Устройство ленточного фундамента на пучинистых грунтах

Пучинистость грунта

Характерной особенностью пучинистых грунтов является их подверженность морозному пучению.

Процесс пучения грунта – это результат замерзания находящейся в нем влаги, которая превращается в лед.

Бетонный фундамент

Сила пучения глинистых грунтов способна разрушить любое строение, поэтому возведение на таких грунтах требует особой технологии производства работ

Так как плотность льда меньше, чем у воды, его объем больше. Пучинистые грунты включают три вида глинистых почв: супеси, суглинки и глины. В глине содержится очень много пор, что позволяет ей удерживать влагу. Соответственно, чем больше глины и воды содержится в грунте, тем выше его пучинистость.

Под степенью морозной пучинистости понимается величина, показывающая склонность грунта к возможному пучению. Определяют степень пучинистости как отношение абсолютного изменения объема грунта в результате замерзания к высоте грунта до того, как произошло промерзание.

Таким образом, здесь можно определить, как влияет процесс замерзания грунта на его объем. Если показатель степени пучинистости грунта составляет больше, чем 0.01, то такие грунты называют пучинистыми, то есть увеличивающимися на 1 см и более при промерзании грунта на глубину, составляющую 1 м.

Меры против пучения

Сила пучения настолько велика, что способна поднять крупное здание. Поэтому на пучинистых грунтах проводят специальные мероприятия по снижению и предотвращению пучинистости. Можно выделить следующие меры, принимаемые против пучения грунтов:

Грунт

Пучению подвержены все глинистые виды грунов.

  1. Замена грунта непучинистым крупным или гравелистым песком. Для этого потребуется большой котлован, имеющий глубину, превышающую глубину промерзания грунта. Из прорытого котлована удаляют пучинистый слой грунта, что позволяет засыпать туда песок и тщательно его утрамбовать. Такой материал, как песок, является очень подходящим для установки, так как он обладает очень большой несущей способностью. Данный способ является затратным, поскольку требует выполнения большого объема работ.
  2. Можно также добиться устойчивости, укладывая его на пучинистые грунты на уровне, более низком, чем глубина промерзания. В данном случае силы пучения будут воздействовать только на его боковые поверхности, а не на основание. Примерзая к боковой поверхности основания дома, грунт будет двигать его вверх и вниз. В результате нагрузки силы пучения на 1 кв.м боковой поверхности основания дома может достигнуть 5 тонн. Если дом, построенный на ленточном фундаменте, имеет основание, равное 6х6 метров, то площадь его боковой поверхности будет иметь 36 кв. метров. Расчет касательной силы пучения при закладке на глубину 1,5 метра будет в результате составлять 180 тонн. Это является достаточным для того, чтобы деревянный дом поднялся, так как дерево не сможет сопротивляться силе пучения. Поэтому данный способ используют для возведения тяжелых домов из кирпича или железобетонных блоков. Они строятся именно на ленточных видах.
  3. Чтобы уменьшить влияние касательной силы пучения грунта, используют слой утеплителя, который укладывают на слой грунта. Этот способ подходит под легкие строения и мелкозаглубленные. Толщину применяемого утеплителя учитывают в зависимости от климатических условий места строительства дома.
  4. Можно принять меры по отводу воды, чтобы исключить пучение. С этой целью по периметру участка проводят обустройство дренажной системы. Для этого на расстоянии полметра от фундамента на глубину его закладки прокладывают канаву аналогичной глубины. В нее закладывается перфорированная труба, которая должна быть уложена в фильтрующей ткани с соблюдением небольшого уклона. Канаву с трубой, обернутой тканью, необходимо засыпать гравием либо крупным песком. Стекающая из грунта вода должна поступать затем по дренажной трубе в дренажный колодец через отверстие. Чтобы обеспечить естественный отвод воды, необходим достаточно низкий участок для отвода воды. При этом требуется устройство отмостки и ливневой канализации.

Устройство ленточного основания

Общие требования

СНИП 2.02.01-83

Основные правила устройства оснований зданий и сооружений изложены в СНИП 2.02.01-83.

Для укладки требуется создать такую конструкцию, которая бы имела допустимый уровень деформации на протяжении срока эксплуатации дома. При этом должно соблюдаться условие высокой устойчивости под воздействием касательной силы пучения грунта. Показатель их деформации при укладке на пучинистых грунтах должен равняться нулю. Чтобы подошва фундамента не отрывалась от основания здания, при его закладке следуют принятому в СНиП 2.02.01 – 83 правилу. Расчетная глубина промерзания по отношению к глубине заложения для грунтов:

  • непучинистых – не влияет на глубину заложения;
  • слабопучинистых – превышает глубину заложения;
  • средне- и сильнопучинистых – меньше, чем глубина заложения.

