Замена пучинистого грунта щебнем

Обновлено: 25.04.2024

Не судите архитектуру здания , это неоспоримое желание заказчика, хочет именно так (я имею ввиду планировки) .Прошу вашего совета по части фундамента под коттедж.

Стены - газоблок толщиной 300мм
Перекрытие первого и второго этажа - ж/б плиты
Покрытие – деревянные балки
Летняя терраса будет остекленная
Столярка будет на отдельном фундаменте

Участок находится на равнине, геологию делать не хочет из-за цены, но честно говоря без геологии с плитами ,да еще и на таких грунтах как-то побаиваюсь делать . Выкопали яму глубиной 4 м:
0,4м - растительный слой,
2,7м – глина как пластилин (плотная),
затем идет суглинок.

Грунтовая вода в яме за три дня не проступила. Глубина промерзания в нашем регионе 2,8м

Вопрос: как поступить с фундаментом? Логично ли будет выполнить замену грунта на ПГС 2500 м? не получится ли так, что НЕ гигроскопичная глина будет препятствовать уходу талой и дождевой воды из замененного грунта? Или всё -таки другой вид фундамента рассмотреть?

Разрез прилагаю пока такой, но думаю понять можно. Заранее спасибо за совет!

Глубина промерзания 2,8м для какого грунта и какой регион? Для примера в Новосибирске глубина промерзания глин до 2,0м. Зачем делать замену грунта на ПГС на 2,5м, если можно фундамент заложить ниже глубины промерзания, обратная засыпка тем же грунтом.
Вообще ни один нормальный инженер без геологии работать не будет, если пойдут деформации вы готовы материально возместить ущерб повреждений?

Амурская область. я про глубину и говорю. Ниже глубины промерзания, это Вы какой фундамент имеете в виду, ленточный? Согласен с Вами весь и полностью, без геологии - это пальцем в небо. Но если быть реалистом (именно в частном строительстве), то геологию делают единицы из заказчиков.

----- добавлено через ~7 мин. -----
Всё зависит от заказчиков, некоторые сами приносят изыскания. А большинству объяснить, что ему нужно "выкинуть" круглую сумму на геологию, порой сложно, иногда до ругани доходило. Поэтому приходится выдумывать.

Можно выполнить подушку из ПГС с засыпкой пазух + дренаж. Пучение будет исключено.

Возможен вариант малозаглубленной ленты, если по расчёту пройдёт по устойчивости на действие касательных сил и на деформации от пучения (допустим слабо или среднепучинистый грунт). Но это, понятно, только с геологией возможно рассчитать. Возможно также потребуется песчаная подушка и засыпка пазух непучинистым грунтом. Как вариант - утепление отмостки и цокольной части.

Без геологии рассматривал-бы первый вариант. И характеристиками для расчёта можно задаться (проектными) и при достаточно большой толщине подушки даже можно подстилающий слой и не проверять. Если глина такой консистенции - вряд-ли тут возможны проблемы.

Закопать ниже глубины промерзания тоже не выход, т.к. может быть легко не обеспечена устойчивость на действие касательных сил. Даже на слабопучинистом грунте при большой боковой поверхности ленты будут расчётные усилия очень не маленькие.

----- добавлено через ~5 мин. -----
Ещё вариант - рассмотреть плиту на песчаной подушке + дренаж. Геология особо не нужна, а для расчёта коэффициентов постели можно задаться осреднёнными модулями деформации. В конечном счёте на усилиях это не сильно скажется.

Если сделать засыпку 2,5 м, то в условиях частного строительства ее нормально не уплотнить. Потом будут осадки.
Если подходить формально, то по нормам надо делать подвал или тех. подполье и заглублять ленту на расчетную глубину промерзания. В наших с вами краях всегда подвалы делали.
Если вы берете на себя ответственность не соблюдать нормы, то надо смотреть в сторону мелкозаглубленых фундаментов с утеплением пеноплексом. Здесь в даунлоаде есть СТО про это дело. И дренаж кстати тоже надо.
И скажите своему заказчику, что геология под котедж стоит 15-30 т.р. Когда строишь дом за 3 млн.р. экономить 30 тыс. на изысканиях глупо.

