Фундамент на пучинистых грунтах

Плитный, ленточный, столбчатый или свайный фундамент на пучинистых грунтах способен обеспечивать устойчивость кирпичного, блочного или деревянного дома. При выборе основания учитывается глубина промерзания почвы, высота подземных вод, площадь и этажность постройки, нагрузка на фундамент.

Какой грунт называется пучинистым?

Пучинистыми называются влажные, обводненные почвы — глинистые, песчаные, супеси, заторфованные. Если в цифрах, то такая почва при промерзании на глубину одного метра увеличивается в объеме более чем на 1 см. Этот показатель относительной деформации равен 0,01 единиц. Чем выше степень пучинистости, тем сильнее выражена поверхностная деформация грунта и тем надежнее должен быть фундамент для возведения дома.

Пучинистость почвы зависит от ее состава, состояния и способности удерживать влагу:

• Непучинистые — менее 0,01 ед. Это глинистые твердые грунты, песчаные, крупнообломочные с содержанием заполнителя менее 10%, увлажняемые только за счет атмосферных осадков.
• Слабопучинистые — от 0,01 до 0,035 ед. К этой категории относятся глинистые почвы полутвердой консистенции, пески мелкой фракции, крупнообломочные грунты с песчаным пылеватым заполнителем. Такие участки — это, как правило, равнины, пологие склоны с затяжным уклоном.
• Среднепучинистые — от 0,035 до 0,07 ед. В эту группу входят грунты глинистого типа, суглинки и супеси. Такие участки увлажняются частично за счет осадков, частично — подземными водами.
• Сильнопучинистые — более 0,07 ед. Сюда относятся водонасыщенные глинистые, песчаные и заторфованные грунты, расположенные на пониженных равнинах, в заболоченных местах.

Сложности строительства на пучинистых почвах

Нестабильная пучинистая почва способна поднимать не только легкие каркасные дома, но и тяжелые кирпичные постройки. При этом невозможно гарантировать, что весной поднятый дом вернется в первоначальное положение. Если бы постройка изменяла свое положение равномерно, то это не было бы критично, но в реальности все происходит иначе. В результате неравномерного сдвига нарушается геометрия оконных и дверных проемов, на стенах появляются трещины, которые со временем расширяются и углубляются.

Под отапливаемой постройкой почва не будет промерзать, а значит на внутреннюю часть основания с межкомнатными стенами силы вспучивания не действуют. Однако вокруг постройки, за наружными стенами, промерзание есть. Зимой с северной стороны постройки почва чаще всего промерзает сильнее, чем с противоположной — южной. Это также приводит к неравномерному пучению грунта.

Силы вспучивания оказывают действие не только на плоскость основания, но и на вертикальные конструкции. Почва, которая находится вокруг основания, при минусовой температуре примерзает к бетону и при перемещении вверх или вниз утягивает его следом за собой. Исходя из этого силы пучения состоят из:

• нормальной составляющей, которая воздействует на плоскость основания;
• касательной, воздействующей на вертикальные поверхности.

Казалось бы чем больше глубина закладки основания, тем меньше должны действовать на конструкции силы вспучивания. Однако с увеличением глубины фундамента увеличивается и площадь боковой поверхности и, соответственно, суммарно возрастает касательная сила. В зависимости от состава и влажности почвы, сила касательного пучения может достигать 6 тонн на кв.м. Такая нагрузка способна выдавить заглубленное основание, если вес постройки не может нивелировать пучинистость грунта. Поэтому закладка основания ниже уровня промерзания почвы не может гарантировать его прочность и устойчивость.

Больше всего от неравномерного промерзания страдают легкие постройки, «каркасники» и щитовые домики. Дома из бруса представляют собой жесткую конструкцию, устойчивую к воздействию комбинированных нагрузок, но и они могут серьезно пострадать. Тяжелые дома из кирпича, пеноблока и газобетона имеют достаточный вес, чтобы уравновесить выталкивающие воздействия. Под действием большого веса почва уплотняется, что ослабляет выталкивающий эффект.

Как уменьшить пучение

Существует несколько способов, позволяющих строить коттеджи, дачи и бани на участках с проблемным грунтом. Это замена верхнего слоя почвы на пятне застройки, утепление грунта, защита участка от осадков и отвод влаги.

Рассмотрим поочередно все эти способы:

• Замена влажной почвы на более стабильный песчаный грунт выполняется при закладке фундамента. Под основанием устраивают песчаную подушку. Ее высота должна быть не меньше 0,3 м, а размер в плоскости — на 0,2 м больше контура фундамента. Смысл этого мероприятия заключается в уменьшении слоя нестабильного грунта.
• Чтобы защитить фундамент от осадков, талых и паводковых вод, по периметру постройки делают отмостку. Чтобы эта мера работала, отмостку делают шириной 0,9-1,0 м. Отвод воды будет более эффективным если дополнительно сделать водоотводный желоб с уклоном 0,3-0,5 см на погонный метр. Желоб устанавливают на расстоянии 1,5-2 м от фундамента. В конструкции водоотвода желоб можно заменить дренажной трубой.
• Утепление — это еще один способ, который позволяет уменьшить криогенное пучение. Пятно застройки накрывают слоем утеплителя шириной, равной глубине промерзания почвы. Например, если земля на участке промерзает на 0,9 м, то и утеплитель по периметру должен иметь такую же ширину.