Данное правило обеспечивает исключение действия больших нормальных сил пучения на подошву основания дома для средне- и сильнопучинистых грунтов. Для слабопучинистых действие сил пучения незначительно. Действующие касательные силы пучения на боковые поверхности фундамента оказываются задавленными под воздействием веса всего сооружения. Поэтому чем тяжелее объект строительства, тем более выполнимо данное условие.

Применение ленточных конструкций

Фундамент, являясь подземной частью здания, принимает нагрузку от веса сооружения и передает ее на плотные слои грунта, то есть основание. Его обрез – это плоскость, находящаяся в подземной верхней части, которая соприкасается с подошвой или основанием фундамента.

Монолитный ленточный фундамент

Ленточный обладает высокой надежностью и долговечностью, поэтому широко применяется в строительстве.

Устройство ленточных фундаментов проще, чем других, хотя потребуется большой расход материалов и применение автокрана. Лента является железобетонной полосой, закладываемой под стены постройки по ее периметру. При закладке необходимо следить за тем, чтобы поперечное сечение на каждом участке было одинаковой формы.

Применяется данный вид для следующих типов домов:

  • со стенами, сложенными из камня, кирпича, бетона, обладающих плотностью, составляющей более чем 1000-1300 кг/куб. м;
  • с монолитными или железобетонными, то есть тяжелыми перекрытиями;
  • с запланированным подвалом или цокольным этажом, в котором стены подвального помещения образуются за счет стен ленточного фундамента.

Применение ленточного армированного фундамента обеспечивает надежность конструкции стен дома, построенного на пучинистых почвах. При этом он перераспределяет нагрузку от участка с одним видом почвы к участку с другим видом.

Виды

Схема устройства фундамента глубокого заложения

Схема устройства

Ленточные фундаменты делят на два вида: заглубленные и мелкозаглубленные. Такое деление зависит от нагрузки несущих стен постройки на их подземное основание. Оба вида подходят для строительства на пучинистых и слабопучинистых грунтах, обеспечивая достаточную устойчивость зданию. Ленточный фундамент образует железобетонную раму, идущую по всему периметру конструкции строительного сооружения. Расходы на строительство данной конструкции позволяют достичь оптимального соотношения «надежность – экономия». Бюджет на устройство будет составлять не больше 15-20% стоимости строительства всего сооружения или здания.

Для возведения зданий на слабопучинистых грунтах подходит мелкозаглубленный фундамент. Применяется этот вид для строительства пенобетонных, деревянных, небольших кирпичных и каркасных домов. Его закладывают на глубину 50-70 см.

Для строительства сооружений на пучинистых грунтах подходят заглубленные ленточные фундаменты. Перекрытия и стены домов для такого фундамента должны быть тяжелыми, а вес всей конструкции будет препятствовать пучению грунта под тяжестью здания или сооружения.

Для домов, возводимых на пучинистых грунтах, планируют одновременное устройство подвала или гаража. Укладку заглубленного ленточного фундамента производят на глубину 20-30 см ниже, чем глубина промерзания пучинистого грунта. Расход материала для второго вида потребуется больше, чем для первого. Под внутренние стены здания можно уложить глубиной от 40 до 60 см.

Низ ленточного заглубленного фундамента закладывается ниже, чем проходит уровень промерзания вод в грунтах. Этим можно объяснить высокую прочность и устойчивость по сравнению с мелкозаглубленным. Тем не менее, трудовые и материальные затраты на заглубленный вид больше.

Устройство на пучинистых почвах

Бетономешалка

Бетономешалка поможет ускорить процесс приготовления бетонной смеси.

Ленточный фундамент закладывается в теплый период времени года. Закладка не требует применения дорогостоящих видов техники, применяется только бетономешалка и малая механизация.

Вспучивающиеся и глубоко промерзающие грунты не подходят для укладки ленточного фундамента. В таких грунтах его укладка производится в редких случаях. Участок, на котором планируется устройство ленточного или другого типа, должен пройти ряд инженерно-геологических изысканий. Они должны включать:

  1. Определение типа грунта и его состояние.
  2. Степень промерзания грунта.
  3. Присутствие воды, содержащейся в грунтах.
  4. Величину нагрузки от конструкции здания.
  5. Наличие подвала.
  6. Срок эксплуатации сооружения.
  7. Необходимые материалы для укладки.
  8. Оснащение участка для строительства подземных коммуникаций.

Ответственный и грамотный подход к выбору вида для будущего строения определяет его качество. От этого зависят будущие эксплуатационные характеристики здания. В процессе строительства могут возникнуть непредвиденные расходы на исправление ошибок в результате перекосов. Несущие конструкции могут быть подвержены вертикальным и горизонтальным деформациям, неравномерным осадкам, происходящим в грунтах. Могут возникнуть проблемы, связанные с грунтовыми водами.

