Можно ли уменьшить глубину заложения фундаментов по условиям морозного пучения

Обновлено: 18.04.2024

господа проектировщики, скажите про глубину заложения фундамента

Что вас смутило в вопросе, четко и ясно в СНиПе прописано про глубину заложения, я никогда не делал фундаментов с такой глубиной промерзания, вот и интересует кто как выходит из положения, ведь для опоры на 2.5 м открывать и заливать бетоном кажется дико

по-разному! Зависит от вида коммуникаций,грунта и остального..единых рецептов нет..ф-ты мелкого заложения вполне могут иметь место..
вопрос нужно задавать не как философский,а узко-конкретно..
просто вроде стаж у вас на форуме большой,думал ,что и по специальности - тоже..

вообще в таких случаях обычно сваи-опоры или просто сваи разных типов применяют..
а вы поиском не пробовали?
говорят,иногда помогает!

О морозном пучение и мероприятиях я представление имею, и на форуме тем обсуждалось очень много, но одно дело это применять в строительстве фундаментов зданий, другое дело сети, естественно сваи колотить ради трех-четырех опор тоже никто не будет. Если вы vlamos настолько опытный инженер посоветуй решение, чтобы дешево и сердито было, хотя бы пару слов, именно по сетям.

Michail , глубина заложения фундаментов зависит и от характеристик грунтов основания по условиям морозного пучения. Если у вас грунты скальные, крупнообломочные с песчаным заполнителем, или пески гравелистые, пески крупные или средней крупности, то глубина заложения фундаментов не зависит от глубины промерзания.
Глубину заложения фундаментов по условиям морозного пучения можно уменьшить за счет применения: постоянной теплозащиты грунта по периметру сооружения; водозащитных мероприятий , уменьшающих степень пучинистости грунта; полной или частичной замены пучинистого грунта на непучинистый под подошвой фундаментов; обмазки боковой поверхности фундаментов, уменьшающей смерзание с ней грунта; засоления грунтов и т.п.
Выбирайте что вам больше подойдет. Способов много.

небольшой начальник в большой местной конторе

вынимай грунт до глубины 2,5 м(если грунт пучинистый) и засыпай послойно уплотненый песок до куда надо и все, дешево и сердито.

Глубина заложения фундаментов является одним из основных факторов, обеспечивающих необходимую несущую способность и деформации основания, не превышающие предельные по условиям нормальной эксплуатации проектируемого сооружения и находящегося в нем оборудования.

Выбор глубины заложения фундаментов рекомендуется выполнять на основе технико-экономического сравнения различных вариантов фундаментов. Глубина их заложения должна определяться с учетом:

– назначения, а также конструктивных особенностей сооружения (наличия и размеров подвалов, фундаментов под оборудование и т.д.);
– размера и характера нагрузок и воздействий на фундаменты;
– глубины заложения фундаментов примыкающих сооружений, фундаментов под оборудование, глубины прокладки коммуникаций;
– существующего и проектируемого рельефа застраиваемой территории;
– инженерно-геологических условий площадки строительства (физико-механических свойств грунтов, характера напластований, наличия слоев, склонных к скольжению, карманов выветривания, пустот, образовавшихся вследствие растворения солей и пр.);
– гидрогеологических условий площадки (уровней подземных вод и верховодки, а также возможных их изменений в процессе строительства и эксплуатации сооружения, агрессивности подземных вод и т.п.);
– глубины сезонного промерзания грунтов [2, 4].

Глубина заложения фундаментов исчисляется от поверхности планировки или пола подвала до подошвы фундамента, при наличии бетонной подготовки — до низа ее. При выборе глубины заложения фундаментов в необходимых случаях при соответствующем обосновании следует учитывать возможность дальнейшей реконструкции проектируемого сооружения (устройство новых коммуникаций, подвальных помещений, фундаментов под оборудование и пр.).

Фундаменты сооружения или его отсека, как правило, должны закладываться на одном уровне. При заложении ленточных фундаментов смежных отсеков на разных отметках переход от более заглубленной части к менее заглубленной должен выполняться уступами. Уступы должны быть не круче 1:2, а высота уступа — не более 60 см. Ленточные фундаменты примыкающих частей отсеков должны иметь одинаковое заглубление на протяжении не менее 1 м от шва.

Допустимая разность отметок заложения соседних столбчатых фундаментов (или столбчатого и ленточного) определяется по формуле

(5.24)

где а — расстоянии между фундаментами в свету; φ_I и c_I – расчетные значения угла внутреннего трения и удельного сцепления грунта; р — среднее давление под подошвой расположенного выше фундамента от расчетных нагрузок (для расчета оснований по несущей способности).