Выбор фундамента для грунта, подверженного вспучиванию

Устойчивость, надежность и долговечность коттеджа, дачного домика или бани на нестабильном грунте может обеспечить монолитный ленточный, свайный, плитный или столбчатый фундамент. Какой из них выбрать, рассмотрим подробнее.

Плитный

Плитным фундаментом называется монолитная конструкция, установленная на поверхности грунта. Основу конструкции составляет сварной арматурный каркас, залитый бетоном. Перед заливкой плиты делает выемку грунта. Глубина котлована составляет как минимум 0,4 м. На дно котлована насыпают слой песка, сверху засыпают щебнем.

Фундаменты этого типа отличаются высокой несущей способностью, прочностью и надежностью. При подъеме промерзающего грунта железобетонная плита движется вместе с ним. Это значит, что для постройки на пучинистом грунте нет никаких рисков.

Плюсы плитных фундаментов:

• Хорошая несущая способность. По этому параметру основания плитного типа не имеют себе равных. На таких фундаментах возможно строительство домов любого типа — одноэтажных и двухэтажных, из дерева, пеноблока или кирпича.
• Простой монтаж. Небольшой объем земляных работ и достаточно простая технология возведения позволяют реализовать проект в короткие сроки.
• Долговечность. Срок службы железобетонной фундаментной плиты превышает 100 лет.

Единственным минусом обустройства плитных фундаментов является большой расход строительных материалов и высокая стоимость конструкции.

Ленточный

Мелкозаглубленный ленточный фундамент как нельзя лучше подходит для строительства легких деревянных, каркасных и щитовых домиков на участках с проблемным грунтом. Закладка фундамента выполняется на 0,5 м, из которых 0,3 м это песчаная подушка и дренаж. Высота ленты над уровнем почвы 0,2-0,4 м. Работы проводятся в теплое время года. Исходя из особенностей конструкции, строительство такого основания не требует больших трудозатрат и большого объема бетонных работ.

Плюсы мелкозаглубленного фундамента ленточного типа:

• Равномерное распределение нагрузок. Такое основание позволяет равномерно распределять вес здания, снеговые, ветровые и другие нагрузки на грунтовое основание.
• Несложная технология строительства. Монтаж бетонной армированной ленты можно выполнить своими руками.
• Длительный срок службы. При условии применения качественных материалов и соблюдения технологии строительства, такой фундамент простоит не меньше 80 лет.

Минусом бетонной ленты можно считать длительное созревание бетона после заливки. Нагружать такой фундамент можно не раньше, чем через 3-4 недели после демонтажа опалубки.

Столбчатый

Столбчатым фундаментом называется система опорных столбов, соединенных между собой обвязочным поясом или бетонным ростверком. Опоры заглубляются в грунт на глубину 0,5-0,7 м. Высота надземной части столбов составляет 0,2-0,5 м. Железобетонные столбики устанавливаются под углами здания, в точках примыкания несущих стен и межкомнатных перегородок. Расстояние между опорами не превышает 3 м.

Достоинства фундамента на опорных столбах:

• Доступность. Стоимость строительства такого основания на 35-50% дешевле монолитных ленточных оснований.
• Небольшой объем земляных работ. Для закладки фундамента не нужно рыть траншеи по всему периметру.
• Быстрый монтаж. Небольшой объем работ позволяет ускорить сроки строительства.

Главный недостаток столбчатых фундаментов — отсутствие возможности строительства подвала или технического подполья.

Свайно-винтовой

Фундамент на винтовых сваях — это пространственная конструкция, состоящая из вертикальных опор. За равномерное распределение нагрузок на основание отвечает монолитный ростверк или обвязка из доски, бруса, швеллера, двутавровой балки. Выбор обвязочного пояса зависит от типа, размера и этажности постройки.

Плюсы фундаментов на винтовых сваях:

• Возможность установки опор вручную. Этот факт позволяет строить здания рядом с уже готовыми постройками.
• Отсутствие земляных работ. Сваи с винтовыми лопастями просто ввинчиваются в грунт по размеченным точкам.
• Возможность строительства на участках со сложным рельефом. Винтовые сваи можно использовать для застройки участков со склонами и перепадами по высоте.
• Скорость строительства. На формирования свайного поля для строительства дома уходит один-два дня. Еще столько же потребуется для монтажа обвязочного пояса.

Единственным недостатком свайно-винтовых фундаментов является невозможность строительства на скальных и каменистых грунтах.