Закладка заглубленного ленточного фундамента

Предварительный этап и подготовка материалов

Заглубленные ленточные фундаменты – это конструкции с толстыми стенами, толщина которых определяется используемым материалом. На толщину стен влияет сила давления постройки и степень промерзания и влажности грунта. Ленточный фундамент может быть спроектирован с расширением к низу либо иметь ступенчатый вид.

Конструкция устройства на пучинистых грунтах делится на два типа:

Ленточный фундамент из блоков

Блочный ленточный фундамент монтируют с помощью специальной подъемной техники.

  1. Ленточные сборной конструкции могут строиться с использованием заводских железобетонных блоков. Среди достоинств данного вида можно выделить возможность возведения в любой сезон. Такой фундамент прост при его монтаже на пучинистых грунтах, который можно произвести в короткие сроки. Недостатком является высокая цена конструкции и возможность пропускания влаги в условиях недостаточной гидроизоляции. Это требует устройство отмостки и водоотведение.
  2. Ленточные, имеющие монолитный тип, строятся из бетонных растворов высокого качества. Их конструкции, обладающие любой сложностью, оборудованы армированным каркасом, заложенным в единую монолитную ленту. Недостатком конструкции является большая длительность процесса кладки.

В ходе подготовительных работ к кладке ленточного фундамента, устанавливаемого на пучинистых грунтах, необходимо учесть следующие моменты:

Деревянная опалубка

Деревянная опалубка фундамента должна быть надежно зафиксирована, чтобы не произошло ее разрушение под давлением залитого бетона.

  1. Ширину основания следует взять больше ширины стен здания, учитываемой при проектировании, на 15 см.
  2. Исключить возможные простои путем составления плана работы при изготовлении ленточного типа своими руками.
  3. Обустроить склады путем завоза необходимых материалов на место строительства, чтобы залить конструкцию за один подход.
  4. Обязательно зафиксировать положение всех элементов ленточного фундамента с использованием шнура с кольями.
  5. Заранее выровнять все неровности рельефа на месте будущего фундамента с использованием реек и уровня.

Итак, для укладки заглубленного ленточного фундамента потребуются инструменты и материалы:

  1. Уровень.
  2. Вязальная проволока.
  3. Штыковые и совковые лопаты.
  4. Шнур для разметки.
  5. Ребристая арматура (сечением 10-14 мм).
  6. Пиломатериалы, топор, молоток, гвозди и ножовка для устройства опалубки.
  7. Цемент, песок, щебень.
  8. Бетономешалка в качестве оборудования.

Поэтапная укладка

Траншея под фундамент

Стенки глубоких траншей необходимо укреплять распорками чтобы избежать обвала грунта.

Порядок закладки предполагает выполнение следующих работ:

  1. Разбивка плана здания или сооружения.
  2. Определение необходимой глубины заложения.
  3. Подготовка траншеи.
  4. Укладка подушки из гравия и песка, если это необходимо.
  5. Установка опалубки.
  6. Укладка арматуры.
  7. Заливка бетона в опалубку.

Перед началом работ после очистки места строительства производят разбивку плана здания или сооружения. При этом с готовых чертежей на поверхность земельного участка переносятся все размеры планируемого фундамента. Устанавливаются столбы, служащие обноской, находящейся на расстоянии от 1 до 2 метров до будущих стен дома, со стороны которых прибивают доски. На этих досках отмечаются размеры траншей котлована, а также фундамента и стен дома. Расстояние измеряется рулеткой для обеспечения точности измерения, а углы вычисляют с помощью треугольника. Они определяют расположение перпендикулярных осей.

Песок на строительной площадке

Возведение начинается с устройства песчаной подушки на дне траншеи.

Очень важно для пучинистых грунтов определить глубину их промерзания, наличие грунтовых вод, сделать расчет нагрузки грунта на фундамент. Он закладывается на глубину ниже промерзания пучинистых грунтов, поэтому является заглубленным.

Технология укладки на начальном этапе связана с прорытием траншеи. Подготовить ее можно с использованием экскаватора или своими руками с помощью лопаты. Траншея будет являться основанием, которое требуется в конце подготовки сделать ровной без обрушений и неровностей. Траншею роют глубиной до 1 метра, при этом не устанавливая креплений. Ее стены должны быть вертикальными. Если глубина более метра, то делают откосы, чтобы не происходило осыпание грунта из распорок.