Плита конечно хорошо, но дорого она стоит к сожалению.

----- добавлено через ~7 мин. -----

И скажите своему заказчику, что геология под котедж стоит 15-30 т.р. Когда строишь дом за 3 млн.р. экономить 30 тыс. на изысканиях глупо

OSPV, это вы говорите наверно про разведочную геологию, в которой не предусматривается геологический разрез и таблица с физико-механическими? Можно и по такой конечно посчитать (все лучше чем ни чего).

В соответствии со строительными нормами и правилами сезонное промерзание грунта учитывается при устройстве фундамента, об этом говорит пункт 5.5.1 СП 22.13330.2016 Основания зданий и сооружений.

5.5.1 Глубину заложения фундаментов следует принимать с учетом: глубины сезонного промерзания грунтов.

Но ключевое слово здесь "с учётом", и свод правил не говорит о том, что фундамент обязательно нужно делать ниже уровня сезонного промерзания грунта. Более в СП однозначно сказано, что это делать не обязательно и одним из способов заложения фундамента в независимости от промерзания грунта это замена его в основании фундамента на непучинистый.

5.5.5 Глубину заложения наружных фундаментов допускается назначать независимо от расчетной глубины промерзания, если выполнена замена грунта непучинистым материалом на глубину промерзания.

Отсюда следует, засыпка тем же щебнем вместо глубокого фундамента это не профанация, а реальная строительная технология, описанная в СНиП. Только сразу оговорюсь, бытует мнение, что засыпка — это тоже часть фундамента, это не так, засыпка — это основание, а не фундамент.

Засыпка не может противодействовать силам горизонтального морозного пучения и другим силам, направленным на горизонтальное смещение, это нужно учитывать в устройстве фундамента по такой технологии.

Технология засыпки.

Ширина котлована для засыпки должна быть шире устраиваемого на таком основании фундамента. Это необходимо для исключения эксцентриситета нагрузки на основание при его возможном боковом смещении от действий горизонтально направленных сил, например того же морозного пучения грунта. Ширина котлована и соответственно засыпки при ленте фундамента шириной 300 мм должна составлять не менее 500 мм, а лента должна располагаться в центре.

Если для засыпки (замене грунта) используется щебень, гравий или другой крупно фракционный материал, то котлован должен быть застелен геотекстилем для предотвращения подмешивания существующего грунта в заменённый. При использовании песков и других мелкофракционных грунтов необходимо устройства дренажа для исключения переувлажнения основания. Помните песок непучинистый грунт только пока сухой.

Не в зависимости от используемого материала засыпка должна производиться послойно (высота слоя не более 30 см). Каждый слой должен быть уплотнён виброплитой или вибротрамбовкой.

Экономия.

Стоимость материалов для засыпки более чем в три раза дешевле стоимости бетона. Стоимость щебня фракции 20-40 мм составляет около 800 рублей за тонну (1040 руб/м³), стоимость песка начинается вообще от 250 рублей за тонну (375 руб/м³). Учитывая то, что объём засыпки будет примерно на 70% больше по сравнению с устройством бетонной ленты, на материалы даже при использовании щебня уйдёт в два раза меньше денег, не говоря уже о сравнивании стоимости работ. В среднем затраты на устройство такого основания на 70-80% меньше по сравнению традиционным ленточным фундаментом.

Где нельзя использовать засыпку.

Как бы не был привлекателен этот вид основания его использование в некоторых случаях нецелесообразно и невозможно. В первую очередь его естественно нельзя использовать при строительстве на склонах. Это связанно с уже описанным ранее невозможностью засыпке противостоять горизонтально направленным силам. Так же он не подходит в тех случаях, когда грунт даже на глубине промерзания не отвечает необходимым требования, и в этом случае экономически целесообразны становятся свайные фундаменты. Ну и конечно сейсмические районы, ввиду возможного смещения фундамента по основанию.

