Фундамент на пучинистых и глинистых грунтах с высоким уровнем грунтовых вод

Какой фундамент строить на глине

Определимся для начала, какой грунт называется глиной. Глина относится к типу осадочных горных пород, отличается преимущественным содержанием мелких частиц, пластична во влажном состоянии, в сухом – рассыпается. В зависимости от состава, может иметь различный цвет: серый, красный, синий и т.д. Кроме всего прочего, чистая глина встречается достаточно редко. Обычно с глиной соседствует песок, ил, торф и т.п. грунты, что существенно усложняет прогнозирование поведения основания при изменении условий. Под нагрузкой глиняный пласт сжимается, однако до максимального сжатия может пройти немало времени, поэтому осадка дома на таком грунте продолжается в течение нескольких лет.

Критерии выбора

• Цена вопроса. Очевидно, что стоимость возведения разных типов фундаментов отличается. Так, наиболее устойчивой основой при строительстве на глинистой почве считается плитный фундамент, о котором мы писали здесь. Он же в большинстве случаев является и самым дорогим, поэтому ему отдают предпочтение при строительстве внушительных каменных построек. Другим классическим типом фундамента является ленточный, который представляет собой жесткую железобетонную раму. В зависимости от условий строительства, такое основание делают малозаглубленным или заглубленным ниже глубины промерзания грунта (для домов с подвалом). Ленточный фундамент заглубленного типа получается даже дороже, чем плитный. Впрочем, первым двум типам есть альтернатива – столбчатые или свайные фундаменты, заглубляемые ниже ГПГ. Если дом легкий, то данный тип основы является наиболее экономичным из всех вышеприведенных
• Результат геологических изысканий. Пласты глины могут перемежаться другим грунтом, либо и вовсе залегать неравномерно. Поэтому перед строительством фундамента своими руками рекомендуется исследовать толщу грунта путем выкапывания шурфов или бурения скважин на глубину не менее ГПГ. Если грунт сильно различается по составу в отдельных местах площадки, то его заменяют песком и щебнем, либо используют свайный фундамент, подошва которого должна достигать прочного основания (как правило, та же глина, только сильно сжатая)
• Нагрузка. Фундаменты на пучинистых грунтах выбирают также исходя из будущей нагрузки от строящегося дома. Если она велика, и в результате расчета фундамента выяснилось, что требуется значительная площадь подошвы фундамента, то рассматривают вариант заливки армированной плиты. В ином случае делают выбор между свайно-ростверковым фундаментом или ленточным
• Грунтовые воды. Глина является природным гидроизолирующим материалом, но вместе с тем, в толще грунта она всегда остается влажной. А если сюда прибавить еще и низкое залегание грунтовых вод – проблемы очевидны. При высоком УГВ выбирают либо плиту, либо сваи. Предпочтительным все же является первый вариант
• Глубина промерзания грунта. Влияние ГПГ напрямую связано с грунтовыми водами. Чем ближе залегают воды, и больше ГПГ, тем более трудоемким является процесс устройства фундамента
• Рельеф участка. Для минимизации трудозатрат на неровных участках целесообразно возводить свайные опоры
• Проект дома. Планируете строить дом с подвалом – отметаем варианты со столбчатым или свайным фундаментом

Дренаж и утепление фундамента на глине

При строительстве фундамента на глинистой почве в качестве дополнительных мер борьбы с пучинистыми явлениями используют дренаж фундамента (водопонижение), а также его утепление (для уменьшения ГПГ). О том, как проводить подобные работы, мы уже рассказывали в тематических статьях. Так что не отчаивайтесь, если придется строить дом на глине, ведь некоторым и вовсе нужно решать непосильную задачу – возводить фундамент на плывуне!