Столбчатые фундаменты, разделенные осадочным швом, следует располагать на одном уровне.

Условие (5.24) распространяется и на случай определения допустимой разности отметок заложения фундаментов сооружения и рядом расположенных каналов, тоннелей и пр.

Фундаменты проектируемого сооружения, непосредственно примыкающие к фундаментам существующего, рекомендуется принимать на одной отметке. Переход на большую глубину заложения следует выполнять исходя из условия (5.24). Если оно не выполняется, необходимо устройство шпунтовой стенки или другого ограждения (рис. 5.14).

Рис. 5.14. Схема защиты существующего здания от дополнительных осадок при возведении рядом нового здания с большей глубиной заложения фундамента

1 — фундамент существующего здания; 2 — фундамент нового здания; 3 — фундамент с большей глубиной заложения; 4 — шпунтовая стенка

При выборе глубины заложения фундаментов рекомендуется:

– предусматривать заглубление фундаментов в несущий слой грунта на 10—15 см;
– избегать наличия под подошвой фундамента слоя грунта малой толщины, если его строительные свойства значительно хуже свойств подстилающего слоя;
– закладывать фундаменты выше уровня подземных вод для исключения необходимости применения водопонижения при производстве работ.

При необходимости заложения фундаментов ниже уровня подземных вод следует предусматривать методы производства работ, сохраняющие структуру грунта.

Если глубина заложения фундаментов по условиям несущей способности и деформируемости грунтов основания оказывается чрезмерно большой, рекомендуется рассмотреть применение мероприятий по улучшению строительных свойств грунтов основания или переход на свайные фундаменты.

Одним из основных факторов, определяющих заглубление фундаментов, является глубина сезонного промерзания грунтов, которые при промораживании увеличиваются в объеме, а после оттаивания дают значительные осадки. Промерзание водонасыщенных грунтов сопровождается образованием в них прослоек льда, толщина которых увеличивается по мере миграции воды из слоев грунта, расположенных ниже уровня подземных вод. Последующее таяние таких грунтов приводит к резкому снижению их несущей способности и повышенным деформациям.

Деформации основания при морозном пучении и последующем оттаивании, как правило, неравномерны вследствие неоднородности грунта по степени его пучинистости и различия температурных условий, в которых могут находиться грунты под отдельными фундаментами.

Исключение возможности промерзания грунтов под подошвой фундаментов обеспечивается:

– в период эксплуатации — соответствующей глубиной их заложения, принимаемой в зависимости от вида и состояния грунтов, положения уровня подземных вод, нормативной глубины сезонного промерзания, теплового режима сооружения и пр.;
– в период строительства — соответствующими защитными мероприятиями.

Нормативная глубина сезонного промерзания грунтов d_fn принимается равной средней из ежегодных максимальных глубин их сезонного промерзания (по данным наблюдений за период не менее 10 лет) под открытой, оголенной от снега поверхностью горизонтальной площадки при уровне подземных вод, расположенном ниже глубины сезонного промерзания грунтов. Для районов, где не предусматривается очистка от снега территорий, прилегающих к проектируемым сооружениям (например, в сельской местности), нормативную глубину промерзания грунтов допускается определять на площадках под снежным покровом.

При отсутствии данных многолетних наблюдений нормативную глубину сезонного промерзания грунтов следует определять, на основе теплотехнических расчетов.

Для районов, где глубина промерзания не превышает 2,5 м, ее нормативное значение, м, допускается вычислять по формуле

(5.25)

где d₀ — глубина промерзания при ∑|T_f| = 1°С, принимаемая для суглинков и глин — 0,23; супесей, песков мелких и пылеватых — 0,28; песков гравелистых, крупных и средней крупности — 0,30; крупнообломочных грунтов — 0,34; М_t — безразмерный коэффициент, численно равный ∑|T_f| — сумме абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур за зиму в данном районе, °С, принимаемых по СНиП 2.01.01-82 или по результатам наблюдений гидрометеорологической станции, находящейся в аналогичных условиях.

Значение d_fn для грунтов неоднородного сложения определяется как средневзвешенное в пределах глубины промерзания грунта. Значение d_fn допускается определять по схематической карте (рис. 5.15), где даны изолинии нормативных глубин промерзания для суглинков, т.е. при d₀ = 0,23 м. При наличии в зоне промерзания других грунтов значение d_fn , найденное по карте, следует умножить на отношение d₀ /0,23 (где d₀ соответствует грунтам данной строительной площадки). Для районов Дальнего Востока допускается пользоваться картой (рис. 5.16). Если значения d_fn , найденные по карте и по формуле (5.25), не совпадают, следует принимать значение, найденное по формуле.

