Фундамент на слабых грунтах

Обновлено: 02.05.2024

Слабыми принято называть молодые (в геологическом понимании) наносы различного состава и генезиса, которые не получили в естественных условиях достаточного уплотнения. Понятие слабый грунт в современной технической литературе трактуется довольно широко. По условиям образования и залегания эти грунты можно разбить на три группы: морские и озерные отложения образующие слоистые толщи (пески, супеси, суглинки, глины, органогенные и минеральные илы); покровные отложения, залегающие на плоских участках, на склонах и под склонами (торфяники, глинистый элювий коренных пород, размоченный лёсс, делювиальные отложения склонов, пролювий конусов выноса); техногенные отложения, залегающие в форме бугров, терриконов или во впадинах рельефа, в оврагах, карьерах в форме карманов (городская свалка, культурные слои старых городов, отвалы промышленных отходов, накопления хвостохранилищ и т.п.).

Слабые грунты особенно широко распространены в районах северо-запада СССР, в недавнем геологическом прошлом освободившихся от ледникового покрова последнего континентального оледенения, в условиях избыточного увлажнения и затрудненного стока подземных и поверхностных вод. Эти грунты образуют залежи на дне и по берегам морей и озер, в поймах и дельтах рек, на заболоченных водоразделах. Суммарная мощность толщ слабых грунтов сравнительно невелика, обычно не более 20—30 м; в ряде районов она достигает 50 м. Слабые грунты обычно водонасыщены, имеют весьма высокую влажность ( ω > ω_L ),большую пористость и весьма большую сжимаемость; они чувствительны к воздействию вибрации и других факторов, связанных со строительным производством.

На территории многих городов северо-запада СССР, в частности Ленинграда, слабые грунты распространены почти повсеместно. Здания и сооружения, построенные в этих городах еще в дореволюционное время на ленточных фундаментах из бутового камня, а также на коротких деревянных сваях, получили осадки порядка десятков сантиметров. Развитие осадки продолжалось в течение многих лет после завершения строительства и обычно приводило к повреждениям кладки стен.

В условиях слабых грунтов современные крупнопанельные каркасные и кирпичные дома возводят на сваях, которые погружают в плотный подстилающий грунт. Длина таких свай обычно составляет 9—15 м, а под некоторыми зданиями — 32 м [28]. Однако и длинные сваи по ряду причин не гарантируют от возможного развития неравномерных осадок [32].

2. Устройство фундаментов в условиях существующей застройки на слабых глинистых грунтах

Слабые глинистые грунты — глины, суглинки, супеси, имеют высокую влажность ( ω > 0,5), большую пористость ( е > 1), модуль деформации примерно 1 — 10 МПа, низкую водопроницаемость [7]. При воздействии вибрации прочность этих грунтов понижается, т.е. проявляются тиксотропные свойства. Осадки зданий, возведенных на таких грунтах, развиваются в течение десятков лет и достигают больших величин. В районах северо-запада нашей страны распространены ленточные глины — поздние и послеледниковые отложения пресноводных бассейнов. Эти грунты имеют характерную (ленточную) текстуру; т.е. состоят из большого числа тонких слоев песчаного и глинистого материала, ритмично сменяющих друг друга, поэтому водопроницаемость грунта по вертикали (поперек слоистости) значительно меньше, чем по горизонтали. Распределение влажности в толще ленточных глин закономерно (рис. 6.1): в середине толщи влажность заметно больше, чем в периферийных частях, поэтому грунт на глубине 2—3 м и более заметно слабее залегающего у поверхности. Ленточные глины обладают большой пучинистостью при промораживании.

Рис. 6.1. Кривая распределения влажности в слоях слабых и подстилающих грунтов (основание здания гостиницы «Россия» в Ленинграде)

1 — насыпной грунт (взамен торфа); 2 — ленточные глины; 3 — моренный суглинок — относительно плотный грунт

Кроме того, эти глины особенно чувствительны к перемятию, т.е. резко изменяют свойства при различных технологических воздействиях. Поэтому, как рекомендовал в свое время Б.Д. Васильев, при разработке котлованов в этих грунтах требуется применять особые меры предосторожности (см. гл. 5). Разработка котлованов возле фундаментов на ленточных глинах весьма опасна.

Дополнительные осадки фундаментов на ленточных глинах могут быть учтены расчетом при проектировании. При этом, как показывает опыт, следует использовать результаты лабораторных испытаний, принимая значения коэффициента сжимаемости грунта в том диапазоне компрессионной кривой, который соответствует изменению напряженного состояния основания при возведении нового здания.

Ленточные глины в большой степени подвержены морозному пучению, поэтому при зимнем производстве работ в котлованах, вскрывающих ленточные глины, необходимо надежно утеплять существующие фундаменты. Для предотвращения выдавливания глины из-под подошвы фундаментов старых домов следует, как правило, применять технологический шпунт, погружаемый на 2—4 м ниже дна котлована.

Если строительный котлован разрабатывается ниже подошвы существующих фундаментов, применение ограждающего шпунта обязательно. Шпунт должен быть рассчитан не только по устойчивости, но и по деформациям. Для этой цели можно использовать методику, разработанную в ЛИСИ [8].

Сваи и шпунты легко проникают в ленточные глины, поэтому суммарное динамическое воздействие на основание бывает сравнительно невелико. Известны случаи, когда для проходки слоя ленточных глин толщиной 5 м требовалось всего 30—40 ударов механического молота [18]. Однако сваи и шпунты, ближайшие к существующему фундаменту, должны отстоять от него не менее чем на 2 м, а фронт свайных работ должен быть направлен в сторону существующих фундаментов [6].

При разработке проектов фундаментов при наличии ленточных глин необходимо иметь данные детальных изысканий, достоверно устанавливающих глубину заложения подошвы фундаментов существующих зданий по всей линии примыкания. Если в материалах изысканий эти данные отсутствуют, возможен выпор грунта. К примеру, в Ленинграде на ул. Куйбышева в 1978 г. при разработке котлована для устройства фундамента здания цеха возле заселенного трехэтажного дома в последнем образовались опасные деформации. Оказалось, что этот дом состоял из двух частей разновременной постройки: в одной части подошва фундаментов была заглублена на 0,5 м больше, чем под другой, где фундамент при изысканиях был вскрыт шурфом. В результате развился выпор грунта, жильцы были в срочном порядке выселены и здание разобрано, так как из-за полученных повреждений его капитальный ремонт оказался невозможен.