Недостатки свайно-ростверковых фундаментов на пучинистых грунтах

• Опорная поверхность сваи не способна выдержать большие нагрузки, поэтому такое основание используют для строительства небольших по массе зданий;
• Схема фундамента под дом из бруса

  Ограниченная длина свай часто стает препятствием при строительстве на глинистых и песчаных грунтах с глубоким расположением прочных пород;

• Именно на ростверк идет основная нагрузка от здания, поэтому это конструкция с холодным цоколем. Тут нужно затратить дополнительные средства на утепление пространства под ростверком. Поэтому тут будет удорожание конструкции в целом.

В целом, финансовые и технические расходы на сооружение свайно-ростверковых фундаментов, особенно с монолитными или сборными ростверками, существенно выше, чем на сооружение мелкозаглубленных ленточных конструкций.

Поэтому они и практикуются в небольшом частном строительстве, когда долговечность фундамента не играет большой роли.

Определение уровня грунтовых вод и возможные опасения

Уровень грунтовых вод

Устройство фундамента при высоком уровне грунтовых вод должно отличаться устойчивостью и надежностью. Какова степень угрозы оседания и разрушения постройки, выясняют задолго до начала строительных работ. С этой целью весной или осенью (в то время, когда количество влаги, содержащейся в грунте, достигает максимального уровня) на том месте, где в соответствии с планом строительства будет обустроен подвал, следует выкопать яму глубиной не менее 3 м.

Выройте яму глубиной не менее 3 м

Для получения точных данных потребуется надежно защитить яму от погодных осадков. Спустя несколько недель на дне появится и устоится определенное количество воды. Возможно, дно останется сухим, и тогда фундамент не требует дополнительной защиты.

Если вода находится на расстоянии выше 2 м от поверхности, необходимо не только выполнить расчет глубины, на которой будет сооружен фундамент, но и правильно выбрать конструкцию.

Сваи поднимут уровень дома на безопасную высоту

Среди существующих конструкций фундамента на грунтовых водах высокого уровня особой популярностью и доверием потребителей пользуются свайные сооружения.

Их обустройство поможет обеспечить качественную и надежную защиту основания дома от негативного влияния подземных вод:

• затопление подвальных помещений;
• разрушение бетонных конструкций;
• возникновение и развитие грибка и плесени;
• нарушение целостности самого фундамента при промерзании в холодное время года.

При высоком УГВ стены котлована могут оплыть

Кроме того, высокий УГВ становится причиной оплыва стенок котлована и резкого сокращения несущей способности грунта. Это потребует выполнения дополнительных работ по обустройству эффективной дренажной системы, включающей колодцы и водосборники.

Самым опасным признан процесс вымывания из почвы минералов, что значительно ухудшает прочностные характеристики грунта и приводит к изменению его структуры. Установка фундамента в таких условиях имеет ряд ограничений. Расчет глубины, на которой будет залита опорная конструкция, проводится с учетом качественных особенностей грунта:

• суглинки;
• песчаные;
• глинистые;
• смешанные.

От этого зависит и уровень пучинистости и глубина промерзания почвы. Если глубина промерзания меньше чем УГВ, то при планировании поправку на особенности почвы делать нет необходимости.

Расчет проводится с поправкой на тип почвы и возможное оседание слабых грунтов.

Полученные данные чаще всего заставляют отказаться от возведения ленточной конструкции, так как связанные с этим работы будут весьма трудоемкими и требующими значительных материальных затрат.

Особенности технологии укладки фундаментов на глине

Заглубляемые на мелкую глубину фундаменты чаще всего укладывают своими руками. При этом главное – не ошибиться в приблизительных расчетах, учитывая в первую очередь степень пучения и несущую способность грунта. На основании этих расчетов выбираются габариты фундамента и толщина подушки из песка, щебня, гравия или шлака.

Рекомендуемая глубина закладки ленточного мелкозаглубленного фундамента на глине в условиях нашей страны от 50 до 100 см. Ориентировочные размеры такого фундамента показаны на рис. 2. Надземная часть основания не должна быть больше подземной его части, но может быть меньше ее. Самый распространенный вариант – глубина залегания и высота фундамента над землей 40-50 см.