Рис. 5.15. Схематическая карта нормативных глубин промерзания суглинков и глин (изолинии нормативных глубин промерзания, обозначенные пунктиром, даны для малоисследованных районов)

Значения d_fn > 2,5 м наблюдаются преимущественно в районах Восточной и Западной Сибири. Формулу (5.25) и карту не рекомендуется применять для горных районов, где фактическая глубина промерзания больше вследствие особенностей состава и свойств грунтов, рельефа местности и климата. В этих условиях нормативная глубина промерзания должна определяться теплотехническим расчетом [5]:

(5.26)

где λ_f — теплопроводность мерзлого грунта, Вт/(м×°С); T_out,n — абсолютное значение средней температуры воздуха за период отрицательных температур, °С: Т_out,n = ∑|T_f|/n (здесь n — число месяцев с отрицательной среднемесячной температурой); Т_b,f — температура начала замерзании грунта, °С: t_n,p — продолжительность периода с отрицательными температурами воздуха, соответствующая n -1 месяцам, с; L₀ — удельная теплота фазового превращения вода — лед, принимаемая равной 3,35×108 Дж/т; ω_tot — суммарная природная влажность грунта, доли единицы; ω_ω — относительное (по массе) содержание незамерзшей воды, доли единицы, при температуре, равной 0,5( T_out,n + T_b,f ); ρ_df — плотность мерзлого грунта в сухом состоянии, т/м 3 ; С_f — объемная теплоемкость мерзлого грунта, Дж/(м×°С).

Рис. 5.16. Схематическая карта нормативных глубин промерзания суглинков в Приморском и Хабаровском краях, а также в Амурской обл.

Пример 5.4. Определить нормативную глубину промерзания грунта в г. Ачинске Красноярского края. Площадка сложена суглинком со следующими характеристиками: показатель текучести I_L = 0,64, плотность ρ = 1,8 т/м 3 , плотность мерзлого грунта в сухом состоянии ρ_df = 1,4 т/м 3 , суммарная влажность ω_tot = 0,25, влажность на границе раскатывания ω_p = 0,16, относительное содержание незамерзшей воды ω_ω = 0,08, влажность на границе текучести ω_L = 0,30, число пластичности I_p = 0,14. Другие входящие в формулу (5.26) величины: Т_out,n = 13,2 °С; Т_b,f = 0,2 °С; t_n,p = 6 × 30 × 24 × 3600 = 15,55 × 106 c; λ_f = 1,513 Вт/(м × °С); C_f = 2,053 × 106 Дж/(м 3 × °С); ∑|T_f| = 69,1 °C.

Решение. Нормативная глубина промерзания грунта составляет:

м;

м,

что существенно отличается от результата, полученного по формуле (5.25). В данном случае при назначении глубины заложения фундаментов следует принимать d_fn = 2,6 м.

Расчетная глубина сезонного промерзания грунта определяется по формуле

(5.27)

где k_h — коэффициент, учитывающий влияние теплового режима сооружения и принимаемый: для наружных фундаментов отапливаемых зданий — по табл. 5.9; для наружных и внутренних фундаментов неотапливаемых зданий k_h = 1,1, кроме районов с отрицательной среднегодовой температурой.

ТАБЛИЦА 5.9. ЗНАЧЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА k_h

Особенности сооружения	k_h при расчетной среднесуточной температуре воздуха в примыкающем к наружным фундаментам помещении, °С
Особенности сооружения	0	15	10	15	20 и более
Без подвала с полами, устраиваемыми: на грунте на лагах по грунту по утепленному цокольному перекрытию	0,9 1,0 1,0	0,8 0,9 1,0	0,7 0,8 0,9	0,6 0,7 0,8	0,5 0,6 0,7
С подвалом или с техническим подпольем	0,8	0,7	0,6	0,5	0,4

Примечания: 1. Значения коэффициента k_h относятся к фундаментам, вылет подошвы которых от внешней грани стены составляет менее 0,5 м; при длине консоли 1,5 м и более значения коэффициента k_h повышаются на 0,1, но не более чем до 1; при промежуточных значениях длины консоли коэффициент k_h определяется интерполяцией.

2. К помещениям, примыкающим к наружным фундаментам, относятся подвалы и технические подполья, а при их отсутствии — помещения 1-го этажа.