3. Устройство фундаментов вблизи зданий, возведенных на водонасыщенных рыхлых песках

Водонасыщенные рыхлые пески (аллювиальные, озерно-морские и другие) в условиях статического нагружения не получают больших деформаций, поэтому осадки зданий высотой, до 6—7 этажей на этих грунтах обычно не имеют опасного развития. Однако выполнение строительных работ в непосредственной близости от таких зданий может существенно изменить картину. Например, в районе Большой Охты в Ленинграде в 1979 г. при разработке котлована и забивке свай два здания, постройки 60-х годов получили сильные повреждения из-за неравномерной дополнительной осадки водонасыщенных песков (рис. 6.2).

Рис. 6.2. Здание, получившее аварийные повреждения в результате забивки свай в соседнем строительном котловане (фото 1979 г.)

Сваи, погружаемые вибрированием или забивкой (механическим молотом, дизель-молотом) в рыхлые водонасыщенные пески, должны располагаться на достаточном удалении от существующих фундаментов. Исследования, проведенные ВНИИГСом и ГПИ Фундаментпроект, показали, что безопасным является расстояние 20 м [11]. Большее приближение к существующему фундаменту требует проведения специальных виброметрических исследований при проведении инженерно-геологических изысканий и виброметрического контроля в период свайных работ.

Далматов Б.И. Фундаменты зданий на слабых грунтах//Труды VII Дунайско-Европейской конф. по механике грунтов и фундаментостроению

Ежов Е.Ф. Исследование дополнительных осадок фундаментов сооружений при устройстве около них ограждающих шпунтовых стенок: Автореф. дис.

Сотников С.Н. Осадки сплошных фундаментных плит и ленточных фундаментов крупнопанельных домов на мощной толще слабых грунтов //Механика грунтов, основания и фундаменты: Сб. науч. тр. / ЛИСИ

Сотников С.Н., Соколов В.М., Вершинин В.П. Осадки свайных фундаментов жилых домов в условиях слабых грунтов Ленинграда // Фундаментостроение в сложных грунтовых условиях: Тезисы докладов Всесоюзного совещания

На участке, приближенном к существующим фундаментам, уместно применение свай, погружаемых вдавливанием, а также винтовых и буронабивных свай. Разбуривание полостей для устройства буронабивных свай, даже под глинистым раствором, в рыхлых водонасыщенных песках около существующих фундаментов небезопасно. В этих условиях наиболее рационально применение стальных обсадных труб, оставляемых в скважинах, и подводное бетонирование без откачивания воды из полости. Такой метод был успешно использован в Ленинграде при устройстве фундаментов здания гостиницы «Москва» в непосредственной близости от ранее возведенной станции метрополитена (проект Ленинградского отделения ГПИ Фундаментпроект).

В водонасыщенных рыхлых песках применение глубинного водоотлива при наличии зданий возле котлована является нежелательной мерой, так как понижение уровня подземных вод на длительный период времени вызывает уплотнение грунта и развитие дополнительной осадки. В силу этих причин применение постоянных дренажных устройств на застроенных территориях, приводящие к понижению уровня подземных вод на несколько метров, недопустимо (см. гл. 1).

Сотников С.Н. Проектирование и возведение фундаментов вблизи существующих сооружений

Современные технологии, профессионализм строителей позволяют возвести надежный фундамент на неустойчивом грунте для жилого дома, прочих строений.

Фундамент на неустойчивом грунте

Существует несколько типов почвы, каждый из которых обладает своими особенностями, уровнем прочности, глубиной промерзания. Например, к характеристикам песчаного грунта относится хорошая пропускная способность, легкость, глубокое залегание водных горизонтов. В нем содержится много просадочных пород. Поэтому такие грунтовые слои подвержены вертикальному и горизонтальному смещению.

Другим видом грунта является скалистая прочная земля с небольшой глубиной промерзания. Данный вид почвы не склонен к пучению. У него практически нет просадочных пород. При строительстве не требуется сильного углубления фундамента.

Совсем другие свойства у глинистых пород, в которых огромное содержание влаги. Такая почва является пучинистой со значительной глубиной промерзания, множеством просадочных пород. Поэтому происходит неравномерная просадка почвы, что может привести к разрушению дома, если тип фундамента на неустойчивом грунте выбран неверно. При формировании фундаментной конструкции необходимо грамотно использовать способы, позволяющие нейтрализовать пучение.

Легкий торфяник имеет невысокую прочность. В нем УГВ довольно высокий. Эта порода насыщена влагой, является неустойчивой.
При различных нагрузках, промерзании, увлажнении она меняет свою структуру. Подобные свойства присущи почвам:

• мёрзлым;
• торфяникам, лёссовым;
• рыхлым пескам;
• пылевато-глинистым;
• насыпным неуплотнённым.

При меняющемся состоянии прочность породы снижается. Из-за этого может произойти разрушение грунтовой основы. Необходимо предусматривать подобные риски, принимая грамотное решение по возведению основания. При обустройстве фундамента на неустойчивом грунте используются специальные технологии, позволяющие понизить чувствительность к происходящим деформациям.

Строительство на мерзлых землях

При возведении фундаментной конструкции мёрзлая почва может сохраняться в период монтажа и эксплуатации. В этом случае применяют разные виды свай. Свайные кусты объединяются ростверком.

Другим вариантом является строительство на оттаявших землях. Столбы забиваются до опирания на прочную породу. Увеличение жесткости наземного сооружения выполняется с помощью опоясывания конструкции по периметру здания.

Лессовые основания

Под воздействием внешних нагрузок и собственного веса лессовые почвы при намокании неравномерно просаживаются. Требуется принимать меры по недопущению просадки грунтов. Для этого выполняют:

• вытрамбовывание котлованов;
• глубокое заложение основания с прорезанием просадочных прослоек;
• монтаж железобетонных свай, забитых до плотных грунтовых слоев;
• другие работы.

Фундамент является важным конструктивным элементом при строительстве дома. Чтобы не было негативных последствий после его возведения, следует ответственно подойти к выбору типа основания.

Строители применяют различные методы создания фундаментной конструкции. Для этого приходится учитывать вес дома, рельеф, свойства грунтовых пород, архитектурные особенности постройки, УГВ на участке строительства.

Выбор вида фундаментного основания производится с учетом глубины промерзания. Непромерзаемым считается скалистый грунт, который укреплять не приходится, поскольку в нем нет просадочных пород.

Глубина промерзания торфяника, глинистых грунтов достаточно высокая. Для основы под дом нужно создавать глубокие котлованы или использовать менее затратный способ формирования основания с помощью свай.

Винтовые сваи

Свайно-винтовой фундамент считается универсальным типом основания. Он делается довольно быстро, может прослужить сто лет и больше.

Преимущества:

• технологичность;
• оперативность строительства;
• экономичность. Стоимость свайного фундамента получается значительно ниже по сравнению с другими видами;
• возможность установки при любых климатических условиях;
• УГВ не влияет на надежность конструкции.

Винтовые сваи легко вкручиваются в землю с низкой плотностью. В жесткий грунт металлическая опора внедряется с трудом. Лопасти не выдерживают, если на пути встречаются камни.

Обязательным требованием считается глубина погружения сваи. По строительным нормам минимальная величина в мягкой почве составляет 3048, а в плотной – 1542 миллиметров.

Элементы винтовой опоры выполнены из металла определенной толщины. Конструкция должна выдерживать нагрузку от постройки и условия эксплуатации.

В зависимости от качественных характеристик металла происходит коррозийный процесс, из-за которого срок службы свайно-винтового фундамента разный. Он может составлять 40 лет, или конструкция может прослужить несколько столетий.

Срок эксплуатации свайного изделия, покрытого цинком, на суглинистой почве будет значительно больше пятидесяти лет в отличии от стальной трубы, покрашенной дешевой краской. То есть породы с сильной коррозионной активностью требуют применения износостойкого цинкового покрытия.

Если при проектировании свайного поля учесть степень коррозионной агрессивности почвы, прочие особенности, выполнить правильный расчет качественных свай, профессионально их установить, то фундамент на неустойчивом грунте подойдет для любой постройки. Возведение основания стоит поручить профессионалам. Например, можно заказать производство и монтаж винтовых или железобетонных свай в компании Эндбери.

Пучинистость

Если грунт увеличивается в объеме в процессе перехода талого состояния в мерзлое, то он является пучинистым. Заполнение пор почвы водой, которая превращается в лед, является основной причиной морозного пучения.

Фундаментные основания на землях с подобными свойствами поднимаются, если не предпринять действий по уравновешиванию нагрузок и сил пучения. Причем подъем бывает неравномерным, так как пучинистые деформации неравномерны. Это приводит к разрушению наземной части дома.

Для освобождения фундаментной подошвы от сил пучения ее заглубляют ниже глубины промерзания. Но на глубоких фундаментах боковая поверхность достаточно большая, на которую оказывают воздействие касательные силы пучения, выпучивая фундамент малоэтажных зданий. Предпринимаемые меры для компенсации касательных сил выливаются в большие финансовые затраты. Поэтому свайный фундамент на неустойчивом грунте считается наилучшим вариантом.

Конструкция с бетонным ростверком

Свайную конструкцию на пучинистых почвах объединяют мелкозаглубленным бетонным поясом. Ростверк от поверхности земли находится на глубине от 15 до 60 сантиметров. Лопасть винтовой сваи должна располагаться ниже линии промерзания. Благодаря этому обеспечивается устойчивость фундаментного основания.

Конструктивные особенности винтовой опоры способствуют минимальному воздействию сил морозного пучения по сравнению, например, с забивными сваями. Лопасть свайного изделия обеспечивает несущую способность. Винтовые столбы на неустойчивом грунте воспринимают усилия промерзающей породы, а ростверк создает единую систему, образуя жесткую основу с перераспределением действий грунтовых деформаций.

Высокий УГВ

Если грунтовые воды расположены на расстоянии менее, чем полтора метра от поверхности земли, то их уровень считается высоким. Стоимость работ по обустройству фундаментного основания с котлованом значительно удорожается, поскольку приходится выполнять работы по удалению воды. Самым рациональным решением для подобных условий считается формирование свайно-винтового фундамента.

В процессе вкручивания опор земляные работы проводить не приходится. Подготовленное свайное поле объединяется обычно ленточным ростверком с заглублением на полметра. При этом нет необходимости защищать фундаментную конструкцию от подземных вод.

В последние годы винтовой фундамент стал достаточно актуальным. Это объясняется его характеристиками. Например, стоимость такого основания раза в два дешевле, чем необходимая сумма для ленточного. Вкрученные в землю трубы с лопастями выравниваются по горизонтальной плоскости, чтобы уложить плиту перекрытия или сделать ростверк, а затем возводить дом. Нагрузка от постройки ложится на грунтовые слои, расположенные на глубине. При этом компенсируются подвижки породы.

Основным элементом подобной фундаментной конструкции являются сваи. От их качества зависит период эксплуатации постройки. Для производства винтовых опор используется хорошая сталь. Такая конструкция может быть единственным вариантом основы под строение на нестабильном грунте.

Она рекомендована для:

• песчано-глинистого, суглинистого грунта;
• насыщенной водой земли;
• любых слабых пород.

Если твердый слой находится на большой глубине, то целесообразно при возведении строения применение свайного основания. Ростверк, опоясывающий конструкцию, позволяет выдерживать высокие нагрузки. При этом можно построить дом из кирпича, газобетона.

Способы монтажа

Фундаменты на сваях формируются с помощью технологий, позволяющих установить:

• забивные столбы. Железобетонные опоры погружаются в землю благодаря специализированной технике;
• винтовые столбы, которые вкручиваются до достижения прочного грунтового слоя. Внутренние части опоры усиливаются бетоном.