При устройстве основания сначала копается траншея. На ее дно укладывается и тщательно трамбуется подушка из выбранного защитного материала. Затем ставится опалубка для монолитного или распорки для сборного фундамента, после чего заливается смесь для монолитного или устанавливаются блоки для сборного фундамента. Монолитный ленточный фундамент следует укрепить армировочной металлической сеткой.

Перед утеплением основание следует гидроизолировать. В качестве утеплителя чаще всего используются плиты из пенопласта. Они легки, дешевы, прекрасно удерживают в себе воздух, не позволяя фундаменту промерзать в самые сильные морозы. Другие теплоизоляционные материалы чаще всего обходятся дороже.

Хотя мелкозаглубленный фундамент на глине – не такое дешевое сооружение, самым важным является то, что при качественной работе здание, установленное на нем, сможет прослужить долгие десятилетия.

Пучение грунта и его виды

Пучение Важно: увеличивающий в объеме грунт не может расширяться вниз, поскольку там расположены глубинные, несжимаемые пласты почвы, он поднимается в верх и давит на фундамент, выталкивая его из земли.

• Уровень глубина грунтовых вод;
• Уровень промерзания грунта.

Важно: от уровня промерзания зависит, какой по толщине пласт почвы будет расширяться, от глубины грунтовых вод – сила пучения: если УГГВ высокий, то верхние шары почвы будут постоянно влажными, что приведет к увеличению их пучинистости.

Рис.: Виды воздействия пучения на фундамент

вида пучения

• Вертикальное – действует снизу-вверх, выталкивая опорную часть фундамента. Вертикальное пучение проявляется, если подошва основания расположена в пласте промерзающего грунта, если она заглублена ниже уровня промерзания, вертикальные нагрузки на фундамент не действуют;
• Касательное – выталкивание фундамента происходит в результате трения расширяемой почвы и стенок основания. Такие нагрузки значительно меньше чем вертикальные, однако если здание легкое (каркасный либо деревянный дом) и его вес не может уравновесить выталкивающие силы, проблемы возможны и без активных вертикальных нагрузок.

Важно: деструктивное влияние пучения на фундамент усугубляется тем, что весной, когда содержащийся в почве лед оттаивает, грунт уменьшается в объеме и дом проседает, часто неравномерно, что приводит к  разрушению и деформации ответственных элементов здания. 

Особенности возведения

Рассмотрим более подробно этапы установки мелкозаглубленного основания дома на пучинистом грунте.

Вначале роют котлован глубиной от полуметра до семидесяти сантиметров. Боковые стенки ямы затем устилаются гидроизоляцией: полиэтилен, рубероид или толь подходят оптимально. На дно котлована насыпается подушка из крупнофракционного песка. Сыпучий материал укладывается слоями с уплотнением каждого слоя.

На видео – особенности возведения:

Затем устанавливается опалубка из фанеры или досок, а на нее вновь укладывается гидроизоляционный слой. Внутрь опалубки для придания прочности необходимо поместить арматурные прутья диаметром 1,2 см. Конструкция заливается сверху бетоном, и на еще незастывшую смесь укладывается верхний слой арматуры.

Внимание: при замешивании бетонной смеси для мелкозаглубленного основания специалисты советуют добавлять в нее гидрофобный раствор, который повысит надежность и прочность всей конструкции

Недостатки свайно-ростверковых фундаментов на пучинистых грунтах

• Опорная поверхность сваи не способна выдержать большие нагрузки, поэтому такое основание используют для строительства небольших по массе зданий;
• Схема фундамента под дом из бруса

Ограниченная длина свай часто стает препятствием при строительстве на глинистых и песчаных грунтах с глубоким расположением прочных пород;

Именно на ростверк идет основная нагрузка от здания, поэтому это конструкция с холодным цоколем. Тут нужно затратить дополнительные средства на утепление пространства под ростверком. Поэтому тут будет удорожание конструкции в целом.