3. При промежуточных значениях температуры воздуха коэффициент k_h принимается с округлением до ближайшего меньшего значения, указанного в таблице.

В районах с отрицательной среднегодовой температурой расчетная глубина промерзания грунта для неотапливаемых сооружений должна определяться теплотехническим расчетом в соответствии с требованиями СНиП [5]. Аналогичным образом значение d_f определяется в случае применения постоянной тепловой защиты основания, а также если тепловой режим проектируемого сооружения может заметно влиять на температуру грунтов (холодильники, теплицы, котельные, горячие цехи и т.п.).

Увеличение глубины промерзания грунтов под фундаментами неотапливаемых сооружений связано с худшими условиями оттаивания грунтов в летний период под этими сооружениями, чем на открытой местности.

Глубина заложения фундаментов отапливаемых сооружений по условиям исключения морозного пучения грунтов основания должна назначаться:

– для наружных стен и колонн — по условиям, изложенным в табл. 5.10; глубину заложения наружных фундаментов допускается назначать независимо от расчетной глубины промерзания грунтов, если фундаменты опираются на мелкие пески и специальными исследованиями по данной площадке установлено, что они не имеют пучинистых свойств, а также в случаях, когда исследованиями и расчетом установлено, что деформации грунтов основания при их промерзании и оттаивании не нарушают эксплуатационной пригодности сооружения;
– для внутренних стен и колонн — независимо от расчетной глубины промерзания грунтов.

Для наружных и внутренних фундаментов отапливаемых сооружений с холодными подвалами и техническими подпольями (имеющими отрицательную температуру в зимний период) глубину заложения следует принимать по табл. 5.10, считая от пола подвала или технического подполья.

Глубина заложения наружных и внутренних фундаментов неотапливаемых сооружений должна назначаться по табл. 5.10, глубина исчисляется при отсутствии подвала или технического подполья от уровня планировки, а при их наличии — от пола подвала или технического подполья.

ТАБЛИЦА 5.10. ГЛУБИНА ЗАЛОЖЕНИЯ ФУНДАМЕНТОВ ПО УСЛОВИЯМ МОРОЗНОГО ПУЧЕНИЯ ГРУНТОВ ОСНОВАНИЯ

Грунты, находящиеся под подошвой фундамента	Глубина заложения фундаментов при глубине расположения уровня подземных вод, м
Грунты, находящиеся под подошвой фундамента	d_w ≤ d_f + 2	d_w > d_f + 2
Скальные, крупнообломочные с песчаным заполнителем, пески гравелистые, крупные и средней крупности	Не зависит от d_f	Не зависит от d_f
Пески мелкие и пылеватые	Не менее d_f	То же
Супеси с показателем текучести: I_L < 0 I_L ≥ 0	То же – \|\| –	– \|\| – Не менее d_f
Суглинки глины, крупнообломочные грунты с пылеватоглинистым заполнителем с показателем текучести грунта или заполнителя: I_L ≥ 0,25 I_L < 0,25

Примечания: 1. Глубину заложения фундаментов допускается принимать независимо от расчетной глубины промерзания d_f , если соответствующие грунты, указанные в настоящей таблице, залегают до глубины не менее нормативной глубины промерзания d_f .

2. Положение уровня подземных вод и верховодки должно приниматься с учетом возможных их изменений в процессе строительства и эксплуатации сооружения.

В проекте оснований и фундаментов должны предусматриваться мероприятия, не допускающие увлажнения грунтов основания, а также промораживания их в период строительства.

Глубину заложения фундаментов по условиям морозного пучения можно уменьшить за счет применения: постоянной теплозащиты грунта по периметру сооружения; водозащитных мероприятий, уменьшающих степень пучинистости грунта; полной или частичной замены пучинистого грунта на непучинистый под подошвой фундаментов; обмазки боковой поверхности фундаментов, уменьшающей смерзание с ней грунта; засоления грунтов и т.п. Целесообразность применения тех или иных мероприятий должна быть технико-экономически обоснована. Кроме того, глубина заложения фундаментов может быть уменьшена и за счет применения конструктивных мероприятий, обеспечивающих прочность и нормальные условия эксплуатации сооружения при неравномерных деформациях оснований вследствие замерзания и оттаивания пучинистых грунтов.

Для защиты грунтов основания от увлажнения застраиваемая площадка под каждое сооружение до возведения фундаментов должна быть ограждена нагорными канавами и тщательно спланирована с устройством поверхностных водостоков (канав и лотков), а при необходимости и дренажей.