Вид свайного основания выбирается с учетом УГВ, типа почвы, массы постройки. Различные способы монтажа отличаются сложностью, трудоемкостью, стоимостью. Свайно-ростверковые основания подходят для тяжелых зданий.

Наиболее прочными считаются забивные ЖБ сваи. Они способны выдерживать высокие нагрузки. Работы по забиванию опор с заостренным концом производятся специализированным оборудованием.

Железобетонные изделия делаются из качественного бетона с армированием в заводских условиях. Забивные опоры выпускаются разной длины. Они используются для сооружений на всех почвах кроме скалистых.

Технология монтажа ЖБ стержней основывается на точных расчетах по допустимым нагрузкам. Столбы погружаются до максимально устойчивого грунтового пласта. ЖБ конструкции создают часто при промышленном строительстве, поскольку приходится проводить работы с применением тяжелой техники, которая не всегда может пробраться, например, на дачный участок.

Металлические винтовые опоры стали сегодня достаточно популярными благодаря экономичности, легкости обустройства, возможности монтажа на неустойчивых грунтах. Свайная конструкция не дает усадки, обеспечивает равномерность распределения веса постройки. При необходимости всегда можно расширить площадь фундамента. Свайное основание делают под коттеджи, бани, гаражи. На слабых почвах обеспечивается устойчивость свайной конструкции.

Винтовая свая 133х4000

Винтовая свая 219х3500

Винтовая свая 219х4500

Но следует отметить, что долговечность свайного сооружения зависит от строгого соблюдения технологии, качества материала. Прежде всего выполняется скрупулезный расчет количества опор, их параметров.

Длина свай зависит от глубины нахождения прочного грунтового пласта, который в состоянии выдержать нагрузку от постройки

Похожие записи

Почему важно знать, как делают винтовые сваи?

Как делают винтовые сваи Если нужен универсальный фундамент на сложный рельеф, его делают на винтовых

Фундамент для павильона на железобетонных и винтовых сваях

Фундамент для павильона, особенности, технология монтажа Свайное основание завоевало популярность благодаря экономичности строительства, широты области

Какой может быть отделка свайного фундамента?

Отделка свайного фундамента — финальная стадия строительства. Обшивка не только придает дому привлекательный внешний вид,

Как закрыть сваи? Выбираем самый лучший способ

При строительстве дома на винтовом или забивном фундаменте приходится решать, как закрыть сваи, чтобы цоколь

Для любой постройки требуется надежная основа. Учитывая технологические и экономические факторы, свайный фундамент на слабом грунте считается оптимальным вариантом.

Грунтовые породы с малой прочностью называются слабыми. Они образуются путем постепенного скопления тонких частиц на дне озера, моря, прочих водоемов. При медленном оседании таких элементов создается рыхлый осадок, который относится к водонасыщенному грунту. Сначала данное образование совсем слабое. Со временем на нем накапливаются новые слои, под весом которых происходит уплотнение частиц, появляется начальная прочность.

Вода противодействует такому процессу. Все же уплотнение осадка способствует появлению коллоидной структуры с небольшой прочностью. Чем больше осадок освобождается от воды, тем больше он уплотняется, переходя в ранг прочных пород. При насыщении почвы водой происходит обратный процесс.

Зачастую рыхлые осадки, заполняющие водоем, через много лет создают болотистую низину с водонасыщенными породами. Твердая глинистая земля также становится после насыщения водой слабым грунтом. Потому одним из способов возвращения прочности почве является устройство водоотводов.

Рыхлые пески, сильносжимаемые породы, суглинки с пористостью 50%, торфяники с большим содержанием органики относятся к слабым грунтам. У подобных пород низкое расчетное сопротивление, обычно высокая степень влажности. При промерзании таких земель появляются пучинистые свойства.

Фундамент на слабом грунте испытывает подвижность пород и несущую нагрузку. На него воздействуют силы пучения почвы. Неправильно выполненный проект становится причиной разрушения несущих стен. Использование современных технологий позволяет избежать любых негативных явлений.

Территории со сложным илом, слабыми грунтами встречаются довольно часто. При приобретении участка основными критериями обычно являются: цена, близость к месту работы, наличие подъездных дорог. Поэтому нередко оказывается, что на понравившемся месте грунтовые условия для строительства бывают неблагоприятными. При геологических изысканиях вдруг становится ясно, что стройплощадка расположена на застарелом болоте. Впрочем, заболоченность может возникнуть на любом участке, если нет дренажа, а для забора обустроен сплошной ленточный фундамент без пропускных каналов.

Грамотное применение существующих методик позволяет возводить дома на любых грунтовых породах. Специалисты, профессионально подходящие к выполнению строительных работ, способны оперативно и качественно сформировать фундамент на слабом грунте.

Геологические изыскания

Для принятия правильного решения на подготовительном этапе возведения объекта проводятся геологические изыскания. На основе полученных результатов специалисты делают профессиональные выводы. Для слабых почв фундамент на сваях оказывается практически всегда безальтернативным решением.

Исследование физических свойств земли необходимо для определения возможности выдерживать нагрузку строения через фундаментное основание. Внешняя среда влияет на качественные характеристики почвы, которые меняются при изменении температуры, влажности, других явлений.

Расчет

Неправильная конструкция фундамента при строительстве на слабом грунте создает неравномерные осадки из-за которых надежность основы для дома снижается. Чтобы ограничить деформации, необходимо провести грамотно расчеты конструкции. Для этого применяются специальные алгоритмы. Обязательно рассматриваются два предельных состояния элементов фундамента. Во-первых, необходима прочность конструктивных составляющих. Во-вторых, проводится оценка осадки фундаментного сооружения.

При исследовании почвы может оказаться, что физико-механические свойства ее слоев различные. Это значит, их водонасыщение является не полным. Поэтому в расчетах необходимо отталкиваться от самого невыгодного варианта (полного водонасыщения).

Слабые грунтовые породы состоят из глины, плывунов, песчаных, торфяных пластов. При таком сочетании учитывается подвижность пород. Проект разрабатывается на основе результатов анализа грунта, взятого из контрольных скважин. Благодаря этим исследованиям рассчитывается несущая способность.

Свайный фундамент

Для водонасыщенных земель, участков с уклонным рельефом выгоден и надежен свайный фундамент. Другой вид основания для постройки на таких землях делать нецелесообразно. Предполагается, что устанавливаемые опоры должны упираться в плотные слои почвы, на которые будет передаваться вес строения. Понятно, что намного проще выполнить только лишь свайные работы, чем заботиться о водоотведении и выравнивании площадки под строительство. В этом случае застройщик экономит на стоимости земляных операций, обустройстве опалубки и т.д.

Затраты на возведение подобной конструкции получаются относительно невысокими. К тому же, значительно сокращается время строительства по сравнению с проведением работ, необходимых для плитного или ленточного основания. Строительство фундамента на сваях можно выполнять зимой и летом, весной и осенью.

Чтобы не допустить ошибок при выборе опор для фундамента на конкретном типе грунта, следует обратиться за помощью к специалистам. Компания Эндбери производит и выполняет монтаж винтовых и железобетонных свай.

Железобетонные сваи

Железобетонные конструкции являются долговечными и подойдут для любых грунтовых пород. Забивные сваи могут быть длиной 3-24 метра. Их сечение — 25-40 сантиметров. Надежность, эксплуатационные свойства конструкции определяются качественными характеристиками материала, из которого изготовлены опоры.

Расчетное число забивных столбов зависит от уровня пучинистости грунта. Ж/б свая при погружении должна преодолеть слабые пласты и достигнуть твердого слоя. Упираясь в крепкие породы, конструкция получается устойчивой и долговечной. При этом финансовые расходы на материал — небольшими, но требуется применение сложного оборудования для забивания железобетонных опор. Для этих целей применяются гидравлические, вибропогружатели или другая спецтехника.

Винтовые сваи

Конструктивной особенностью винтовых свай является заостренный стержень необходимой длины с лопастями. Благодаря этому свая врезается в землю и вкручивается. Винтовые сваи используются обычно для формирования фундамента под загородные дома. Процесс погружения опор в землю достаточно прост. Ввинчивание стержней может производиться вручную. Поэтому фундамент получается достаточно экономичным по стоимости.

Винтовые столбы считаются наиболее удобным вариантом при строительстве дома на слабых грунтах. Технология процесса создания винтовой конструкции несложная. На основании проектных расчетов определяются места установки столбов, закручивание которых может осуществляться вручную или с помощью спецтехники.

После возведения свайного сооружения делается ростверк, соединяющий воедино все элементы. В результате правильного монтажа преимущества винтовой конструкции очевидны:

• строительство можно выполнять на слабых грунтах с неровным рельефом;
• дом располагается над поверхностью земли;
• исключается развитие процесса гниения, поскольку происходит проветривание дома снизу;
• простой способ установки свай. Их ввинчивание возможно усилиями двух человек;
• возможность монтажа в зимних условиях.

Лопасти винтовых опор, закрепленные в грунтовых породах, способны удерживать строение определенного веса. Мощность твердого пласта должна быть порядка трех метров или больше.

Длина свайного столба делается такой, чтобы пронзиться через слабые пласты и закрепиться в несущих слоях. Условиям грунта должна соответствовать специальная конфигурация лопасти. При необходимости винтовая опора наращивается до требуемой длины.

Для жесткости конструкции установленные сваи соединяются ростверком из стального швеллера, бруса или бетона. Ростверк способствует передаче нагрузки от несущих элементов дома на опоры.

Конструкция винтового фундамента:

• экономична по стоимости в сравнении с традиционными видами оснований;
• формируется достаточно быстро в любое время года;
• получается безопасной, надежной;
• не подвергается морозному пучению;
• является долговечной и прочной.

Каждая свая, выполненная из качественных материалов, способна выдержать нагрузку до пяти тонн.

Агрессивная коррозийность почвы

Во влагонасыщенных грунтах создается агрессивная среда, ускоряющая процесс коррозии. Металл прочнее бетона, но он сильнее испытывает губительное влияние влаги. Поэтому металлические элементы должны быть защищены от разрушающих факторов внешней среды.

Следует отметить, что разрушение металла происходит постепенно. Оно начинается с поверхностных слоев. Поэтому одной из мер антикоррозийной защиты является увеличение толщины металла. Чем стенка трубы толще, тем длительнее будет процесс разрушения. Это относится и к лопастям. Другими методами защиты является покрытие поверхности защитной пленкой, бетонирование полости трубы.

Вывод

При обустройстве фундамента на слабых грунтовых породах учитывается их сжимаемость, невысокая несущая способность. Основа здания сможет выдержать требуемую нагрузку при правильном расчете заглубления, длины, количества устанавливаемых столбов. Большое значение имеют характеристики грунта. Правильно выполненный монтаж свайной конструкции даже при сильно промерзании не подвержен подвижке

Устроить фундамент на водонасыщенном грунте — задача сложная, требующая выбора правильной конструкции для обеспечения прочности и нормальной эксплуатации строения.

Фундамент на водонасыщенном грунте

Главной задачей любого фундамента является приём нагрузки от здания и равномерное её распределение. Поэтому при строительстве основы необходимо принимать во внимание тип грунта. Одним из важных показателей принято считать его водонасыщенность, от него зависит конструкция, размеры, глубина заложения. К водонасыщенным относятся почвы с большим содержанием глины, суглинки, рыхлые пески, супеси. Такие породы обладают склонностью к потере прочностных характеристик, разуплотнению, разжижению.

Возводить фундамент на водонасыщенных грунтах необходимо по специальной технологии. Однако в первую очередь следует выполнить геологические изыскания. Такие мероприятия помогут определить структуру почвы, прочность сжатия, содержание органики и другие нюансы, важные для принятия оптимального решения.

Свайный фундамент на водонасыщенном грунте

Фундаментам, как конструкциям, имеющим непосредственный контакт с землей, при проектировании уделяется особое внимание. Главная задача заключается в поиске наиболее оптимального решения, способному обеспечить равномерную нагрузку, исключить неравномерную усадку строения. Для строительства на слабых участках наиболее эффективным решением станет устройство свайного основания.

Земная кора обладает слоистой структурой. Если верхний пласт слабый, то под ним всегда будет более прочный, стабильный слой. При этом толщина верхнего слоя может быть разной. Строить на таких участках целесообразно только с помощью свай, задача которых состоит в прохождении нестабильного слоя с опорой на прочный подстилающий пласт.

Если геологоразведка установила водонасыщенность, необходимо выяснить глубину и протяжённость слабой зоны. Работы выполняются с помощью пробного бурения. Данные необходимы для подбора правильной длины стержней. Для строительства остовов используются винтовые или забивные сваи. Забивные монтируют посредством использования специальных копровых установок. Для возведения небольших жилых домов применяют металлические винтовые стержни. Свайное основание распределяет нагрузку на глубинные пласты, отличающиеся от первых высокой стабильностью, прочностью.

Фундамент на водонасыщенном грунте на винтовых сваях

Винтовые стержни доказали эффективность при устройстве каркасов на слабых основаниях. Металлические стержни изготавливаются разной длины и сечения. Вне зависимости от параметров, крепкие и прочные стальные изделия покрываются специальной антикоррозийным составом, обеспечивающим дополнительную защиту от влаги. Благодаря качественному сырью и дополнительной обработке, можно не переживать о влиянии влаги на ствол.

Кроме того, на глубине не содержится достаточно количества кислорода, необходимого для начала процесса коррозии. Винтовой стержень отличается тем, что на одном его конце есть лопасти. Благодаря лопастям он легко вкручивается в поверхность. При достижении глубины соответствующей проекту, он выполняет роль якоря, надежно держащего конструкцию в основании при появлении негативных внешних воздействий. Обвязка свай выполняется с помощью уголка, швеллера, двутавровой балки.

Забивные сваи для фундамента

Железобетонные столбы идеально подходят для водонасыщенных типов почвы, территорий, склонных к затоплению. Изделия обладают высокой прочностью. Способностью выдерживать значительные нагрузки. Монтаж осуществляется с помощью сваебойного оборудования без серьезной предварительной подготовки участка и земляных работ.

Требуемую длину элементов определит разведывательное бурение, поэтому опора будет приходиться на глубинные плотные пласты. Это позволит существенно увеличить несущую способность основания. При установке опор, земля уплотняется. Благодаря этому повышается надежность конструкции.

Тип железобетонных опор подбирается в соответствии с типом почвы. Например, для монтажа на песке и глине используются столбы обычного армирования. Столбы напряженного армирования устанавливают в поверхность средней плотности. После установки ЖБ свай, их наземная часть соединяется с ростверком, изготовленным из бетона с помощью опалубки или с использованием соответствующего металлопроката.

Свойства и характеристики грунтов

Основной фактор — степень присутствия влаги. В зависимости от ее количества, степени увлажнения, почва сначала становится мягкой, а потом пластичной. Когда поры насыщены полностью и влага ещё остаётся, почва начинает течь.

Свая С30.15-3 (3000х150х150 мм)

Винтовая свая 108х3000 4 мм

ОЦИНКОВАННАЯ СВАЯ 108Х3000 4ММ

Пластичный грунт можно представить на примере обычного пластилина, который сохраняет форму, если к нему не прикасаться. Под воздействием силы, он деформируется. Но при этом остаётся одной массой. Такие характеристики присущи глинистым и пылеватым составам, находящимся в определённой степени влажности.

Сцепление грунта предполагает сопротивление его структуры каким-либо движениям. Этот момент актуален для грунтов первой категории с неустойчивой структурой. Сцепление имеет важное значение при строительстве на водонасыщенных участках. Самый низкий показатель сцепления у суглинков и рыхлых песков. Более того, они часто имеют высокую степень влагонасыщения. При строительстве на подобных участках, важно правильно принять решение о конструкции каркаса. Вполне вероятно, что здесь будет бессмысленно заливать монолитную плиту или строить ленточный вариант.

При высокой влажности, глина или пылеватые структуры станут липкими. Липкость — присуща глинам. Неприятное свойство доставляет немало хлопот при выполнении земляных работ. В промышленном строительстве слабые водонасыщенные грунты не разрабатывают. Сооружения возводятся на сваях.

По мере того, как дёрн насыщается влагой, состояние липкости переходит в состояния размокаемости. Под действием воды прочность практически полностью утрачивается. Размокание чревато распадом. Чем ниже была влажность, тем быстрее идет процесс. Наиболее быстро это происходит с почвами с нарушенной структурой. При близком расположении грунтовых вод, напорных вод, состояние размокания рано или поздно перейдет в стадию размывания. Процесс этот длительный, зависящий от степени минерализации пластов, скорости движения воды. Наиболее подвержены размыванию пылеватые структуры.

Глина обладает прочными структурными связями, она почти не размывается и хорошо удерживает влагу. Водоупорность глины — это хорошо. Она не пропустит ГВ к фундаменту. Однако и поверхностная вода уйти не сможет. Набухание — ещё одной свойство земляных пластов, характеризующееся способностью увеличиваться в объёмах в зависимости от влагонасыщения.

Это далеко не все свойства, учитывающиеся при проектировании и возведении сооружений. В каждом конкретном случае принимаются индивидуальные решения. Рассматривается стоимость, удобство, целесообразность. Это делается на основании геологических изысканий на участке будущего строительства. Исследования проводятся специалистами. В их распоряжении имеются современные оборудованные лаборатории. Разведывательные работы точно определят состав, несущую способность пластов, уровень залегания грунтовых вод, наличие подземных источников

Похожие записи

Почему важно знать, как делают винтовые сваи?

Как делают винтовые сваи Если нужен универсальный фундамент на сложный рельеф, его делают на винтовых

Фундамент для павильона на железобетонных и винтовых сваях

Фундамент для павильона, особенности, технология монтажа Свайное основание завоевало популярность благодаря экономичности строительства, широты области

Какой может быть отделка свайного фундамента?

Отделка свайного фундамента — финальная стадия строительства. Обшивка не только придает дому привлекательный внешний вид,

Как закрыть сваи? Выбираем самый лучший способ

При строительстве дома на винтовом или забивном фундаменте приходится решать, как закрыть сваи, чтобы цоколь

Одним из важных элементов любого здания является его фундамент.

Что такое фундамент, и для чего он нужен

Теоретически, здания можно было бы расположить прямо на поверхности грунта. Однако верхние слои грунта, как правило, имеют невысокую несущую способность и испытывают деформации от воздействия самых разных факторов:

1. пучения при промерзании;
2. просадки при оттаивании;
3. усадки при высыхании;
4. набухания при увлажнении.

Таким образом, если игнорировать устройство фундамента, постройка не будет прочной. Она постоянно будет принимать на себя нагрузки от деформаций грунта.

Соответственно, любое здание нуждается в устройстве фундамента, заглубленного в грунт.

Важно!

Фундаментом называют подземную часть сооружения, предназначенную для распределения нагрузки от здания на более глубоко залегающие слои грунта. Плоскость фундамента, которая опирается на грунт, называется подошвой; верхняя плоскость, на которую опирается основание наземной части сооружения, а также плоскости на границе между соседними уступами — обрезами. Слой грунта, на который опирается подошва фундамента, называется несущим, а нижележащие слои — подстилающим.

Обрез фундамента обычно располагается выше уровня грунта.

Нагрузка от веса всего сооружения (здания и фундамента) оказывает влияние на нижележащие слои грунта; его называют рабочей зоной основания или сжимаемой толщей.

При проектировании строительных конструкций обязательно производят расчеты деформаций либо расчеты по устойчивости, чтобы не произошла такая ситуация, когда под воздействием нагрузки грунт, на который опирается подошва фундамента, выдавливается в стороны, а основание теряет устойчивость.

Типы фундаментов

Различают следующие основные типы фундаментов:

1. Фундаменты в открытых котлованах. Фундамент возводится в открытом котловане, а затем засыпается грунтом. В этом случае вся нагрузка от него передается на подошву.
2. Фундаменты глубокого заложения погружают в грунт посредством использования специальных механизмов. Нагрузка в данном случае передается как по подошве, так и по боковым поверхностям фундамента.
3. Свайные фундаменты представляют собой группу свай, объединенных сверху плитой или балками.

Перед началом любого строительства, еще до этапа проектирования здания, на будущей строительной площадке проводят инженерно-геологические изыскания, которые позволяют выяснить особенности грунта на этом участке.

Помимо сведений о физико-механических свойствах грунтов и оценки деформативных и прочностных характеристик основания, особое внимание уделяют гидрогеологическим условиям, представленным на участке:

1. уровню подземных вод;
2. самой высокой и самой низкой отметкам колебания уровня грунтовых вод;
3. возможности образования агрессивных сред из-за проникновения в грунт химических веществ.

Каталог продукции CEMMIX

CemBase

Многофункциональная специальная добавка для фундаментных работ.

Также учитываются сейсмические условия, вероятность образования оползней, усадка и набухание грунтов, морозное пучение и другие.

Грунты и их строительная классификация

Выбор типа фундамента напрямую зависит от того, на каком грунте будет возводиться строительная конструкция.

Грунтами называют верхние слои земной поверхности, образованные в процессе выветривания горных пород. Они могут быть связными или несвязными и иметь различные характеристики, из которых для строительства наиболее важны физические и механические.

Грунты можно назвать трехфазными системами, потому что они состоят из твердых частиц, воды и газа. Лабораторные исследования определяют плотность грунта ненарушенной структуры, плотность твердых частиц грунта и его природную влажность, гранулометрический состав и степень его неоднородности, плотность грунта в сухом состоянии, коэффициент пористости, текучесть.

В соответствии с классификацией по ГОСТ 25100–82, различают скальные и нескальные грунты:

1. Для скальных грунтов характерна жесткая связь между зернами. Различают скальные грунты очень прочные, прочные, средней прочности, малопрочные, пониженной прочности, низкой прочности, весьма низкой прочности. Они подразделяются на размягчаемые и неразмягчаемые. Некоторые скальные грунты могут растворяться в воде, в этом случае должна быть установлена степень их растворимости. Скальные грунты, как правило, считаются надежными основаниями.
2. Нескальные грунты подразделяются на крупнообломочные (валунные, гравийные, галечниковые) и песчаные (гравелистые, крупные, средней крупности, мелкие, пылеватые). Крупнообломочные грунты обычно считаются надежными основаниями. Песчаные грунты тоже, в основном, рассматриваются как надежные основания, за исключением рыхлых песков, пылевато-глинистых грунтов, илов, просадочных (дают осадку при увлажнении) и набухающих (увеличиваются в объеме при намокании и уменьшаются при высыхании) грунтов.

Выделяют в отдельные группы:

1. Засоленные грунты. Могут формировать агрессивную среду и способствовать выщелачиванию бетона.
2. Биогенные грунты (торфы и сапропели). Характерны высокая сжимаемость, медленно развивающаяся осадка, возможность формирования агрессивных сред.
3. Насыпные грунты. Высокая степень неоднородности, неравномерная сжимаемость, возможность осадки.
4. Вечномерзлые грунты (северные районы Сибири, Дальний Восток). При изменении температурного режима возможно оттаивание, которое вызовет дополнительную осадку.

Таким образом, задача грамотного строительства — на основании произведенных исследований и расчетов правильно распределить нагрузку от конструкции на грунт. Для этого вначале проводят испытания грунта на сжатие, на сдвиг, а также на статическую нагрузку. Для получения достоверных результатов испытывают определенное количество образцов, чтобы учесть неоднородность грунта.

Особенности характеристик грунтов

Если говорить о свойствах грунтов, то нужно учитывать, что они существенно отличаются от свойств строительных материалов:

1. прочность грунта на несколько порядков ниже, чем прочность металла, камня, бетона и других строительных материалов;
2. деформативность грунта в десятки тысяч раз ниже, чем деформативность строительных материалов;
3. грунты не работают на растяжение;
4. грунты воспринимают только нагрузки на сжатие и на сдвиг;
5. при постоянной нагрузке, даже после прекращения нагружения, деформации грунта нарастают (это объясняется ползучестью и консолидацией грунтов, которые в той или иной степени присущи практически любым грунтам).

Виды деформаций зданий

При проектировании здания и произведении расчетов учитывается структура конструкции и виды деформаций, которые могут быть следующими:

1. прогиб вследствие изгиба подошвы сплошной фундаментной плиты (характерно для зданий большой протяженности);
2. крен или поворот относительно вертикальной оси (особенно опасен для высоких зданий);
3. перекос (из-за неравномерной осадки);
4. кручение (крены в разные стороны);
5. горизонтальные смещения (в подпорных стенках).

Большинство этих деформаций вызывается неравномерными осадками грунта, которые могут вызываться рядом причин:

1. уменьшение пористости грунта после загрузки фундамента;
2. разуплотнение слоев грунта, залегающих у дна котлована;
3. осадка выпирания из-за выдавливания грунта подошвой фундамента;
4. нарушение природной структуры грунтов во время выполнения строительных работ;
5. осадка во время эксплуатации здания;
6. осадка в результате набухания или просадки грунта;
7. неблагоприятные последствия воздействия грунтовых вод и газа.

Методы борьбы с деформациями грунтов и зданий

В строительных работах на этапе проектирования учитывают тип грунта и тип возводимой конструкции, а также способы выполнения работ.

Для уменьшения неравномерных осадок используют специальные конструктивные решения, например, выбирают особые формы фундаментов (ступенчатый, с изменением размеров подошвы), рассчитывают глубину заложения фундамента, устраивают деформационные или осадочные швы, чтобы снизить жесткость конструкции, применяют армированную кладку вдоль стен.

Требования к фундаментам

Фундамент здания должен быть надежным, но эта надежность должна сочетаться с экономичностью. Иными словами, можно заложить в расчетах очень высокую прочность фундамента, но она будет избыточной и приведет к перерасходу материалов, удорожанию работ, увеличению сроков строительства.

Чтобы найти золотую середину, применяют методику расчета по предельным состояниям (по несущей способности и деформациям).

Методы усиления грунтов

При произведении расчетов учитывают характеристики грунта. Обычно под строительные площадки используют участки, непригодные для сельскохозяйственных работ, поэтому качество грунтов может быть разным. Различают слабые и надежные грунты, однако такая классификация достаточно условна и зависит от габаритов и веса возводимого здания.

Слабыми считают сильносжимаемые, насыщенные водой грунты, которые теряют прочность при обычной скорости приложения внешних нагрузок, характерной для строительных работ. К таким грунтам относятся пылевато-глинистые грунты в текучем состоянии, заторфованные грунты, илы и пески в рыхлом состоянии. Однако небольшие и медленно нарастающие нагрузки они могут воспринимать.

Возведение фундамента на таких грунтах — сложное мероприятие. Обычно на слабых грунтах применяют свайные фундаменты либо фундаменты глубокого заложения с полной прорезкой слоев слабых грунтов, но этого бывает недостаточно для того, чтобы повысить несущую способность основания и уменьшить неравномерность осадок, поэтому прибегают к искусственному улучшению физико-механических характеристик грунтов снований:

1. Снижение влажности грунта для исключения гидростатического и гидродинамического давления. Для этого проводят дренирование подземных вод, регулируют их сток и проводят другие мероприятия.
2. Конструктивные методы — устройство грунтовых подушек, шпунтового ограждения, армирование грунта.
3. Уплотнение (вибрацией, взрывами), вытрамбовывание котлованов.
4. Искусственное водопонижение на пылевато-глинистых грунтах (фильтрационные установки).
5. Закрепление грунтов.

Закрепление грунтов

Одним из методов усиления грунтов является закрепление, которое производится посредством цементации, глинизации, битумизации, силикатизации, после чего грунты в десятки раз увеличивают несущую способность, превращаясь, практически, в полускальную породу.

Закрепление иногда еще называют инъекционным усилением грунтов, потому что вяжущие растворы нагнетаются в грунт с помощью инъекторов (перфорированных труб, которые забиваются в грунт).

Хорошо фильтрующие грунты закрепляют силикатизацией (растворами силиката натрия и хлористого кальция).

Грунты с высокой водопроводимостью закрепляют цементацией, то есть, инъектированием цементным раствором, после чего их водопроницаемость существенно снижается, а стабильность и несущие способности — повышаются.

В состав цементного раствора для цементации грунта входят обычно цемент и вода, иногда — песок.

Водоцементное соотношение в растворе выбирают в зависимости от пористости грунта: чем меньше пористость, тем более жидкий нужен раствор. Обычно на 1 часть цемента по массе берут от 10 до 50 частей воды.

Современная химическая промышленность выпускает добавки, которые могут повышать эффективность цементации грунта. Это, в основном, пластификаторы и суперпластификаторы. Компания Cemmix производит следующие виды таких добавок:

1. пластификатор Plastix;
2. суперпластификаторы CemBase и CemPlast.

Каталог продукции CEMMIX

CemPlast

Универсальная суперпластифицирующая и суперводоредуцирующая добавка для бетонов.

CemBase

Многофункциональная специальная добавка для фундаментных работ.

Plastix

Многофункциональная пластифицирующая и водоредуцирующая добавка для бетонов.

Основное воздействие пластификаторов и суперпластификаторов — увеличение подвижности цементных растворов без повышения количества воды в них, что особенно ценно при выполнении таких задач, как инъектирование, для которых нужны растворы высокой подвижности. Однако применение пластифицирующих добавок позволяет также решать другие задачи:

1. экономия воды и цемента (порядка 10%) в растворах, что дает существенный экономический эффект;
2. повышение прочности и долговечности раствора;
3. увеличение срока жизни раствора;
4. предотвращение расслаивания цементного раствора.

Таким образом, работы по цементации грунтов могут быть выполнены более качественно, надежно и экономично.

Применение современных добавок для цементных растворов и бетонных смесей Cemmix позволяет эффективно решать задачи, которые ставит строительство на слабых и просадочных грунтах.

Читайте также:

  
• Доска для парогенератора своими руками
  
• Как стыковать монолитный поликарбонат между собой на крыше
  
• Дом с волшебными окнами
  
• Из чего делают стекло и кирпич
  
• Изоляция и герметизация стыковых и деформационных швов стеновых панелей