В целом, финансовые и технические расходы на сооружение свайно-ростверковых фундаментов, особенно с монолитными или сборными ростверками, существенно выше, чем на сооружение мелкозаглубленных ленточных конструкций.

Поэтому они и практикуются в небольшом частном строительстве, когда долговечность фундамента не играет большой роли.

Что такое пучинистые грунты и чем они опасны

Пучение — это процесс увеличения объема грунта, вызванный расширением замерзшей воды. Пучинистые грунты содержат достаточное количество влаги, чтобы она смогла повлиять на их состояние в зимнее время.

Примечательно, что на территории России большинство участков обладают таким типом грунта, что выдвигает особые требования к технологии строительства.

Наличие влаги делает эти грунты нестабильными в холодное время года. Вода замерзает, расширяется и начинает выдавливать грунт вверх или в стороны наименьшего сопротивления.

При этом, величина нагрузок пропорциональна количеству влаги и в разных точках имеет собственные значения, которые постоянно меняются.

Характеристики глинистого грунта и его виды

Чтобы строение было надежным и долговечным, необходимо определиться в трех направлениях:

• Что можно строить на глинистой почве.
• Какие использовать материалы для строительства.
• Какой лучше фундамент выбрать.

Для ответа на эти вопросы следует ознакомиться с видами глинистых грунтов и их особенностями.

Виды глинистого грунта

В чистом виде грунтовые породы встречаются очень редко, в большинстве случаев в них присутствуют различные примеси. В случае с глинистой почвой в качестве примеси в основном выступает песок. В зависимости от его количества глинистый грунт делится на следующие виды:

• Глина. В такой грунтовой породе чистая глинистая масса составляет больше 30 процентов. Грунт относится к разряду пучинистых почв из-за способности глины удерживать воду. При ее замерзании происходит расширение грунта, что всегда становится причиной разрушения фундамента. Кроме того под воздействием грунтовых вод глина быстро вымывается, это приводит к образованию пустот и проседанию фундамента.
• Суглинки содержат от 10 до 30 процентов чистой глины. Такой грунт также можно назвать ненадежным, так как его поведение меняется под воздействием определенных факторов. Строительство на таком участке возможно лишь при условии укрепления грунта.
• Супесь – грунт с содержанием не более 5 процентов глины. Также является одним из проблемных грунтов, так как меняет свои характеристики под воздействием грунтовых вод. Если возникает необходимость строительства дома на таком участке, то лучше всего использовать свайный фундамент.

При изучении глинистых грунтов следует обратить внимание, что глина может быть красной и голубой. В первом виде содержится большое количество песка, который способствует проведению влаги

Из-за этого грунт может менять свои свойства и разрушаться. Голубая глина более прочная и меньше подвержена разрушениям, так как практически не пропускает влагу. Однако на ее поверхности может наблюдаться большое скопление воды.

Характеристики глины

Также различают ледниковую и аллювиальную глины. Если ледниковые пласты залегают достаточно глубоко, то на них можно без опасений возводить бетонное основание. Аллювиальная или речная глина встречается в низинах и около водоемов, характеризуется высокой пластичностью. На таких участках дома фундамент лучше не возводить, в крайнем случае, можно сделать свайное основание.

Выполнение работ

Технологический процесс строительства следующий: выполняется разметка, роется траншея, устраивается подушка, укладывается труба дренажа (если есть в этом необходимость), делается отмостка с утеплением и гидроизоляция, устанавливается армирующий каркас, заливается бетонный раствор или устанавливаются блоки, выполняется утепление. Ничего сложного здесь нет, и мелкозаглубленный фундамент на пучинистом грунте вы вполне сможете устроить своими руками. Чтобы процесс строительных работ не вызывал сложностей, приведем некоторые рекомендации по проектированию и расчету малозаглубленных фундаментов на пучинистых грунтах.

Подготовительные работы и расчет

Массу его определяют, исходя из геометрических параметров фундаментной основы и плотности раствора. Чтобы найти объем основы, беру длину фундамента, равную периметру здания и длине внутренних стен несущего типа, умножают на ширину и высоту ленту, предварительно переведя значения в метры.

Плотность бетонного раствора зависит от его марки. Из его объема отнимаем потребность в арматуре (объем металла), и у нас получится необходимое количество бетонной смеси. Умножив это значение на показатель плотности бетона, получим его массу.

Переходим к подготовительным работам, для чего размеры фундаментной основы переносятся на участок местности, запланированный под строительство. Контуры размечаются шнуром, натянутым по колышкам.

Следующий этап строительства мелкозаглубленного ленточного фундамента на пучинистых грунтах своими руками – подготовка площадки под застройку. Ее необходимо очистить от мусора, снять верхний слой плодородной земли.

Траншею копают необходимой глубины. Как правило, эта величина составляет о пятидесяти до семидесяти сантиметров, двадцать из которых отводится под устройство песчаной подушки. После этого боковые стены фундаментной траншеи выстилаются материалом для гидроизоляции. Для этого используют толь или специальную пленку.

Слоями насыпается на дно траншеи песок и тщательно трамбуется, пока высота подушки не достигнет двух десятков сантиметров.

Построение опалубки

Лучше всего для этого использовать обрезные доски. Их прочно скрепляют, чтобы опалубочные щиты под давлением бетонной смеси не развалились.

Щиты выставляются вдоль фундаментной траншеи с двух сторон, подпираются брусами. Для придания дополнительной прочности их соединяют перемычками. Высота щитов должна соответствовать значению цокольной части, остающейся над поверхностью земли.

Армирование

Для того, чтобы придать бетонной смеси нужную прочность, в ее основу закладывают арматурный каркас. Для плетения сетки используют стальные прутья сечением 1.2 – 2 см, которые связываются простой проволокой.

Для каждого ряда используют от четырех до шести прутьев. Работа вполне выполнима своими руками, так как сетка вяжется легко. Фундаментная основа с таким каркасом прослужит значительно дольше, так как данный вариант меньше подвергается воздействию температурных перепадов.

Устанавливая в траншее арматурную решетку, рекомендуется использовать пластиковую трубу, из которой нарезаются подставки

Такая мера предосторожности необходима, чтобы острые края металла преждевременно не повредили гидроизоляционный слой

Готовая сетка укладывается аккуратно, конструкция должна получиться единым целым, чтобы образовалась монолитная жесткость

Армированию уделяется особое внимание, так как каркас своей сутью представляет фундаментный скелет

Гидроизоляция

Перед установкой арматурного каркаса устраивается гидроизоляционный слой. Для этого по песчаной подушке раскладывается простой полиэтилен, старый рубероид либо иные битумно-полимерные материалы.

Материал для гидроизоляции укладывается таким образом, чтобы его края выступали за щиты опалубочной конструкции.

Бетонирование

Заключительный этап строительства фундаментной основы – заливка в подготовленную траншею бетонного раствора. Его готовят непосредственно перед началом бетонирования. Для этого потребуются:

• чистый песок;
• цементный материал;
• вода;
• щебенка.

Во время заливания смеси необходимо выполнять вибрирование, используя специальное оснащение или простую палку. Основная цель – удалить пузырьки воздуха, образующие пустотные участки. Такая работа придаст вашему фундаменту дополнительную прочность.

Смесь тщательно трамбуется и выравнивается, чтобы на поверхность фундамента легко выполнялась кладка строительных материалов.

Завершающие этапы работы

После застывания на поверхность ленты устанавливаются гидроизоляция и утеплитель. Верхняя плоскость изолируется тем же способом,что и нижняя — двойным слоем рубероида, скрепленных битумной мастикой.

Боковые поверхности покрывают одним из нескольких типов гидроизоляции — пропиткой, битумной мастикой или оклеечными материалами.