Способ защиты грунтов основания от промерзания принимается в зависимости от вида и состояния грунтов, положения уровня подземных вод, конструктивных особенностей подземной части сооружения и от местных условий строительства (климатических, производственных и пр.).

Вид грунта, используемого для обратной засыпки пазух котлованов, метод и степень его уплотнения должны назначаться из условия, чтобы в процессе строительства и эксплуатации касательные силы морозного пучения не превышали силы, удерживающие фундамент от выпучивания [1]. В необходимых случаях должны предусматриваться мероприятия, уменьшающие касательные силы пучения (обмазка фундаментов специальными составами, засоление грунтов обратной засыпки веществами, не вызывающими коррозии бетона и арматуры, и пр.).

В расчетном файле красным шрифтом в разделе «Исходные данные» выделены те цифры, которые Вам необходимо заменить на свои. Так же необходимо выбрать тип грунта и другие параметры из выпадающих списков. Всё остальное вычисляется автоматически.

При задании расчетных формул и коэффициентов использованы сведения из следующих источников:

[1] Рекомендации по снижению касательных сил морозного выпучивания фундаментов с применением пластических смазок и кремнийорганических эмалей НИИОСП им. Н.М. Герсеванова 1980 г
[2] Доклад «Основные результаты исследования влияния антикоррозионных покрытий на несущую способность свайных фундаментов в мерзлых грунтах» ОАО «Фундаментпроект»;
[3] серия 1.411.3-11см.13 Свая металлическая трубчатая «СМОТ» (с покрытием «Reline»).
[4] «Руководство по проектированию оснований и фундаментов на пучинистых грунтах 1979г»;
[5] ТСН МФ-97 МО «Проектирование, расчет и устройство мелкозаглубленных фундаментов малоэтажных жилых зданий в Московской области»;
[6] «Руководство по проектированию опор и фундаментов линий электропередачи и распределительных устройств подстанций напряжением выше 1 кВ»;
[7] «Пособие по проектированию оснований и фундаментов зданий и сооружений к СНиП 2.02.01-83»;
[8] СП 22.13330.2016 «Основания зданий и сооружений»
[9] СП 25.13330.2012 «Основания и фундаменты на вечномерзлых грунтах»

Данную литературу можно найти в разделе НОРМАТИВЫ.

Коэффициенты снижения касательных сил морозного пучения за счет покрытия поверхности во всех расчетах примерно одинаковы и собраны из разных источников:

Без обработки — K_af =1;
Окраска кремнийорганической эмалью — K_af =0,7 [1];
КО эмаль+смазка БАМ-4 и ПЭ пленка — K_af =0,45 [1];
Оболочка термоусаживаемая типа «Релайн» — K_af =0,6 [3];
Любое лакокрасочное покрытие с гладкой поверхностью и сроком службы более 20 лет — K_af =0,8 [2];
Засыпка пазух шириной 20 см непучинистым материалом — K_af =0,6 [5];
Засыпка пазух шириной 40 см непучинистым материалом — K_af =0,45 [5];
Засыпка пазух шириной 60 см непучинистым материалом — K_af =0,35 [5];
Засыпка пазух шириной 0,25-0,5 м у подошвы и шириной равной d_fn на уровне поверхности непучинистым грунтом — K_af =0,1 [4]; (* в источнике коэффициент не указан, однако в [6] при ширине пазух, заполненных непучинистым грунтом более 0,2 м для глубины промерзания 1-1,5 м и 0,3 м для глубины промерзания 1,2-2,0 м касательное пучение считается полностью исключенным (расчет на пучение не выполняется), поэтому принят эмперический коэффициент 0,1).
Уклон граней обратный, более 1,5° — K =0,7 кроме варианта фундамента с покрытием КО эмаль+смазка БАМ-4 и ПЭ пленка — для этого варианта K =0,5 [1].

Сравнение и описание методик расчета можно посмотреть в этой статье.

Нормативный вес фундамента в расчетах вычисляется из предположения, что фундамент прямоугольной формы и его подошва имеет только одну ступень, материал фундамента – тяжелый бетон с плотностью 2,5 Т/м3.

Хотя ни в СП 22 ни в СП 25 об этом ничего не сказано, но для анкерных фундаментов дополнительно в расчетах учитывается вес грунта на свесах подошвы фундамента вычисленная как площадь свесов, умноженная на глубину заложения за вычетом толщины плитной части фундамента. Плотность грунта обратной засыпки принята 1,6 т/м3. Указания по учету грунта на свесах можно найти в [6].

Если рассчитывается свая или фундамент без уширения на пучение, то следует задавать толщину плитной части раной 0, а размеры подошвы равными размеру стоечной части фундамента.

