещаться с её потоком. Такой грунт называют плывуном, он образуется при высоком стоянии грунтовых вод. Строить на нем нежелательно, но если другого выхода нет, используют свайный фундамент.

Свайный фундамент на плывуне Источник stroyfora.ru

Суглинки бывают легкими, средними и тяжелыми в зависимости от процентного содержания глины в песке (от 10 до 50%). Какой фундамент лучше на суглинистой почве, чрезвычайно подверженной морозному пучению, зависит от её однородности, плотности, отметки промерзания, уровня залегания пласта, его толщины и уровня подземных вод. Если он высокий, аварийное проседание здания на мелкозаглубленном ленточном фундаменте неизбежно. Если же водоносные слои расположены гораздо ниже точки промерзания, пучение будет не столь выраженным. Но нужно учитывать и такие факторы, как уровень выпадения осадков, близость природного водоема и многие другие.

Разновидности глинистой почвы

Для глинистых грунтов характерной особенностью структуры является наличие микроскопических пластинок, в зазоре между которыми концентрируется и сохраняется влага. Этот нюанс вызывает склонность почвы к значительному увеличению объема при отрицательной температуре, когда замерзшая вода вспучивает массив и постепенно вытесняет основу постройки.

В различных регионах почва отличается. До того, как выполнять фундамент на глинистой почве, определите, какой грунт находится на вашем участке:

• Глина, которая пригодна для сооружения фундамента, отличается однородным составом, а уровень промерзания расположен выше водоносных слоев. Пластичность массы и высокая сыпучесть затрудняют сооружение надежной основы будущего здания.
• К примеру, глинисто-песчаная смесь с содержанием мелкой каменной фракции является надежной базой, слабо подверженной вспучиванию. Строительство не доставит проблем, а устойчивость и долговечность постройки будут обеспечены. Глинистые почвы бывают разными. Если в грунте процент содержания чистой глины колеблется в пределах от 5 до 10, то перед нами супесь
• Суглинки характеризуются наличием песка, объем которого составляет порядка 2/3 от общей массы. В зависимости от процентного содержания глины, делятся на тяжёлые, средние и легкие виды. Повышенная склонность к вспучиванию затрудняет строительные мероприятия.
• Супеси, содержащие до 10% глины и именуемые плавунами. Как правило, такой грунт перемещается под влиянием подземных водяных пластов и, практически, не используется для возведения объектов, но использование свай позволяет осуществлять постройку на этом виде почвы.
• Песчаники, включающие не более 10% глинистой массы, хорошо пропускают воду, уплотняются под воздействием массы постройки и пригодны для строительства.

Особенности глинистых почв

Основная проблема при проектировании здания на глинистой почве заключается в морозном неравномерном вспучивании. Однако в пункте 5.9 свода правил СП 22.13330 от 2016 года указаны мероприятия по уменьшению влияния деформаций в грунтах на ж/б конструкции, предназначенные для эксплуатации внутри почвы.

Принцип морозного пучения выглядит следующим образом:

• почвы содержат частички глины, которая насыщается влагой (дождевые, грунтовые, талые, сточные воды);
• замерзает зимой на определенную глубину (не одинакова в разных регионах);
• вода в линзах глиняных чешуек увеличивается в объеме на 9%;
• почвы стремятся вытолкнуть находящиеся в них железобетонные конструкции;
• либо опрокинуть их при приложении усилий к боковым граням столбов, лент или свай.

Классическими способами защиты от морозного пучения являются следующие технологии:

• дренаж – устройство контура из перфорированных гофротруб по периметру фундамента позволяет собрать влагу, отвести ее самотеком в подземный резервуар;
• замена глинистых почв нерудным материалом – под подошвой ленты, плиты или столба удаляется природная почва, создается подстилающий слой из щебня, песка толщиной 40 – 80 см (при водонасыщении без дренажа работать не будет);
• утепление отмостки и цоколя – применяется только для плитных и ленточных фундаментов, позволяет исключить промерзание за счет сохранения геотермального тепла недр;
• обратная засыпка – теми же инертными материалами, которые использовались для подстилающего слоя (песок, щебень), позволяет исключить выдергивающие усилия от касательных нагрузок на боковые поверхности столбов и лент.

Глины и суглинки по умолчанию обладают высоким расчетным сопротивлением сборным нагрузкам от здания. Поэтому проблема усадки полностью отсутствует. Вопрос выбора фундамента решается с позиций имеющегося бюджета и необходимости подвального этажа.

Как определить глинистый грунт

После выбора типа фундамента (глубокая лента для подвального этажа, МЗЛФ для кирпичного коттеджа, столбы для сруба, сваи для жилища на склоне), необходимо заказать геологические изыскания участка либо сделать это самостоятельно.

Определить содержание глины в пятне застройки можно без лабораторного анализа:

• глина скатывается в тонкий жгут, шарик из нее практически не трескается при сжатии пальцами;
• суглинок можно скатать в толстый жгут (от 1 см), при сжатии шарика на нем образуются мелкие трещины.

Ни одно из указанных мероприятий невозможно проделать с супесью, тем более песком.

После чего необходимо спланировать комплекс работ по предотвращению вспучивания в зависимости от выбранного фундамента:

• столбы – только ниже отметки промерзания, дренаж по периметру на уровне подошвы, котлован для каждого столба, толщина слоя обратной засыпки от 40 см со всех сторон, отмостка утепляется только для низкого ростверка;
• лента – полный комплекс аналогичных работ;
• плита – утепление отмостки поверх дренажа.

Выбор типа основы

Для подвижных и поглощающих воду грунтов возможно несколько решений:

• Укладка малозаглубленного монолитного основания.
• Столбчатый базис.
• Ленточный фундамент, выстроенный на пучинистом грунте.
• Свайные основания.

При особо глубоком промерзании почвы требуется первый вариант, в целом в частном строительстве оптимальными являются второй и третий. Исключение составляет фундамент на склоне, в этой ситуации выбирается ступенчатый или свайный тип. Ленточное основание на подвижном грунте разрешается лишь при условии идеальной гидроизоляции (поверхность бетонной заливки должна быть гладкой и обработанной битумными мастиками). Обязательным является армирование, каркас собирается исключительно методом сварки.

Свайный фундамент необходим при превышении глубины промерзания в 1,5 м. Из-за сложности эта технология реже используется в частном строительстве. Для пучинистого грунта рекомендуемая глубина свай составляет 3–4 м, желательно предусмотреть отвод вод: путем укладки дренажных труб и гидроизоляции. В любом случае, потребуется жесткая связка свай и основания, но даже она не исключает риска просадки здания.

Труднее всего выбрать фундамент для деревянного дома. Подвижность почвы ощущается не сразу (брусья не растрескивается как шлакоблок). Но при неправильно подобранном основании со временем наблюдаются перекосы поверхностей, окон и дверей, в особо сложных случаях — просадка всего здания. Поэтому на суглинках и песках для деревянных домов возводится столбчатое основание, заглубленное ниже уровня промерзания. Хорошей альтернативой будет свайный базис, особенно при кривом рельефе.

Эта технология подходит для заболоченных и сырых участков, и почвы с высоким уровнем грунтовых вод. В частном строительстве она оптимальна в плане «цена/надежность» основания. Базисная конструкция собирается из железобетонных столбов, затем формируется опорный каркас, жестко связанный с анкерной площадкой. Последняя служит опорой фундамента, практически не чувствительной к подъему грунта, обязательным условием является глубина конструкций — ниже уровня промерзания почвы. Опорные столбы выполняются из асфальтоцемента, залитого бетоном, железобетона, защищенных от коррозии металлических труб с песком внутри. Для армирования используется проволока толщиной не менее 6 мм, стержни, уголки и куски газо- или водопровода.

Самым подходящим материалом считается железобетон, но крайне важно его качество: минимально разрешимая марка прочности для пучинистых грунтов — М300. Поэтому в раствор вводятся лучшие сорта портландцементов и низколещадного щебня твердых пород

Известняковый наполнитель и песок с примесями глины использовать не рекомендуется. Нужно понимать, что от жесткости конструкции зависит надежность всего здания.

Мелкозаглубленные столбчатые фундаменты на пучинистых грунтах допускаются лишь для легких построек: хозяйственных, деревянных или щитовых, бань. Также этот тип подходит при возведении домов из брусьев на крупнообломочных почвах. В данном случае желательно подобрать оптимальную высоту опор: низкая приводит к промоканию постройки, высокая — к смещению до 10–15 см. Для предотвращения подобных явлений засыпается песчаная подушка, цокольные помещения берегут от промерзания, организовывается отвод вод. Но для сильно пучинистых почв лучше выбрать другой вариант основания.

Возведение мелкозаглубленного ленточного фундамента

Нельзя забывать про правильный подбор высоты ленты: на пучинистых грунтах превышение оптимальной величины приводит не только к росту затрат на армирование, но и к излишней жесткости конструкции. В данном случае ситуация обратная, в сравнении со столбчатым типом основания, воздействие оказывается сразу на весь каркас, при отсутствии гибкости он просто треснет.

«Плавающая» плита

Так называют плитный фундамент, предполагающий наличие под всей площадью строения армированной железобетонной плиты, расположенной на глубине, зависящей от веса дома. Основание с равномерно распределенной нагрузкой от здания, в случае подвижек грунта, будет смещаться не частями, а полностью, следовательно, постройке деформация не угрожает.
Укладывают бетонную плиту не на грунт, а на предварительно устроенную гравийно-песчаную подложку. Как и в случае с ленточной основой, необходимо копать траншею, засыпать щебень, песок. Глубина должна превышать толщину плиты в среднем на 35 см. Когда грунтовые воды высоко, то необходим еще и их отвод, путем монтажа дренажной системы.

Плитный фундамент трудоемок в монтаже, но может прослужить больше века

Прослужит такое основание долго — до 150 лет, но технология сложная, сам монтаж трудоемкий, без тяжелой техники не обойтись, материалов уйдет много. Один фундамент может обойтись дороже, чем дом. А если придется строить подвал, то потребуется провести целый ряд дополнительных работ, еще больше удорожающих строительство.

Монтаж ленточного основания

При строительстве сооружений на супесях и суглинистых грунтах, которым характерен низкий уровень размещения грунтовых вод, ленточный фундамент – идеальное решение. Представленное основание представляет собой армированную бетонную ленту, установленную под всеми несущими элементами конструкции. Обустройство данного вида опоры дома позволяет впоследствии сделать подвальное и цокольное помещения, а также подземный гараж.

Выполнение работ

Разметка участка под ленточное основание

Возведение ленточного фундамента дома предусматривает выполнение следующих операций:

1. Перенос разметки с эскиза на участок. По периметру натянутых сигнальных веревок необходимо сделать котлован с глубиной, превышающей уровень промерзания почвы. В отдельных областях с суровыми климатическими условиями этот показатель может составлять от 1,5 до 2 м. Ширина котлована устанавливается из расчета габаритов фундамента с запасом расстояния под будущее размещение гидроизоляции, теплоизоляционных листов и фасадного слоя, в случае их реализации.
2. Дно подготовленной ямы выравнивается и выполняется присыпка гравийно-песчаной смеси в толщину слоя 15-20 см с последующей утрамбовкой.
3. Стены котлована покрываются гидроизоляцией, в качестве которой можно использовать обычный рулонный рубероид.
4. Дно заливается 5-7 см слоем бетона и формируется опорная подложка (время высыхания от 10 до 15 дней в зависимости от окружающей температуры).
5. Установка опалубки с размещением внутри желоба армированной сетки.
6. Осуществляем заливку бетоном. Процесс заливки выполняется порционно, по 20-25 см бетона с его равномерным распределением до полного заполнения.
7. Выждав период застывания, обычно это занимает порядка 3-4 недель, приступаем к гидроизоляционным работам.

В случае оставления основания для усадки на зиму бетонные элементы конструкции покрываются полиэтиленовой пленкой или любыми доступными средствами защиты.

Ленточное основание – один из самых распространенных типов

Преимуществами данного способа являются:

• равномерное распределение нагрузки за счет большой площади опоры;
• практичность и долговечность;
• возможность оборудования цоколя или подвала.

Недостатки:

• значительные временные и трудовые затраты;
• завышенная стоимость материалов;
• возможность реализации исключительно на супесях или суглинистых грунтах.

Плюсы и минусы песчаного грунта

Песчаный грунт не так уж плох — он считается вторым по надежности после скальной породы. Конечно, его свойства зависят от величины зерен песка.

Крупный гравелистый песок обладает прекрасной несущей способностью, не обладает свойством пучения, фундамент можно на нем делать любой. Мелкий песок впитывает воду, поэтому обладает свойством пучения, особенно очень мелкий, пылеватый. Также при впитывании воды у мелкого и пылеватого песка снижается его несущая способность.

Важно! Перед началом строительства необходимо провести геодезические изыскания, узнать, какой грунт у вас на участке. Часто песчаный грунт неоднороден, сверху может идти крупный песок, а ниже — мелкий или глина

Песчаный грунт плохо удерживает воду, поэтому при строительстве дома на песке особое внимание нужно уделить гидроизоляции и теплоизоляции фундамента

Чаще всего для дома на песчаной почве делают ленточный бетонный фундамент. Он не подходит для сильно подвижного грунта, но для пылеватого песка это оптимальный вариант. Также подходит свайный или свайно-ленточный, особенно на плывуне. Самый надежный вариант основания — плитное, однако это и самый дорогой вариант. Для плиты требуется много бетона и арматуры. Он подходит для маленьких, но массивных зданий.

Что нужно учитывать, выбирая фундамент для дома на участке с уклоном?

Традиционно при определении вида основания коттеджа нужно провести полные геологические изыскания и изучение местности

Для участков с уклоном выше 5% это очень важное мероприятие. Принято считать, что изменение уровня территории между крайними точками участка до 3-5%, приемлемо для определения участка как «ровного»

Все, что выше данного показателя, считается уже уклоном. Проведение изыскательных работ на неровных территориях позволяет определить основные параметры будущего фундамента.

Особенности выбора фундамента для дома на участке с уклоном заключаются в получении полной информации в разных направлениях, которые помогут обосновать тот или иной тип основания вашего коттеджа:

Морозное пучение глин

Мерзлотоведение – это раздел инженерной геологии и очень серьезная наука, которая в числе прочего разрабатывает особые методы исследования особенностей промерзших грунтов и способы качественного строительства на этих крайне непростых грунтах.

Влажная глина промерзает довольно сложным образом. Глина замерзает не сразу всем массивом, так как она имеет поры, хотя визуально это и не заметишь. Сначала становится льдом вода в крупных порах и цементирует частицы грунта, в результате чего слабая глина превращается в скальный грунт, который можно разрабатывать только киркой, а то и взрывчаткой. Увеличение объема при замерзании около 9%. Понятно, что весной эта скала превратится в грязь.

Но на замерзании воды в порах грунта дело не заканчивается, поскольку в течении долгой зимы идет процесс постоянного возрастания влажности глины, по причине подсоса грунтовой воды из нижнего горизонта. А если УГВ высокий и эта вода рядом – замерзший грунт может вобрать ее столько, что образует целые прослойки из льда, при этом настолько увеличит свой объем, что легко и просто поднимет дом, вспучит дорожную одежду из асфальтобетона, деформирует железнодорожные полотна и взлетную полосу аэродрома и т. подобное. Десятки сантиметров пучения зимой – явление нередкое.

А весной налицо результат этого явления, получившего название морозного пучения – жидкий растаявший грунт становится грязью, асфальт разрушен, на дороге ямы и выбоины, здания дали просадку, а фундамент пошел трещинами. И ремонт зачастую уже не поможет.

Еще одно «интересное» явление – промерзший водонасыщенный грунт имеет свойство смерзаться с фундаментом, в том числе и со сваей, как и с любой подземной конструкцией. Давление от мерзлого грунта, возникающее при этом, настолько велико, что ломает сваи. На вертикальные поверхности фундаментных стен эти силы действуют по касательной, и разрушая, и выталкивая строения из земли. Одно из эффективных средств предотвратить все это – устроить вертикальную гидроизоляцию фундамента с применением рулонных материалов, это существенно снизит сцепление и заставит мерзлый грунт «скользить» по поверхности, при этом касательные силы пучения будут в значительной степени нивелированы.

Но профессиональные строители и дорожники не просто имеют кучу неприятностей от процесса морозного пучения, а вполне эффективно с ним борются. Способы разные, иногда с применением химии. Но на своем участке лучшим методом борьбы с пучинами является простое средство – осушение. Если удалось отвести воду, устроив эффективную систему дренажа, то пучение или не возникнет, или будет намного слабее.

Но прежде чем бороться, нужно узнать врага в лицо. Чтобы возвести капитальный дом на глинистом грунте, нужны геологические исследования и проектные расчеты. Обращение в проектную организацию в данном случае будет практичным решением, а строительство с соблюдением технологий, и по проекту, выполненному специалистами, избавит от неприятных сюрпризов в дальнейшем.

В случае, когда строится баня, гараж или небольшой дом, выполнить качественный фундамент на глинистой почве возможно самостоятельно, изучив вопрос технически и руководствуясь строительными нормативами.

Армирование, вязка

Армирование нужно для усиления прочности фундамента на изгиб, чтобы нагрузка от здания равномернее распределялась по площади бетонного основания – арматура должна соприкасаться по периметру. Армированный контур должен быть замкнут.

Горизонтальных слоёв арматуры может быть несколько, будет передаваться основная нагрузка от здания к грунту.

Материал — армированные стержни, толщиной 6-16 мм. Тонкие используют в качестве вспомогательных элементов каркаса, толстые – основной материал.

Соединяют армированные элементы вязальной проволокой, методом скруток. Применяют мягкую стальную проволоку, толщиной 2-3 мм, заготавливают отрезки около 30 см, вяжут инструментом: ручным, полуавтоматическим, автономным.

Армирование

Вязка ручным способом: отрезок 30 см складывается пополам, обхватываются соединяемые прутки, остриё вязального крючка вставляется в петлю, образованную складыванием отрезка. Затем, цепляя другие концы крючком, начинают вращать инструмент – образуется скрутка. Для хорошего соединения узла, проволоку нужно натягивать.

После окончания вязки, уточняют объём фундамента, заказывают бетон.

Глина как природный материал и ее особенности

На глинистых грунтах можно делать фундаменты дома любым способом. Использование того или иного основания зависит от индивидуальных характеристик участка и финансовых возможностей хозяина. Анализ почвы поможет безошибочно определить тип основания

При выборе оптимального типа основания необходимо учитывать следующие особенности:

• количество глины в грунте;
• границу промерзания;
• уровень грунтовых вод.

Определение всех перечисленных параметров реализуется за счет проведения качественного анализа почвы. В случае перехлеста горизонта грунтовых вод с уровнем промерзания почвы целесообразно до проведения работ по закладке основания дома оборудовать примитивную дренажную систему для отвода воды.

Реализуется дренаж путем копки траншей по периметру будущего размещения фундаментных элементов. На глинистых грунтах, как правило, обустраивают следующие виды оснований:

• ленточный;
• свайный;
• мелкозаглубленный плитный;
• глубокого размещения (в регионах с чрезмерно низким температурным режимом).

Основная особенность глины – способность быстро размываться под действием воды, не пропуская при этом ее вглубь. Пласты глины могут залегать на достаточной глубине, а проникшая к ним вода при низких температурах промерзает и вспучивает грунт. Поэтому глинистые почвы называют пучинистыми, а перед началом строительства настоятельно рекомендуют провести исследования состава и однородности грунтов на участке. В противном случае глина может повести себя неожиданно, довольно быстро превратив заглубленный фундамент в наземный.

В общем случае различают речную (аллювиальную) и ледниковую глины. Первая залегает вблизи водоемов, в низинах и обладает высокой пластичностью. Строительство на таких участках противопоказано, а в исключительных случаях дома имеют свайный фундамент. На ледниковых пластах можно уверенно возводить бетонные основания, но лишь при условии их глубокого залегания.

Основные типы фундаментов

• Столбчатый тип;
• Свайное основание;
• Ленточный фундамент.

Давайте, теперь более детально рассмотрим, как выбрать материалы для работы и выполнить постройку своими руками.

Свайный тип основания

Этот вариант, какой возводится из свай, более надежный и экономичный, чем предыдущий. В строительных работах может выполняться таких видов:

• Сваи буронабивного типа – заколачиваются прямо в почву;
• Устройства винтов из металла – вкручиваются в землю;
• Забивные сваи из железобетона – самый дорогой вариант, так как для установки нужна техника.

Такой фундамент для дома из бруса выполнить своими руками лучше всего буронабивного и винтового вида. Если расчет и монтаж выполнен правильно, то конструкция из свай будет долговечной и надежной.

Ленточный тип основания

На сегодняшний день одним из популярнейших вариантов фундамента под здания из бревна считается ленточный тип. Как мы уже заем бывает два его вида: малозаглубленный и глубоко заложенный. Какой из них лучше устанавливать для устройства, как бревенчатый дом?