Монтаж теплоизолятора производится с внутренней и внешней стороны ленты.

Используются влагонепроницаемые виды утеплителей:

• Пеноплекс.
• Пенопласт.
• Жидкий пенополистирол.
• Вспененный полиэтилен и т.п.

Установка изоляции должна быть сплошной, без щелей и промежутков. После выполнения этих операций производится засыпка пазух (оптимально — гравелистым песком), затем с внешней стороны заливается отмостка.

Заливка

Заливка бетона — важная процедура, которую необходимо произвести за один раз, без образования холодных швов. В противном случае необходимой прочности у бетонной ленты не удастся достигнуть, что ставит под вопрос возможность эксплуатации фундамента и всего строительства в целом.

Рекомендуется заказать доставку готового бетона или организовать его изготовление на месте так, чтобы никаких перебоев не возникало.

Заливка производится из нескольких точек, равномерно распределенных по длине ленты. Для этого надо изготовить подвижный лоток, присоединенный к выпускному штуцеру миксера или собственной бетономешалки.

Материал подается так, чтобы он равномерно растекался по смежным участкам опалубке, в результате образуя сплошную монолитную бетонную ленту с одинаковыми качествами по всей длине. Это позволит получить максимальную прочность и устойчивость к нагрузкам.

После заливки ленту закрывают полиэтиленовой пленкой и каждые 4 часа поливают водой. Так продолжается в течение 3 дней, после чего поливать следует каждые 8 часов в течение 7 дней. Затем опалубку аккуратно снимают и выдерживают ленту до набора технологической прочности.

Всего выдержка занимает 28 дней.

Любые попытки сократить срок выдержки ленты способны привести к появлению трещин или некачественной кристаллизации бетона, поэтому отнестись к выдержке надо максимально ответственно.

Применение

Пучинистый грунт, как мы уже сказали — самая распространенная причина использования этого типа фундамента. Однако, иногда конструкция (как ленточная, так и столбчатая) может применяться и на обычных непучинистых грунтах.

Мелкозаглубленный фундамент применяется, преимущественно, в частном строительстве, поскольку идеально подходит именно для этого случая. Данный тип фундамента стоит дешевле, нежели заглубленное основание, и в то же время его несущие способности выше, нежели у незаглубленного варианта. К тому же технология возведения данного типа фундамента за долгие годы применения уже отточена буквально до мельчайших нюансов — и неприятные сюрпризы практически исключены. Также будет интересно посмотреть на то, как выглядит монолитный плитный фундамент.

На видео – применение мелкозаглубленного фундамента на пучинистом грунте:

Мелкозаглубленные фундаменты на пучинистых грунтах

Неплохим вариантом на проблемных грунтах является использование мелкозаглубленного фундамента. Особенно популярно такое основание, при возведении небольших и легких построек. Характерная особенность мелкозаглубленного фундамента заключается в том, что по всему периметру постройки необходимо проложить теплоизоляцию. Она снизит риск промерзания почвы и обеспечит долговечность строения. Рекомендуется использовать в этом качестве плиты экструдированного пенополистирола, которые не пропускают влагу и не дают почве замерзать. Поверх утеплителя можно засыпать песок и соорудить бетонную отмостку.

Различают плитный и ленточный мелкозаглубленный бетонный фундамент. Ленточный вариант предполагает рытье неглубокого котлована, в который на песчаную подушку заливается бетонный раствор. Используется армирование металлическими прутками, стальной проволокой или арматурой.

Плитный фундамент является более надежным, но для его строительства потребуется много бетона. Можно самостоятельно залить бетонное основание или положить в вырытый котлован уже готовую плиту. Даже самый пучинистый грунт не нанесет вреда постройке, находящейся на мелкозаглубленной плите плавающего типа.

Мы убедились, что даже на пучинистых почвах возможно сооружать постройки без риска их разрушения. Самое главное — придерживаться существующей технологии, характерной для определенного типа фундамента.