В расчетном файле расчет по [4] «Руководство по проектированию оснований и фундаментов на пучинистых грунтах 1979г» скорректирован следующим образом — трение боковой поверхности фундамента о талый грунт принято по СП 24.13330.2011.

При создании файла использовалась программа Microsoft Exel 2013. Более ранние версии могут открыть файл некорректно (не проверял).

Хотя нормы проектирования фундаментов гласят что глубина заложения фундамента в пучинистых грунтах должна быть больше глубины промерзания такое решение устраняет только лобовые силы морозного пучения, но не устраняет касательные силы пучения на боковой поверхности, которые так же очень велики и нагрузка от легкого малоэтажного здания не может им противостоять. А в северных регионах РФ нормативная глубина промерзания меняется в пределах от 1,5 до 3,0 м. и более. В такой ситуации следует рассмотреть вариант поверхностного фундамента.

Малозаглубленный или поверхностный фундамент является одним из наиболее простых и экономичных вариантов для легких зданий и сооружений – это минимальные затраты на материалы и почти полное отсутствие земляных работ. Но при своей кажущейся простоте этот тип фундаментов имеет особенности, которые необходимо учитывать, как на этапе проектирования, так и на этапе строительства.

К малозаглубленным фундаментам относят все типы фундаментов если глубина заложения их подошвы не превышает нормативной глубины промерзания пучинистого грунта основания, то есть фундаменты полностью расположены в зоне сезонного промерзания/оттаивания грунтов

В данной статье рассматриваются только поверхностные и практически незаглубленные фундаменты (глубина не более 20 см), т.к. если фундаменты заглублены, но менее глубины промерзания то они будут накапливать деформации пучения год за годом не полностью возвращаясь в исходное положение после оттаивания грунта, и их применение абсолютно не обоснованно. Если же фундамент все таки имеет некоторое заглубление то необходимо выполнять засыпку пазух котлована достаточной ширины непучинистым материалом (песок средний и крупный, ПГС. Ширина пазухи должна быть не менее глубины заложения фундамента) и предусматривать мероприятия, обеспечивающие проскальзывание фундамента относительно грунта по боковой поверхности чтобы обеспечить свободное оседание фундамента после подъема морозным пучением.

Заглубление фундамента без выполнения специальных мероприятий не правильное решение

Поверхностные и малозаглубленные фундаменты имеет смысл использовать при строительстве малоэтажных сооружений, дач, гаражей, хозяйственных построек, бань и т.д. Их можно использовать при возведении срубов из бревен или стен из ячеистых бетонов, при возведении каркасно-щитовых домов. Естественно применение ограничено зданиями без подвала.

Не рекомендуется применение малозаглубленных и поверхностных фундаментов под кирпичные дома т.к. стены из кирпича и других каменных материалов очень чувствительны к деформациям фундамента и при малейшем смещении дают трещины (армированная кладка более устойчива, но все равно очень хрупка). Так же не следует применять их для двух- и более этажных построек из-за большой нагрузки на основание и фундамент, а несущая способность их часто сильно ограничена.

Трещина в кладке от смещения фундамента

Согласно примечанию к п. 6.8.10 СП 22.13330.2016 Малозаглубленные фундаменты допускается применять для сооружения пониженного уровня ответственности и малоэтажных зданий при нормативной глубине промерзания не более 1,7 м. А, например, в Руководстве п.4.22 говорится что глубина промерзания под подошвой малозаглубленного фундамента должна быть не более 1,0 метра, а под подошвой заглубленного не более 0,5 м.

Нормативные требования к малозаглубленным фундаментам приведены в разделе 8 СП 22.13330.2016 «Особенности проектирования оснований и фундаментов малоэтажных зданий» который можно скачать в разделе НОРМАТИВЫ по этой ссылке. Данный раздел обязателен к прочтению если вы планируете применять такие фундаменты.

Согласно п. 8.6 СП 22.13330.2016 при проектировании малозаглубленных фундаментов на пучинистых грунтах обязательно выполнение проверочных расчетов на деформации пучения (на подъем фундаментов).

2. Типы поверхностных фундаментов

Малозаглубленные и поверхностные фундаменты могут быть следующих типов:

Ленточные;
Столбчатые (к ним так же относятся и «сваи» малой глубины погружения (менее глубины промерзания грунта). На самом деле это не сваи, а отдельные столбчатые фундаменты т.к. настоящая свая по определению имеет глубину погружения не менее 4,0 метра);
Плитные;

Любой из этих типов фундаментов будет относиться к малозаглубленным если его подошва залегает выше нормативной глубины промерзания пучинистого грунта основания. Если же грунт основания не пучинистый то данная классификация не имеет особого значения.

Для определения характеристик грунтов основания следует обратиться в специализированные изыскательские организации или на крайний случай воспользоваться указаниями этой статьи.

Максимальная несущая способность, естественно, будет присуща плитному варианту из-за большой площади опирания на грунт, как и максимальная стоимость и трудоемкость.

Поверхностный плитный фундамент

Достаточной несущей способностью обладают ленточные фундаменты (при правильном проектировании). Имеются ввиду монолитные непрерывные ленты из армированного железобетона, или ленты из крупных блоков с монолитным армированным поясом по верху и монолитной подошвенной плитой. Ленты из блоков ФБС без дополнительных мероприятий не обеспечивают необходимой прочности и жесткости.

Малозаглубленный ленточный фундамент

Столбчатые малозаглубленные фундаменты на пучинистых грунтах следует применять только в сочетании с монолитной сплошной рамой (как правило железобетонной системой перекрестных балок), объединяющей их в единое целое, или же под совсем неответственные сооружения без общей жесткой рамы (сараи, кладовки, веранды, беседки и др. сооружения III уровня ответственности). В целом их применение очень ограничено и не рекомендуется под более-менее ответственные сооружения.

Малозаглубленные столбчатые фундаменты

Подробно все типы фундаментов и их особенности разобраны в этой статье.

3. Особенности и возможные проблемы малозаглубленных фундаментов

Основная особенность малозаглубленных и поверхностных фундаментов заключается в том, что на них действуют лобовые силы морозного пучения. А учитывая, что такие фундаменты как правило используются под легкие сооружения нагрузка на грунт под ними мала и никак не может противостоять огромным силам поднятия вспучивающегося грунта, можно смело утверждать что при промерзании грунта фундамент будет двигаться, смещаться по вертикали – то есть «гулять». Этот негативный эффект можно снизить за счет утепления грунта, но полностью устранить очень сложно.

Но огромным плюсом поверхностных и практически незаглубленных фундаментов является то что они после оттаивания грунтов возвращаются в исходное положение, не накапливая деформаций пучения.

Следующая особенность проистекает из первой – т.к. фундамент, а вместе с ним и здание смещаются по вертикали от морозного пучения то примыкающие к нему снаружи лестницы, крыльца, пристройки должны быть приспособлены к таким смещениям.

В летний период (то есть в не замерзшем состоянии) слои грунта, близкие к поверхности, имеют намного более низкую несущую способность чем залегающие на глубине (это явление объясняется в статье в подразделе «4. Зависимость глубины заложения фундамента от прочности грунтов основания и нагрузки на фундамент»), поэтому следует тщательно проверять расчетами несущую способность основания и, при необходимости, увеличивать его площадь, глубину заложения или другие мероприятия.
Как правило фундамент имеет достаточно большую высоту над уровнем планировки грунта. Связано это с тем что ему необходимо придать достаточно большую жесткость и прочность, для этого нужна

4. Поведение малозаглубленных фундаментов при воздействии морозного пучения

Практически всегда промерзающий грунт поднимается неравномерно (причины описаны в статье физика процесса пучения). Неравномерное пучение воздействует на малозаглубленный фундамент вызывая:

Если фундамент сплошной и достаточно прочный для восприятия нагрузок от здания после неравномерного подъема промерзающего грунта, то он поднимается и испытывает крены, но остается практически неизменным по форме, т.е. верхняя плоскость фундамента остается плоской, хотя и наклоняется или смещается по вертикали (конечно фактически поверхность ограниченно изгибается в зависимости от жесткости фундамента). Весной, после полного оттаивания грунта фундамент вернется в исходное положение восстановив свою изначальную форму.
Если прочности фундамента недостаточно, то фундамент разрушается – появляются широкие трещины и сколы бетона. После оттаивания грунта форма фундамента не будет восстановлена полностью.

5. Что следует учитывать при проектировании и строительстве малозаглубленных фундаментов

Для начала следует изучить документы:

НИИОСП им. Н.М. Герсеванова 1985 г. НИИОСП им. Н.М. Герсеванова 1979 г. — Москва 1998 г. — при изучении данного документа учитывайте что в Московской области более теплый климат чем в Сибири и глубину промерзания они принимают не более 1,5 м.