Готовая траншея должна быть уложена слоями гравия и песка, высотой 12-15 см каждый. Оба слоя после укладки утрамбовываются с использованием воды. Готовая подушка прокладывается слоем пленки из полиэтилена. Альтернативным вариантом является проливка бетонного раствора, которая выдерживается в течение недели. В результате более жидкий бетонный раствор прочно схватывается.

Этап подготовки опалубки и вязка арматуры

Армирующий каркас фундамента

Диаметр и количество рядов продольной арматуры в каркасе зависит от конструкции возводимого сооружения.

Для сооружения опалубки берут струганые доски, толщина которых составляет от 40 до 50 мм. Можно использовать щитовую опалубку, смоченную водой перед тем, как произвести заливку бетонного раствора. Для использования с этой целью применяют шифер, фанеру и другие подходящие материалы. Возводя опалубку, ее одновременно держат под контролем на правильный уровень вертикальности. Для завода в строение канализации с водопроводом в опалубку укладываются трубы из асбестобетона.

По мере обустройства опалубки в нее закладывают армированный каркас. Арматуру монтируют в опалубке, получая каркас по всему периметру будущего фундамента. Используемые прутки арматуры должны иметь везде одинаковый диаметр. Каркас из арматуры монтируется с помощью вязки, что должно производиться в соответствии с проектными документами. При его монтаже тщательно соблюдают технологию устройства выбранного типа, сборного или монолитного.

При отсутствии специального проекта стандартный армированный каркас составляется в вертикальном положении. Берется два ряда арматурных прутьев по ширине фундамента, которые скрепляют горизонтально, применяя вязальную проволоку. Необходимое количество арматуры определяется шириной фундамента и проводится через каждые 10, 15 либо 25 сантиметров.

Заливка конструкции

Бетонирование фундамента

Для уплотнения укладываемой в опалубку бетонной смеси, следует использовать глубинный вибратор.

После подготовки опалубки и вязки армированного каркаса производят заливку бетоном. Толщина каждого слоя заливки должна быть около 15-20 см. Утрамбовывать заливку следует специальной трамбовкой из дерева. Так, чтобы исключить все пустоты в конструкции, простукивают стенки опалубки с помощью вибратора для бетона или деревянного молотка.

Бетонный раствор готовят на месте, используя бетономешалку. При этом цемент, песок и щебень берется в пропорции 1:3:5 соответственно. Данный состав варьируют в зависимости от того, какое время года и какую сложность имеет строение.

Консистенция и состав каждого слоя должны быть одинаковыми. Зимой пользуются подогревателем бетона, обкладывая всю конструкцию минеральной ватой и применяя специальные морозостойкие присадки. Бетон льют с небольшой высоты, используя желоба, иначе заливка может окончиться расслоением бетона.

Чтобы удалить воздух из бетона, его в конце всех работ по заливке протыкают в разных местах с помощью щупа. Чтобы ленточный фундамент стал прочным равномерно, его покрывают пленкой.

На заключительном этапе устройства ленточного фундамента снимают опалубку спустя 4-6 суток после того, как произведена заливка бетона. Срок зависит и от того, при какой температуре выполнялась заливка, и от ее толщины. После снятия опалубки проводится обратная засыпка с использованием глины и песка. Утрамбовывается засыпка с помощью воды и выравнивается.

В верхней части фундамент обрабатывают специальным гидроизоляционным раствором. Вид состава зависит от того, насколько глубоко залегает конструкция. Проводится теплоизоляция, если это необходимо.

При устройстве заглубленного ленточного фундамента на пучинистых грунтах учитывается глубина промерзания, которая является постоянной величиной для каждого населенного пункта. Она зависит от климатических условий и уровня влажности. В отличие от мелкозаглубленного фундамента, используемого для слабопучинистых грунтов, заглубленный не включает песчаную подушку. Опорой для заглубленных ленточных фундаментов служит неразрешенная структура грунта, который не является переувлажненным.

Мелкозаглубленный на пучинистых грунтах

Схема устройства фундамента мелкого заложения

Схема устройства фундамента мелкого заложения.

Строительство заглубленных ленточных фундаментов в условиях местности с пучинистыми грунтами является дорогим. Оно требует больших финансовых затрат. Повышенное влияние касательной силы пучения на конструкцию, превосходящее нагрузку от самого строения, усложняет технологию строительства. Поэтому наиболее перспективным решением является возведение бесподвальных малоэтажных домов на пучинистых грунтах. Для таких строений характерно использование ленточных монолитных железобетонных мелкозаглубленных фундаментов. Для них требуется противопучинная песчаная подушка. При малейшей нагрузке от дома его фундамент опирается на грунт, который находится близко от поверхности. По причине отсутствия необходимости проведения дополнительных мероприятий расходы на устройство данного вида фундамента значительно уменьшаются.