Стройтесь, подписывайтесь на канал Построить дом , жмите пальчик вверх если статья была полезной. А ниже ссылки на другие мои статьи о строительстве частного дома:

Про пучение в общих чертах известно многим - это процесс увеличения объема некоторых типов грунтов вследствие замерзания воды в них. Практически единственное направление, куда грунт может увеличиваться при пучении - это вверх, а вместе с грунтом поднимается и все, что находится на нем и в нем, в том числе и здания. Этот подъем, как правило, неравномерный, из-за чего здания и отдельные их элементы получают перекосы, изгибы и пр., ведущие к поломкам строительных конструкций.

Можно выделить 3 актуальных в малоэтажном строительстве принципа борьбы с этим неприятным явлением:

исключение морозного пучения;
исключение воздействия морозного пучения;
приспособление к воздействию морозного пучения.

Под первый принцип попадают а) замена толщи пучинистого грунта на непучинистый, б) утепление основания.

Замена грунта - сомнительный с точки зрения рациональности способ. Надо куда-то деть вынутый грунт, и привезти новый. Новое основание требуется хорошо уплотнять, причем делать это постепенно, слой за слоем. Кроме того, непучинистые грунты имеют, как правило, б о льшую глубину промерзания, чем пучинистые, а значит и копать котлован надо глубже. Проще уж второй принцип применить.

Замена толщи пучинистого грунта. 1 - непучинистый грунт. 2 - грунт обратной засыпки. 3 - граница промерзания

Утепление основания , как правило, осуществляется путем укладки утеплителя под отмостку. Есть еще вариант - засыпка пазух котлована пористым щебнем. Проблема этого способа в том, что он требует дополнительных мероприятий, а умеренная толщина и ширина утепления согласно теплотехническим расчетам получается только в сравнительно теплых регионах нашей страны. Где-нибудь на Урале требуется уже аж 200 мм толщины экструзионного ППСа на ширину 2 метра, про Сибирь и далее - подумать страшно.

Исключение воздействия пучения реализуется путем заглубления подошвы фундамента ниже расчетной глубины промерзания . Способ многих пугает объемом земляных работ, однако если понимать, что означает слово "расчетная", можно этот объем и сократить (об этом как-нибудь позже). Проблемой этого способа также является то, что силы морозного пучения делятся на т.н. « нормальные », т.е. действующие по нормали к подошве фундамента, и « касательные », за счет трения "цепляющие" здание за вертикальные поверхности подземной части и также тянущие здание вверх. Интенсивность касательных сил намного ниже, чем нормальных, но они могут действовать на б о льшей площади, и в сильно и чрезмерно пучинистых грунтах их величина может легко перекрыть вес малоэтажного дома, даже каменного. В этом случае требуются еще мероприятия, снижающие трение между грунтом и боковой поверхностью фундамента, либо использование непучинистого грунта в обратной засыпке котлована.

Заглубление фундамента ниже расчетной глубины промерзания. 1 - грунт обратной засыпки. 2 - граница промерзания

Сваи тоже реализуют второй принцип , при этом сильно сокращается объем земляных работ, но здесь надо учитывать, что глубину заложения нижнего конца свай надо выбирать не просто ниже расчетной глубины промерзания, а так, чтобы заделка в непромерзающую часть могла удержать сваю от вырыва при воздействии касательных сил пучения. Либо, опять же, надо снижать трение по боковой поверхности сваи в пределах глубины промерзания, но это также снижает и несущую способность сваи на этом участке.

Приспособление к воздействию морозного пучения заключается в том, что подошва фундамента закладывается намного выше глубины промерзания , а под нею устраивается сравнительно тонкая дренирующая подушка. Тем самым почти или полностью исключаются касательные силы, правда, нормальные имеют максимальную интесивность. Но легким зданиям не требуется широкая подошва, значит и площадь воздействия нормальных сил сравнитело невелика. Борьба с ними заключается в том, что фундаменты и, если надо, надземные конструкции объединяются в единую жесткую систему, вместе с дренирующей подсыпкой перераспределяющие неравномерные деформации основания. То есть, деформации основания (подъем, в том числе неравномерный) допускаются, однако они должны быть меньше предельных, зависящих от конструктивных особенностей зданий.

Устройство мелкозаглубленного фундамента. 1 - непучинистый грунт. 2 - армированный пояс. 3 - граница промерзания

Принципиально разные логика применения и лимитирующие факторы делают невозможным построение прямой зависимости между типом фундамента и его эффективностью, поэтому смело отписывайтесь от всех авторов, которые занимаются подобным прескриптивизмом.

Одновременно подписывайтесь на мой канал , ставьте лайки, пишите комментарии - это ускорит появление статей с подробностями реализации каждого упомянутого принципа, а также других полезных публикаций по строительству .

Воздействие сил морозного пучения - одна из главных проблем ( но не единственная ), связанных с безопасной эксплуатацией фундаментов индивидуальных малоэтажных домов. Одним из решений данной проблемы является заглубление подошвы фундамента ниже расчетной глубины промерзания. Но глубина промерзания на большей части территории России превышает метр, что ведет к увеличению объемов земляных и строительно-монтажных работ и расхода стройматериалов. К тому же для легких зданий такое решение может быть неэффективно из-за воздействия касательных сил морозного пучения на боковые грани фундамента, когда поднимающийся грунт за счет трения "цепляет" фундамент и также тянет его вверх.

Поэтому неудивительно, что в малоэтажном строительстве стал популярен т.н. малозаглубленный ленточный фундамент (МЗЛФ) , а также его подвариант - незаглубленный. Такие фундаменты закладываются на глубине 0. 0,5 м от поверхности грунта. Таким образом, на мелкозаглубленные фундаменты действует незначительные касательные силы пучения, а при незаглубленных фундаментах они равны нулю. Как правило, под МЗЛФ устраиваются подушки толщиной 20-30 см из непучинистых материалов (песок гравелистый, крупный или средней крупности, мелкий щебень, ПГС). Применением подушки достигается не только частичная замена пучинистого грунта на непучинистый, но и уменьшение неравномерных деформаций основания.

И тут надо понимать, как подсыпка уменьшает деформации пучения, чтобы не делать распространенную ошибку. Как можно заметить.

. объем непучинистой засыпки крайне незначителен, поэтому вряд ли стоит надеяться, что такая частичная замена может сильно поменять поведение окружающего фундамент грунтового основания при замерзании, особенно если оно сложено сильно- и чрезмерно пучинистыми грунтами при значительной нормативной глубине промерзания. Суть работы подсыпки в другом. При замерзании (и пучении) окружающего грунта сначала происходит выпирание песка (или любого другого несвязного грунта) между фундаментом и стенкой траншеи. Поэтому при подъеме дна такой траншеи песок вокруг фундамента поднимается, а сам фундамент при небольших деформациях пучения остается практически неподвижным. Отсюда следует, что должно быть некоторое расстояние (большое не нужно - хватит 200 мм при среднепучинистых грунтах) между стенкой траншеи и гранью фундамента, заполненное песком. Соответственно, распространенное решение по засыпке дна траншеи под фундамент песком с последующей заливкой этой траншеи бетоном, при котором ширина подсыпки получается равной ширине подошвы фундамента, вообще не имеет никакого смысла как противопучинистое (и как всякое другое) мероприятие. Типичный "услышанный звон", также как и комбинирование щебеночной и песчаной подсыпки .

При значительных же деформациях пучения на МЗЛФ с подсыпкой передается гораздо меньше нагрузок, для противодействия которым ленточные фундаменты всех стен здания объединяются в единую систему и образуют достаточно жесткую горизонтальную раму, перераспределяющую неравномерные деформации основания. Также в составе этой рамы при соответствующих конструктивных решениях могут включаться стены, цоколь и элементы усиления (монолитные пояса). Таким образом, надфундаментные конструкции рассматриваются не только как источник нагрузок, но и как активный элемент, участвующий в совместной работе фундамента с основанием. Чем больше жесткость конструкций на изгиб, тем меньше относительные деформации основания.

Но надо понимать, что "малозаглубленный ленточный фундамент" - это не волшебное заклинание, а его устройство - не магический ритуал с бетоном песком и арматурой в целях задобрить духа грунта и демона пучения. Само по себе устройство нечто похожего на МЗЛФ не гарантирует, что это решение сработает. А вот что влияет на эффективность - обсудим в продолжении.