Учтите при проектировании следующие основные моменты:

Чтобы перемещения фундамента от морозного пучения не вызывали повреждений надземной части здания (трещины в стенах, лопнувшие стекла) и вообще не вызывали никаких проблем в дальнейшем (заклинившие двери, перекошенные крыльца и др.) фундамент должен быть сплошным, непрерывным под все здание, а лучше и под крыльца, и иметь достаточную жесткость и прочность чтобы сохранить свою первоначальную форму и не сломаться при неравномерном поднятии промерзающего грунта. Для обеспечения необходимой прочности и жесткости необходимо выполнять расчеты фундамента и армирования с учетом неравномерного смещения основания. Расчеты лучше выполнять на разные варианты неравномерного смещения основания в конечно-элементной программе (например SCAD или др.), вручную расчёты выполнять будет значительно сложнее (особенно для плитных и сложных по форме ленточных фундаментов).

Пример результата расчетов армирования монолитной ленты в программе SCAD

Следует учитывать наличие почвенно-растительного слоя – если фундамент опереть на органический плодородный грунт, то в результате разложения органики гарантированы большие осадки фундамента, растянутые во времени. Кроме того, почвенно-растительный слой обладает очень низкой несущей способностью и не может служить несущим основанием. Данный слабый слой необходимо полностью заменять, как правило, на песчаную подушку.
Следует учитывать низкую несущую способность верхних слоев грунта. Слои грунта, близкие к поверхности, имеют намного более низкую несущую способность чем залегающие на глубине, поэтому следует тщательно проверять расчетами несущую способность основания и, при необходимости, увеличивать его площадь, глубину заложения или другие мероприятия.
Крыльца, наружные лестницы и другие части здания, опертые на отдельные фундаменты, должны иметь подвижные крепления к основному сооружению, позволяющие взаимные перемещения до 10 см и более (зависит от степени пучинистости грунта и глубины промерзания) или вообще быть независимыми от основного здания.
Следует предусмотреть мероприятия для снижения воздействия морозного пучения на фундаменты. Например утепление отмостки, боковых поверхностей фундамента, грунта под зданием (для отапливаемых зданий применять минимальное утепление чтобы тепло могло частично проникать в грунт). Это позволит уменьшить глубину промерзания грунта под подошвой фундамента и вблизи него, особенно эффективно для отапливаемых зданий.

Влияние утепление отмостки и фундамента на промерзание грунта

6. Снижение воздействия морозного пучения на поверхностные фундаменты

Для снижения воздействия пучения на поверхностные фундаменты применяют следующие мероприятия:

Замена части пучинистого грунта под фундаментом на непучинистый (песок крупный или средней крупности, щебень, гравий, ПГС, и др.);
Устройство фундаментов на локально уплотненном основании (в вытрамбованных/выштампованных котлованах, траншеях, фундаменты из забивных блоков) — см. ТСН МФ-97 МО «Проектирование, расчет и устройство мелкозаглубленных фундаментов малоэтажных жилых зданий в Московской области»
Применение утепленной отмостки по периметру здания. Более подходит для отапливаемых зданий с полами по грунту;
Устройство дренажа по периметру здания, общее водопонижение на участке;
Введение в грунт противопучинистых компонентов.

Дополнительно о мерах борьбы с морозным пучением см. эту статью.

7. Примеры конструктивных решений мелкозаглубленных фундаментов

Еще раз повторюсь — хотя здесь и говорится о малозаглубленных фундаментах под кирпичные здания, применение таких решений очень опасно, а последствия неравномерных деформаций грунта устранить без демонтажа стен невозможно.

8. Заключение

Поверхностные (малозаглубленные) фундаменты имеют свою достаточно узкую область применения. Основной их недостаток — это подверженность морозному пучению и смещениям по высоте в зимний период. Основным их достоинством помимо простоты и низкой стоимости является то что о наличии деформаций пучения известно заранее и эти деформации точно будут обратимыми, а не накапливаться год от года.

При проектировании и строительстве таких фундаментов следует учитывать многие их особенности, выполнять детальные расчеты, продумывать множество деталей, связанных с подвижностью фундамента, а значит и всего здания/сооружения.

9. Связанные статьи

Один комментарий к публикации “Незаглубленные и малозаглубленные фундаменты”

Одним из путей решения проблемы строительства на пучинистых грунтах малоэтажных зданий является использование мелкозаглубленных фундаментов. Такие фундаменты закладываются на глубине 0,2-0,5 м от поверхности грунта или непосредственно на поверхности (незаглубленные фундаменты). К таким образом, на мелкозаглубленные фундаменты действует незначительные касательные силы пучения, а при незаглубленных фундаментах они равны нулю.

Читайте также: