Фундамент на глинистой почве с высоким уровнем грунтовых вод

Фундамент на глинистой почве с высоким уровнем грунтовых вод

Глинистая почва наиболее сложна для обустройства и возведения на ней фундамента. Кроме этого проведение работ на таком грунте сопровождается дополнительными финансовыми затратами, что в некоторых ситуациях делает строительство нецелесообразным. Впрочем, в любой ситуации можно отыскать оптимальное решение, поэтому сегодня речь пойдёт о том, какой фундамент для глинистых грунтов можно выбрать и на что следует обратить внимание.

Разновидности глинистого грунта

Почвы классифицируются по проценту содержания глины. Если ее доля составляет 0,05-0,1, такой грунт называется супесью. Почвы с 10-20% этого компонента квалифицируются как суглинистые. Такой состав уже налагает ограничения, связанные с учетом склонности к пучению. К примеру, столбчатый фундамент на суглинке, особенно не снабженный ростверком, будет ненадежным. Как и у других типов грунтов, на вспучивание его зимой влияет уровень залегания вод. Богатыми глиной считаются почвы, в которых ее больше 30%. Они впитывают много влаги.

На пластичной глине, расположенной в низменности возле водоема, строить дом однозначно не следует. Если иного варианта нет и приходится возводить здание на такой почве, для обустройства основания используют сваи.

Ледниковая глина по своим качествам больше подходит для жилых домов, при условии внимательного соблюдения строительных норм.

Оценка качества грунта

Перед началом составления проекта настоятельно рекомендуется выполнить геологическую разведку для определения качества грунта. Изыскательские работы включают в себя:

• оценку состояния грунта на отдельных горизонтах;
• определение уровня грунтовых вод;
• установление уровня промерзания почвы.

Исследование грунта выполняется посредством бурения шурфов на предполагаемую глубину заложения основания. Решение о том, какой фундамент на глинистой почве для конкретного участка будет наиболее подходящим, следует принимать с учетом полученных результатов.

Комплексную проверку состояния грунтов рекомендуется проводить весной, когда грунтовые воды имеют максимальный уровень. Взяв образцы земли с разных горизонтов, можно получить полное представление о строении почвы и ее влажности.

Глубину промерзания вычисляют с учетом характеристик почвы и максимального показателя низких температур за последние годы.

Плитный фундамент

Другое название такого типа фундамента – «плавающая» плита. Это отличный вариант для глинистых почв, поскольку вес дома равномерно распределен на армированном бетонном основании, и при размытии или подвижке грунта будет происходить смещение всей плиты, а не отдельных ее частей.

Сама по себе бетонная плита имеет небольшое заглубление (в зависимости от веса будущего дома), но она лежит не на глинистом грунте, а на песочно-гравийной подложке.

Под всей площадью основания изымается грунт на глубину, превышающую толщину плиты на 30-40 см. При высоком уровне подземных вод – монтируется дренажная система из труб с уклоном от фундамента. Теперь, основание можно засыпать песком и тщательно утрамбовать или залить «тощим» бетоном. По периметру фундамента монтируется опалубка и ее внутренняя часть застилается гидроизоляционной пленкой или рубероидом. Прутья арматуры связываются в сетку, монтируются в опалубку и заливаются бетонным раствором с наполнителем из мелкого гравия. Заливку выполняют в максимально сжатые сроки, «за один раз». Причем лучше залить один слой на всей площади основания в один день, а в другой закончить, чем заливать всю высоту по частям.

• Устойчивость к просадке и размыванию грунта, а также сейсмическим явлениям.
• Долговечность (до 150 лет).
• В процессе строительства можно изменить первоначальную планировку дома без дополнительных изменений в фундаменте.

• Дорогостоящие материалы и земляные работы.
• Трудоемкость процесса.
• Невозможность построить подвал без проведения дополнительных работ.

Какие грунты представляют опасность

Классификация оснований приведена в ГОСТ 28622-2012. По таблице 1 этого нормативного документа выделяют пять групп почв в зависимости от степени склонности к появлению пучения:

• не склонные к пучению;
• слабо пучинистые;
• средне пучинистые;
• сильно пучинистые;
• чрезмерно пучинистые.

Главным критерием при разделении является относительная деформация образца для испытаний при морозном пучении. Чтобы понять, какие типы грунтов могут вызвать проблемы, рекомендуется ознакомиться с таблицей.

крупнообломочные и скальные с содержанием заполнителя менее 10 %

Важно! Деление грунтов на пучинистые и непучинистые носит условный характер, т.к. при насыщении водой любой грунт будет пучинистым, потому что при замерзании расширяется именно вода, а не сам грунт. Но разные грунты по разному склонны к накоплению и капиллярному подсосу влаги. Например глина способна подтягивать воду вверх до 2-х метров, поэтому при уровне грунтовых вод (УГВ) ниже подошвы фундамента менее чем 2 м, грунт около фундамента может быть очень влажным.

Песок же подтягивает влагу значительно хуже глины (20-30 см) поэтому его часто используют для подушки и обратной засыпки, но тут таится другая опасность. Если делать подушку и обратную подсыпку в глинистом грунте, то при попадании воды в песок она будет скапливаться в нем как в ванной, т.к. глина медленно пропускает влагу. Вода может попасть в песок либо при плохой отмостке и отсутствии ливневки, либо при внезапном поднятии УГВ весной или осенью. Чтобы этого избежать необходимо делать качественную систему водоотведения – ливневку и дренаж.

Перед строительством потребуется провести геологические исследования и определить тип почвы на участке. Для этого работу выполняют способом отрывки шурфов или ручного бурения в условиях возведения фундамента. Признаки грунтов различных типов приведены в ГОСТ «Грунты. Классификация». При этом также определят водонасыщенность грунта.

Пучинистость грунтов совместно с высоким уровнем грунтовых вод диктуют условия по глубине заложения фундамента. Глубина заложения определяется по нормативным документам для каждого отдельного региона. В последней редакции СП «Основания зданий и сооружений» вычисляется по формуле в зависимости от многих показателей.

Совет! Если нет желания разбираться в расчетах, можно воспользоваться СНиП «Строительная климатология и геофизика», в приложении которого есть карты для определения глубина промерзания. Этот документ на данный момент не действует, но для частного строительства можно пользоваться им в качестве рекомендаций.

Проектирование и устройство фундаментов на пучинистом основании выполняется с учетом пункта 6.8 СП «Проектирование и устройство оснований и фундаментов зданий и сооружений». При глинистых или пылеватых грунтах необходимо закладывать подошву ниже глубины промерзания или предусматривать дополнительные мероприятия.

Сооружение столбчатой конструкции

Свайный фундамент на глинистой почве имеет свои преимущества. При установке свай можно войти в твердый слой, не подверженный отрицательному влиянию перепадов температуры и грунтовых вод. Этот вид основания эффективен при близко расположенных подземных водах. Расширения нижней части опор увеличат устойчивость конструкции, ее противодействие выталкивающим усилиям. В качестве столбчатого фундамента могут применяться:

• железобетонные столбы, забиваемые в виде специальных свайных полей. Под капитальные стены, армированные бетонные опоры погружают рядами, под опорные колонны – кустовыми группами, а под отдельные стойки монтируют индивидуальные столбы. Уложенные на сваи ростверки объединяют конструкцию в монолитную основу;
• буронабивные сваи, формируются путем предварительного бурения скважин увеличенного диаметра с интервалом в 2,5 метра. Они располагаются по углам постройки и под капитальными стенами. Основание заполняется песочной щебеночной подушкой, которая бетонируется 10-сантиметровым слоем. В полости опускаются металлические, полимерные или асбоцементные трубы, которые армируются и заполняются бетонным составом;
• Винтовые опоры, основой которых являются прочные стальные трубы. Они легко закручиваются в грунт с помощью простых механических устройств.

Морозное пучение глин

Мерзлотоведение – это раздел инженерной геологии и очень серьезная наука, которая в числе прочего разрабатывает особые методы исследования особенностей промерзших грунтов и способы качественного строительства на этих крайне непростых грунтах.

Влажная глина промерзает довольно сложным образом. Глина замерзает не сразу всем массивом, так как она имеет поры, хотя визуально это и не заметишь. Сначала становится льдом вода в крупных порах и цементирует частицы грунта, в результате чего слабая глина превращается в скальный грунт, который можно разрабатывать только киркой, а то и взрывчаткой. Увеличение объема при замерзании около 9%. Понятно, что весной эта скала превратится в грязь.

Но на замерзании воды в порах грунта дело не заканчивается, поскольку в течении долгой зимы идет процесс постоянного возрастания влажности глины, по причине подсоса грунтовой воды из нижнего горизонта. А если УГВ высокий и эта вода рядом – замерзший грунт может вобрать ее столько, что образует целые прослойки из льда, при этом настолько увеличит свой объем, что легко и просто поднимет дом, вспучит дорожную одежду из асфальтобетона, деформирует железнодорожные полотна и взлетную полосу аэродрома и т. подобное. Десятки сантиметров пучения зимой – явление нередкое.

А весной налицо результат этого явления, получившего название морозного пучения – жидкий растаявший грунт становится грязью, асфальт разрушен, на дороге ямы и выбоины, здания дали просадку, а фундамент пошел трещинами. И ремонт зачастую уже не поможет.

Еще одно «интересное» явление – промерзший водонасыщенный грунт имеет свойство смерзаться с фундаментом, в том числе и со сваей, как и с любой подземной конструкцией. Давление от мерзлого грунта, возникающее при этом, настолько велико, что ломает сваи. На вертикальные поверхности фундаментных стен эти силы действуют по касательной, и разрушая, и выталкивая строения из земли. Одно из эффективных средств предотвратить все это – устроить вертикальную гидроизоляцию фундамента с применением рулонных материалов, это существенно снизит сцепление и заставит мерзлый грунт «скользить» по поверхности, при этом касательные силы пучения будут в значительной степени нивелированы.

Но профессиональные строители и дорожники не просто имеют кучу неприятностей от процесса морозного пучения, а вполне эффективно с ним борются. Способы разные, иногда с применением химии. Но на своем участке лучшим методом борьбы с пучинами является простое средство – осушение. Если удалось отвести воду, устроив эффективную систему дренажа, то пучение или не возникнет, или будет намного слабее.

Но прежде чем бороться, нужно узнать врага в лицо. Чтобы возвести капитальный дом на глинистом грунте, нужны геологические исследования и проектные расчеты. Обращение в проектную организацию в данном случае будет практичным решением, а строительство с соблюдением технологий, и по проекту, выполненному специалистами, избавит от неприятных сюрпризов в дальнейшем.

В случае, когда строится баня, гараж или небольшой дом, выполнить качественный фундамент на глинистой почве возможно самостоятельно, изучив вопрос технически и руководствуясь строительными нормативами.

Фундамент на глине и морозное пучение

Что такое морозное пучение, чем оно опасно? Существует специальная область инженерной геологии, называемая мерзлотоведение, исследующая особенности промерзшей земли и способы предотвращения деформации в этих непростых условиях.

Влажная глинистая почва промерзает долго, неравномерно, образуя невидимые глазу поры. Вода в крупных кавернах превращается в лед, цементируя почвенный слой, становящуюся крепче скальной породы. Замерзая, объем увеличивается на девять процентов. С началом весны «скала» вновь становится грязью.

После замерзания пор вода продолжает подсасываться из нижнего горизонта, постоянно поддерживая влажность. Высокий водный пласт дает много воды, образуя целые ледяные прослойки, которым по силам приподнять дом, вспучить железобетон или деформировать огромные территории. По весне, с началом таяния ледяных сюрпризов, здания, построенные без учета специфики, просаживаются, покрываются сетью трещин, иногда оказываясь неремонтопригодными.

Другой сложностью является способность смерзания водонасыщенного грунта с опорной частью дома. Возникающее давление столь велико, что может сломать опоры как спички. Воздействие идет на вертикальные стены по касательной, в результате чего строение просто поднимается над поверхностью земли. Избегая такого исхода, необходимо продумать, создать гидроизоляцию рулонными материалами. Они снизят сцепление, заставят мерзлоту проскальзывать по поверхности, не нанося вреда.

Для строителей-профессионалов фундамент на глине и борьба с морозным пучением не представляются чем-то из ряда вон сложным. Существуют различные способы, нивелирующие разрушительное воздействие – от использования химических компонентов до дренирования и осушения участка.

При возведении дома на пучинистой почве нужно обязательное предварительное геологическое исследование, чтобы после завершения строительства дом не преподнес после окончания зимнего периода неприятного сюрприза. При самостоятельном строительстве небольших объектов необходимо руководствоваться нормативами возведения сооружений на непростых землях и учитывать высокую коррозионную агрессивность.

Как правильно подобрать фундамент на глине?

Перед тем, как окончательно решить, какой именно тип основания будет стоять на участке с глинистой почвой, стоит учесть:

• водонасыщенность глины. Чем ниже содержание влаги, тем выше степень несущей способности;
• размеренность прохождения глинистых прослоек на разных уровнях. Если под плодородным слоем идет неразбериха почвенного “пирога”, но вашему объекту подойдет только свайная технология. Она не зависит от этих прослоек, а опирается исключительно на твердый несжимаемый грунтовый слой;
• уровень прохождения грунтовых вод. Если они подступают слишком близко к фундаменту, ленточный тип противопоказан, буронабивная технология обречена на фиаско;
• вес планируемого здания. Ведь особенности земли и масса строения – главные факторы, влияющие на подбор основания;
• степень промерзания земли в регионе. В сочетании с повышенным УГВ создаются особо агрессивны условия, с которыми справятся только забивные железобетонные сваи;
• ландшафтные перепады высот. Пригорки и овраги растягивают строительную смету в несколько раз. Если, конечно, не было принято решение строить на сваях. Винтовые или забивные опоры просто закупаются разной длины. После окончания монтажа срезаются по единому горизонту.

Как определить количество глиняных примесей?

• Глина – более 30% в составе грунта.
• Суглинок – 10% от общего состава.
• Супесь – содержание колеблется в пределах 5-10%.

Определяют процентное соотношение примеси в почве сначала «на глазок», слепив обычную «колбаску». Чем она эластичней, тем сложнее вести строительство.

Глубина промерзания земли – второй важный фактор

• Для Москвы она составляет 1,35 м
• Санкт-Петербурга – 1,14 м
• Владимира – 1,44 м
• Вологды – 1,51 м
• Нижнего Новгорода – 1,49 м

При возведении дома на пучинистом участке необходимо недостатки земельного надела превращать в достоинства. Базис дома способен выдержать огромные нагрузки при глубоком залегании грунтовых вод. Создается надежная конструкция, на которой можно даже сэкономить. При небольшом залегании водного пласта лучше сразу останавливать выбор на свайных опорах.

Фундамент на глине, созданный на сваях, не будет дороже ленточного, при этом во много раз качественнее и надежнее. В этом видео есть не только процесс монтажа, но и съемки с предварительных инженерно-геологических изысканий:

Основные повреждения построек происходят при строительстве своими силами.

• Просаживается основание, дом постепенно погружается «под землю».
• Выпучивание дома происходит на влагонасыщенной поверхности при увеличении объема в момент промерзания. Промерзание на метр смещает почву на 15 см.
• Боковые дефекты, приводящие к отрыву верха от низа, часто случаются при чрезмерном заглублении.

Фундамент на глине: делаем правильно

В первую очередь выполняется обратная засыпка, представляющая сформированный песочно-щебневой подушки в траншее. С одной стороны, это увеличивает себестоимость конструкции, а с другой обеспечивает надежный базис.

В российских регионах с холодными и затяжными зимами необходимо сооружать дренажные траншеи, отводящие жидкость. Хорошо зарекомендовали себя на практике свайные основания, выполненные из железобетона или на вкручиваемых опорах.

Дом на опорах – оптимальный выбор фундамента на глине. От размера несущих столбов зависит глубина проникновения до участков твердого грунта. Такое базис не будет размываться или промерзать, позволяя дому стоять крепко и долго. При расчете надо помнить, что каждая опорная точка берет на себя определенную нагрузку, которая в сочетании с глубиной залегания может требовать разные свайные конструкции.

1. Винтовые. Самый недорогой вид. Представляют собой металлические столбы, вкручиваемые в грунт. Срок службы составляет полвека. Надежнее, но и дороже примерно в два раза изделия, имеющие литые наконечники.

2. Забивные. Наиболее оптимальными для фундамента на глине считаются забивные изделия, для установки требуется использование спецтехники. Если винтовая способна выдержать пять тонн, то железобетонная способна удержать уже порядка 60 тонн. В процессе изготовления сваи из железобетона внутрь формы крепится каркас из арматуры, который затем заливается бетоном. После того, как бетон застынет, производится распалубка и «выстаивание» материала до набора проектной прочности. Необходимо избегать нарушений технологии. Достойное качество можно получить, создавая сваи на сертифицированном производстве, ведущемся строго по ГОСТу.

Свая забивается в землю при помощи огромного усилия специального молота копра, поэтому чтобы она не разрушилась, прочность должна соответствовать проектной.

Далее столб должен выдержать нагрузку в десятки тонн. Транспортировка железобетонных изделий сложнее, затратнее и требовательнее. Поэтому стоимость ж/б конструкций может быть дороже предыдущих.

3. Буронабивные. Представляют собой ж/б столбы, создаваемые в процессе строительства на участке. Для их установки бурят отверстия, осушают их и создают в полости песчаную подушку. В образовавшееся отверстие погружают армокаркас, который заливают бетонной смесью. Такой способ подходит только в случае малого заглубления.

Вывод

Фундамент на глине, выполненный винтовыми или железобетонными сваями, долговечен. Стальные бесшовные трубы со стенками определенной толщины (от 4 мм), прошедшими антикоррозийную обработку со всех сторон сделаны с лопастями на концах. За счет этого конструкция легко проходит даже мерзлый грунт, одновременно уширяя основание. Во избежание коррозии металлических поверхностей в существующую полость заливается или засыпается бетон.

Сваи устанавливаются по периметру здания, над ними будут возводиться несущие стены. Если здание массивное, рекомендуется создавать свайное поле, поверх которого крепится ростверк, связывающий всю конструкцию воедино.
Свайный железобетонный фундамент на глине прослужит не менее века, выдерживая большие нагрузки. Из безусловных плюсов можно назвать незначительную стоимость работ, возможность использовать сваи неоднократно, возможность круглогодичного монтажа. Минусами считается невозможность обустроить подвальное помещение, необходимость привлечения спецтехники.

Не стоит бояться начинать стройку на пучинистой земле. Достаточно грамотно создать опорную зону, чтобы избежать множества проблем в дальнейшем. Доказательством тому могут послужить отзывы владельцев подобных участков:

Ленточный фундамент на глинистой почве

Ленточный фундамент часто сооружают на глинистых грунтах. Он отличается повышенной прочностью, однако достаточно дорогой и трудоемкий. Фундаментная основа, выполненная в виде сплошной железобетонной ленты, обеспечивает устойчивость массивных строений и легких каркасных зданий.

Сооружение ленточного фундамента выполняйте по следующему алгоритму:

1. Разметьте строительную площадку согласно проектной документации.
2. Сформируйте траншею с помощью экскаватора или вручную.
3. Соберите каркас опалубки из деревянных щитов или другого материала.
4. Сформируйте подушку из песка и щебня, тщательно утрамбуйте ее.
5. Гидроизолируйте внутреннее пространство траншеи с помощью рубероида.
6. Соберите и разместите внутри опалубки арматурный каркас.
7. Залейте в опалубку с арматурным каркасом раствор бетона.
8. Утрамбуйте бетонный массив с помощью поверхностного или глубинного вибратора.
9. Разровняйте верхнюю плоскость фундаментной ленты.
10. После застывания бетона, уложите гидроизоляционный материал.

С помощью экскаватора или вручную сформируйте траншею

При расположении нижней плоскости ленты ниже уровня водоносных слоев фундамент компенсирует реакцию почвы. Это позволяет создать надежную основу для будущего здания. Для предотвращения деформации и недопущения усадки строения следует выполнять нижнюю подошву ленты на 20% шире верхней части.

Выбор типа фундамента

При строительстве фундамента на глинистой почве, независимо от выбранного типа, необходимо выполнять главное правило: ширина подошвы должна быть больше верхней части конструкции на 25 и более процентов (различные виды фундамента для частного дома). В обязательном порядке обустраивается подушка из песка и гравия (или щебня).

Ответить на вопрос: какой фундамент лучше на глинистой почве — однозначно нельзя. При выборе типа конструкции необходимо принимать во внимание несколько моментов: стоимость, характеристики грунта и глубина залегания грунтовых вод. При определенных обстоятельствах он может быть ленточным, плитным или свайным.

Ленточный фундамент

Ленточный фундамент на глине подойдет для тяжелых построек и легких деревянных строений (для ленточного фундамента своими руками — пошаговая инструкция).

Но если в первом случае обустраивается заглубленная конструкция, подошва которой находится ниже границы промерзания, то во втором предпочтение следует отдать мелкозаглубленному фундаменту: на глинистой почве легкая надземная часть не сможет стать противовесом силам пучения.

Монолитная лента применяется только в том случае, если грунтовые воды находятся ниже линии промерзания грунта. На суглинистых почвах фундамент такого типа можно строить, если геологоразведка подтвердила равномерность залегания пластов по всей строительной площадке.

Только в таком случае неравномерные деформации при пучении грунта не будут угрожать конструкции.

Схема ленточного фундамента на глине.

Плитный фундамент

Плитные фундаменты на глине являются наиболее надежными, но и самыми дорогими (о плюсах и минусах плитного фундамента). Поэтому практикуют их только в случае строительства роскошных особняков.

Другое название такого типа фундамента на глинистой почве – плавающий. При любых подвижках грунта плита движется вместе с ним, сохраняя равномерность нагрузки.

Плита заливается практически на поверхности земли. Но практикуют и заглубленные плиты – в домах с подвалами. В этом случае стены подземной части дома, и плита составляют единую монолитную конструкцию.

Если вам надо построить фундамент на суглинке, лучшего решения, чем монолитная плита, не найти (как сделать плитный фундамент своими руками — пошаговая инструкция). Поскольку подошва такого основания имеет максимальную площадь, даже расчетного сопротивления грунта в 1 кг/см2 достаточно для обеспечения устойчивости строения.

Схема плитного фундамента.

Свайные фундаменты

При помощи свай сооружается фундамент на супесях и прочих видах глинистых грунтов. Под здания большой площади устраиваются свайные поля: под стены опоры устанавливаются в виде рядов, а под колонны – кустами.

При выборе типа фундамента на глинистой почве с высоким уровнем грунтовых вод наиболее правильным решением является строительство дома именно на сваях (что такое обвязка свайно — винтового фундамента). При этом необходимо придерживаться основного правила – опора должна выполняться с уширением книзу.

Хорошо зарекомендовали себя винтовые сваи – конструкции, снабженные винтовыми лопастями в нижней их части (как сделать свайно — винтовой фундамент своими руками). При вкручивании винта сохраняется плотность грунта вокруг опоры – лопасти почву не взрыхляют, а подрезают отдельные пласты. Расчетная глубина установки винта находится ниже водоносного слоя и точки промерзания.

Схема свайно — винтового фундамента на глинистой почве.