Большинство домов строится в регионах с умеренным климатическим климатом, однако это не означает, что при возведении построек не возникает проблем. Пучинистые грунты являются одной из них. Дело в том, что в условиях морозного пучения фундаментальное основание постройки может быстро потрескаться, вследствие чего пострадает его целостность, а соответственно и прочность основы.

Существует масса методов решения подобных проблем. Однако прежде чем начать предпринимать какие-либо действия, необходимо учесть особенности пучения земли.

Как происходит пучение

Так как плотность воды больше чем у льда, то в процессе ее замерзания ее объем изменяется в большую сторону. Исходя из этого влага, находящаяся в почве, становится причиной расширения ее массы. Отсюда и появилось такое понятие, как силы морозного пучения, то есть – силы, влияющие на процесс расширения грунта. Сама же почва в этом случае называется пучинистой.

Полезно! Уровень расширения грунта обычно составляет 0,01. Это означает, что если верхний слой земли будет промерзать на глубину 1 м, то объем почвы увеличится на 1 см и больше.

Само морозное пучение происходит по нескольким причинам:

Из-за глубины залегания верхнего водоносного слоя. Если вода расположена близко к поверхности, то даже при условии замены глины на гравелистый песок будет неэффективна.
Исходя из глубины промерзания земли в холодный период в конкретном регионе.
В зависимости от типа почвы. Больше всего воды содержится в глине и суглинках.

Исходя из состава почвы и климатических условий, выделяют пучинистые и непучинистые грунты.

Чем отличаются пучинистые и непучинистые основания

Согласно ГОСТ 25100-2011 существует 5 групп грунтов, которые отличаются по уровню пучения:

Чрезмерно пучинистые (уровень расширения грунта составляет более 12%);
Сильнопучинистые – 12%;
Среднепучинистые – порядка 8%;
Слабопучинистые – около 4%;
Непучинистые – менее 4%.

Последняя категория считается условной, так как почвы, в которой не содержится воды, практически нет в природе. К таким основаниям можно отнести только гранит и крупнообломочные породы, но в наших условиях такие грунты встречаются крайне редко.

Говоря о том, что такое пучинистый грунт и как его определить, стоит учитывать его состав и УГВ.

Как самостоятельно определить степень пучения грунта

Чтобы «в домашних» условиях определить есть ли на вашем участке пучинистые грунты, то проще всего выкопать шурф (вертикальную выработку) глубиной около 2 м и подождать несколько дней. Если на дне вырытого шурфа не образовалась вода, то необходимо пробурить (для этого используется садовый бур) скважину еще на 1,5 м. Когда в скважине появится вода, при помощи планки замеряется расстояние от уровня грунтовых вод до поверхности.

Для определения типа грунта достаточно произвести визуальный осмотр почвы. На основе этих данных можно сделать примерные выводы о степени расширения земли в холодное время года.

Если грунт слабопучинистый, то УГВ будет находиться ниже расчетной глубины промерзания. Это значение напрямую зависит от типа почвы:

пылеватые пески – 0,5 м;
супеси – не более 1,0 м;
суглинки – 1,5 м;
глина – 2 м.

Если грунт относится к среднепучинистым, то уровень грунтовых вод будет находиться ниже глубины промерзания на:

0,5 м, если преобладают супеси;
1,0 м – суглинки;
1,5 – глина.

Если грунт сильнопучинистый, то УГВ будет ниже на:

0,3 м – если почва в основном состоит из супеси;
0,7 м – суглинка;
1,0 м – глины.

Если глина и суглинки расположены довольно близко к расчетной глубине промерзания почвы – это не самое лучшее основание под фундамент мелкозаглубленного типа. Однако, это не означает, что строить на таких почвах нельзя.

Как решить проблему пучинистых почв

Существует масса способов, которые позволят понизить уровень пучения почвы. Рассмотрим самые распространенные.

Замена грунта

Замена пучинистого грунта считается наиболее трудозатратным и дорогостоящим процессом, так как предполагается полное удаление почвы, находящейся на месте будущей постройки. После этого засыпается новая земля или крупнозернистый песок и гравий, и фундамент укладывается на непучинистую почву.

Утяжеление здания

Чем меньше вес постройки, тем больше вероятность того, что на нее будет оказывать давление земля, разбухающая в холодное время года. Чтобы этого не происходило, рекомендуется возводить более массивные постройки. Однако, это также ведет к серьезным финансовым затратам.

Возведение плитного фундамента

Придать дополнительный вес зданию и предотвратить давление грунта можно установив в качестве основания для дома плитный фундамент. Цельная монолитная плита высотой более 20 см, заглубленная в землю будет подвергаться силам морозного пучения, однако в этом случае она просто равномерно приподнимется зимой и займет исходное положение, когда температура воздуха повысится.

Технически построить плитный фундамент не сложно (трудности могут возникнуть только на этапе армирования), тем не менее, такая основа тоже обойдется недешево.

Установка свайного фундамента

Если вы хотите обойтись малой кровью, то дешевле всего будет установить свайный фундамент. Однако стоит учитывать, что подобные конструкции подходят только для домов небольшого веса (каркасных, сооружений из сип-панелей и так далее).

В качестве фундаментального основания подойдут:

винтовые сваи, которые вкручиваются в почву чуть ниже уровня промерзания;
армированные конструкции (в этом случае необходимо подготовить скважины и установить в них стержни, обмотанные рубероидом и металлическим каркасом).

После установки свай, элементы соединяются при помощи распределяющих нагрузку плит или балок (ростверка), которые укладываются по периметру будущей постройки и утепляются пенопластом или пенополистиролом.

Некоторые строители возводят на пучинистых почвах кирпичные столбчатые конструкции высотой до 60 см и заглубляют их примерно на 15 см, однако такие основания подходят только для беседок, летних кухонь и прочих сооружений, не предназначенных для проживания.

Постоянное отопление дома

Если сравнивать температуру почвы, расположенной под отапливаемым и неотапливаемым домом, то в первом случае она будет выше почти на 20%. Соответственно, если в здании круглогодично будут проживать люди и постройка будет отапливаемой, то сила пучения сведется к минимуму.

Дренаж грунта

Чтобы предотвратить распирание почвы, можно снизить содержание воды в земле. Для этого необходимо соорудить дренажный колодец, который будет находиться на некотором отдалении от постройки. Чтобы построить такую систему необходимо:

Вырыть траншею вокруг дома.
Заложить в нее трубы с небольшими отверстиями по бокам. Чтобы вода от дома отводилась самотеком, необходимо укладывать трубы под небольшим уклоном по направлению к дренажному колодцу. Соответственно, чем ближе к колодцу расположен трубопровод, тем глубже он закладывается.
Обсыпать трубы гравием и покрыть геотекстилем.

Теплоизоляция грунта

Чтобы снизить пучинистость грунта, можно возвести отмостку. Обычно такая конструкция изготавливается по периметру постройки для того, чтобы защищать фундаментальное основание от дождевых вод. Но, если произвести более мощную теплоизоляцию отмостки, можно будет снизить уровень расширения земли в зимний период.

Чтобы изготовить утепленную отмостку, необходимо придерживаться следующих рекомендаций:

Ширина отмостки должны быть на 1-1,5 м больше ширины промерзания грунта.
В качестве основы для отмостки рекомендуется использовать песок, который тщательно трамбуется и проливается водой.
На песок укладывается пенополистирол или любой другой утеплитель слоем около 10 см.
Сверху укладывается гидроизоляция (рубероид).
На гидроизоляционный слой укладывается щебень и все заливается бетоном.
Перед бетонированием рекомендуется выполнить армирование стальной сеткой диаметром 4 мм и размером ячеек 15 х 15 мм.

В заключении

Зная какие грунты преобладают на участке, можно вычислить уровень их пучения, соответственно можно подобрать лучший вариант обустройства фундаментального основания или снизить объем влаги в почве. Некоторые строители дополнительно утепляют фундамент, так как это также позволяет понизить уровень влияния влаги на бетонную основу дома.

Читайте также: