Главная / Ликбез / Типы грунтов и виды фундаментов

Типы грунтов и виды фундаментов


Типы грунтов

Определение типа грунта на месте строительства какого-либо сооружения – один из определяющих критериев, который в обязательном порядке учитывается на стадии проектирования. Знать тип грунта необходимо, потому что этот фактор отражается на основном элементе конструкции – фундаменте.

О том, как определить тип грунта и для чего это нужно делать при проектировании мы подробно расскажем в данном материале.

Почему важно определить тип грунта при выборе фундамента

Фундамент – одна из самых ответственных частей здания или сооружения, воспринимающая нагрузку от его надземных частей на основание. Подошвой фундамента называется нижняя часть фундамента, совмещенная с поверхностью основания. Глубиной заложения фундамента является расстояние от планировочной отметки до подошвы фундамента. Основанием называется толща грунта, воспринимающая нагрузку от сооружения.

Грунты основания могут быть однородными, если они состоят из одного грунта, и неоднородными, если состоят из нескольких типов грунтов.

Основания подразделяются на естественные и искусственные.

Естественными являются грунты природного залегания; если же перед устройством фундамента основание нужно предварительно уплотнять, то оно называется искусственным.

Многим известно,что при изменении своего состояния (перехода из жидкого в твердое при замерзании) вода расширяется, причем создаваемое этим свойством воды давление способно «разрывать» металл. Аналогичным образом вода, содержащаяся в почве, действует на фундамент   . Чем больше воды содержится в грунте, тем больше он «пучится». Отсюда и название такого типа грунта– «пучинистые» почвы.

Этот эффект способен разрушить фундамент, следовательно, и само строение, если при выборе фундамента не брать в расчет тип грунта и глубину его промерзания, характерную для каждой местности. Здесь следует отметить,что глубина промерзания для однотипных грунтов так же может различаться, т.к. зависит от дополнительных факторов (высота над уровнем моря, толщина снежного покрова) и определяется по специальной геологической карте.

Типы грунтов под основание для фундаментов.

Каменные (скальные) грунты

Скальные грунты – это изверженные, осадочные и метаморфические породы, залегающие сплошным или трещиноватым слоем, но несмотря на это обладающие высокой прочностью. Весьма удобный вариант для строительства, т. к. само основание грунта (при отсутствии трещин и разломов) по сути своей и есть фундамент. Данный тип грунта практически не подвержен деформации (влага на него не действует), состоит из камня (гранит, кварц и пр.).

Хрящеватые грунты

Хрящеватые грунты отличаются тем, что помимо обычной земли (смеси песка, глины) в почве пролегают пласты из щебня, мелкого камня и гравия, поэтому такой вид грунта не размывается водой и достаточно надежен.

Для определения такого грунта нужно сделать несколько раскопов почвы на участке. Если после некой глубины (в нескольких отдаленных друг от друга местах) пошел сплошной гравий с мелкими камнями (щебнем и пр.) глубиной от 1м – значит, это хрящеватый грунт. Хрящеватые грунты относятся к слабопромерзаемым грунтам.

Песчаные грунты

Основной отличительной особенностью песчаных грунтов является то, что после снятия верхнего плодородного слоя дальше почва представляет собой сплошной песок.

Если взять горсть слегка влажного грунта и попробовать раскатать его ладонями в «шнур», грунт не будет раскатываться, а просто рассыплется, что характерно для песка.

Данный вид относят к слабопромерзаемым грунтам. Преимущество песчаных грунов при строительстве – быстрая усадка фундамента.

Глинистые грунты

Глинистый грунт обладает высокой степенью сжатия, причем процесс этот процесс постепенный идлительный в сравнении с песчаными грунтами. Несущая способность такого грунта нестабильна, в сухом состоянии он выдерживает значительные нагрузки, а в пластичном (сжиженном) -наоборот.

Если взять горсть слегка влажного грунта и помять его, то пластичность грунта будет сродни пластилину.

Глинистый грунт сжимается от нагрузки, размывается  под воздействием сточных и грунтовых вод,  при замерзании сильно и неравномерно пучится, глубина его промерзания довольно значительна (от 1,5 м). Поэтому для обустройства фундамента требуется его закладка ниже глубины промерзания такого грунта.

Супеси и суглинки

Данные типы представляют собой нечто среднее между песчаными и глинистыми грунтами и имеют характерные им свойства в зависимости от преобладания частиц песка или глины.

Если при раскатывании в ладонях слегка влажного грунта образуется «шнур» – значит, это супесь (т.е. по характеристикам ближе к песчаным), если разламывается – легкий суглинок (среднее между песчаным и глинистым грунтами), если образуются трещины – тяжелый суглинок (ближе к глинистым грунтам).

Суглинкам и супесям характерно разжижение, диапазон глубины промерзания составляет 0,8-1,5м.

Торфяные грунты

Торфяники- достаточно распространенный тип почвы, но следует отметить, что они практически непригодны в качестве естественного основания. Строительство на таких почвах предполагает значительные затраты на качественное возведение фундамента. Основной особенностью торфяных грунтов является то, что из-за высокого содержания органических веществ им свойственно неравномерное сжатие. Торфяные грунты легко насыщаются влагой, сильно вспучиваются. Для них характерен высокий уровень залегания грунтовых вод.

Торфяники образуются на месте высохших болот, в низинах. Грунт черно-коричневый, с повышенной влажностью.

Плывуны

Плывун – тип грунта, который при насыщении влагой очень сильно разжижается,соответственно, ему свойственна высокая подвижность. Плывуны относят к разновидности супесей и прочих мелкозернистых грунтов, они являются малопригодными в качестве основания фундамента. Такие почвы требуют значительной и связанной с высокими затратами подготовки при возведении на них фундамента (замена слоя грунта, армирование, трамбовка).

Из вышеописанного следует, что строительство на торфяниках, плывунах, а также глинистых почвах- мероприятие весьма затратное и по возможности не следует выбирать такие участки.

Далее мы предлагаем ознакомиться с выбором типа фундамента и технологией его возведения, а также предложим решения по строительству фундаментов в зависимости от типа грунта и характеристик возводимого здания.

Виды фундаментов

Фундамент — важная часть деревянных домов и бань из бруса, служащая для передачи нагрузок на грунт. Выбор типа фундамента определяется гидрогеологическими условиями грунта на строительной площадке, конструктивными особенностями возводимого здания или сооружения, а также величиной нагрузки, передаваемой на основание.

В зависимости от размера дома, толщины бруса и типа почвы он может быть столбчатым или свайным, ленточным или плитным. Например, при небольших размерах дома вполне достаточно воздвигнуть опорно-столбчатый фундамент, а для более крупных строений — ленточный. На пересеченной местности, а также на подвижных почвах целесообразно обустройство фундамента на винтовых сваях.

Прежде чем приступать к выбору типа фундамента, необходимо выполнить разметку участка под строительство, определить тип грунта, уровень грунтовых вод и глубину промерзания. От почвенных условий участка зависит глубина заложения фундамента. Например, для сухих грунтов эта величина должна быть не менее 0,5 м, а для мокрых мелкопесчаных и глинистых — не менее глубины промерзания грунта.

Обустройство большинства типов фундаментов под деревянный дом или баню из бруса обычно включает в себя целый комплекс работ: подготовительные, земляные, каменные работы, установка бетонных конструкций, монтаж бетонных и легких ограждающих конструкций. Исключение из этого перечня составляют фундаменты на винтовых сваях.

Важным фактором при выборе типа фундамента имеет предполагаемое время, на которое возводится строение. Например, срок службы ленточных бетонных и бутовых фундаментов на цементном растворе составляет 150 лет, бутовых или бетонных столбов — 30–50 лет.

Опорно-столбчатый фундамент получил весьма широкое распространение за свои достоинства — простоту в обустройствеи дешевизну. Данный тип фундамента по расходу материалов и трудозатратам в 1,5–2 раза экономичнее ленточных. Его устраивают после срезки растительного слоя почвы на глубину до полуметра и подготовки песчаной подушки толщиной не менее 0,2 м.

Столбы могут быть выполнены из различных материалов: кирпича, камня, дерева, бетона и железобетона. Чем прочнее материал, тем меньшими будут размеры фундаментного столба. Расстояние между столбами обычно делают 2-3 метра, в зависимости от сечения бруса нижнего венца (ростверка). Если обвязочный брус имеет сечение, к примеру, 100×100 см, расстояние между столбами должно быть меньшим, при более толстом брусе (например, 200×200 см) столбы можно ставить чуть реже.

Фундаментные столбы ставятся в углы будущего дома, в местах схода стен, а также в других местах, где требуется дополнительная поддержка. В зависимости от предполагаемой нагрузки расстановка столбов различается: по одному ставится под каждую опору, целым рядом – для длинной стены, «кустами» — применительно для колонн. При расстояниях между столбчатыми фундаментами больше 2,5–3 м по верху укладываются более мощные рандбалки (железобетонные, металлические).

Для утепления подпольного пространства и защиты его от попадания снега, влаги и пыли цокольную часть между фундаментными столбами заполняют конструкциями, в просторечье называемыми забирка. Забирка выполняется из различных атмосферостойких материалов, в огромных вариациях представленных на строительном рынке. При выборе материалов для забирки необходимо стремиться к тому, чтобы поверхность цоколя по всему периметру дома была однородной и по форме, и по фактуре.

Забирка заглубляется в грунт на 200 – 300мм. Если грунт пучинистый, то под забиркой желательно обустроить песчаную подушку толщиной 150–200мм. В забирке со всех сторон дома предусматриваются вентиляционные отверстия, чтобы обеспечить продых под домом.

 Свайные фундаменты

В слабых сжимаемых грунтах, а также в тех случаях, когда достигнуть естественного основания невозможно из-за большой глубины его залегания, применяют свайные фундаменты.

Основной элемент свайного фундамента— свая, изготавливаемая из разных материалов. Сваи делятся на забивные, набивные и винтовые. Первые забивают в грунт уже в готовом виде, вторые изготавливают прямо на месте строительства. Для этого в подготовленные ямки ставят металлические или асбестоцементные трубы, которые впоследствии заполняются арматурой и бетоном. В дачном строительстве обычно применяются асбестоцементные трубы диаметром 150 мм — их вставляют в отверстие в земле, сделанное буром. Недостаток такого фундамента весьма очевиден: каждый столбик имеет некоторую подвижность, что впоследствии может сказаться при эксплуатации дома. Но этот недостаток устраним, для этого сваи жестко связываются друг с другом в надземной части железобетонной лентой — ростверком. Его сечение бывает от 300×150 до 700×500 мм, расстояния между столбами — не более 3 м. Ростверк приподнимается над грунтом минимум на 50 мм, а пространство под ним засыпается песком, гравием или керамзитом. Свайно-ростверковые фундаменты хорошо зарекомендовали себя на слабонесущих и рыхлых грунтах (например, торфяниках), сваи в этом случае необходимо заглубить так, чтобы они достигли твердого слоя грунта.

Третий тип свайных фундаментов – фундамент на винтовых сваях– не требует гидрогеологических исследований местности, он может быть выполнен в труднодоступных местах практически на любом участке с любым типом грунта (кроме каменных). Этот фундамент экономичен, не требует усадки, работы по его устройству выполняются в течение нескольких дней и дорогостоящая аренда строительной техники при этом не нужна.

Винтовая свая представляет собой стальную трубу, нижняя часть которой оснащена режущими лопастями определенной формы. Лопасть служит для распределения усилия от строения на большую площадь грунта и препятствует вырыванию сваи силами морозного пучения. Во время завинчивания сваи лопасти преобразовывают вращательный момент в поступательное усилие, благодаря чему свая вкручивается в грунт на необходимую глубину.

В процессе завинчивания можно добиться однородной несущей способности для всего фундамента даже при разнородных грунтах на участке (сваи завинчиваются на различную глубину в зависимости от грунта), а также при залегании в верхних слоях торфа или других просадочных грунтах (сваю наращивают до необходимой длины и завинчивают до тех пор, пока она не пройдет этот слой).

После установки фундамента на винтовых сваях можно сразу же укладывать обвязку и приступать к возведению дома. Винтовые сваи незаменимы при расположении дома на склонах, разноуровневых участках, при присоединении к дому различных пристроек. К тому же свайно-винтовой фундамент обеспечивает хорошую вентиляцию под домом, чем препятствует гниению древесины и он гораздо более ремонтопригоден, чем ленточный или плитный.

Ленточные фундаменты — это железобетонные конструкции, в виде непрерывных стен или железобетонных перекрестных балок. Они имеют одинаковую по всему периметру форму поперечного сечения (прямоугольник) и под внешними, и под внутренними несущими стенами строения. В пучинистых грунтах заглубленные ниже точки промерзания ленточные фундаменты сооружаются только под тяжелыми зданиями и сооружениями. Легкие брусовые дома чаще всего возводятся на мелкозаглубленных ленточных фундаментах (их нижняя опорная плоскость располагается на глубине 400–700 мм).

Ширина ленточных фундаментов под наружные стены (несущие и выступающие за их периметр (под крыльцом, верандой и т.д.)) должна быть не меньше ширины стены. Оптимальной является ширина ленточного фундамента, на 5 см превышающая толщину оштукатуренной стены.

Для закладки ленточных фундаментов выкапывают траншею глубиной около 900 мм и на 300 мм засыпают песком. Получившуюся песчаную подушку тщательно трамбуют и проливают водой. Затем изготовляют армированную бетонную ленту сечением 600×400 мм, а после застывания бетона сверху выкладывают более узкую ленту из пескоцементных блоков. Ленточные фундаменты можно сооружать как в летний, так и в зимний период, если в бетон и раствор для кладки добавлены специальные морозостойкие присадки. Такие фундаменты довольно дешевы и надежны, потому что представляют собой жесткую горизонтальную раму, распределяющую неравномерные нагрузки от деформации основания здания.

Плитный фундамент — наиболее надежная и при этом самая дорогая основа под дом. Он представляет собой железобетонную плиту толщиной не менее 25 см, на которую опирается здание. Такой тип фундамента наилучшим образом подходит для пучинистой почвы с высоким уровнем грунтовых вод, поскольку плита не боится их вертикальных и горизонтальных перемещений. Плитные фундаменты нивелируют все вертикальные и горизонтальные перемещения грунта, за что получили еще одно название: плавающие.

Устройство плитного фундамента связано со значительным расходом материалов (бетона и металла). Поэтому его целесообразно выполнять при возведении небольших и компактных домов или других построек, когда нет необходимости в высоком цоколе, и сама плита используется в качестве пола (например, гаражи, бани и т. п.) Для домов более высокого класса чаще устраивают фундаменты в виде ребристых плит или армированных перекрестных лент.

Для обустройства плитного фундамента сперва роют котлован, затем его утрамбовывают и делают на дне подушку из слоя песка и слоя гравия. Сверху на них производится укладка гидроизоляции, поверх которой заливается тонкий слой бетона. Далее укладываются арматура и в котлован закачивается бетонный раствор. После затвердения раствора на сооруженной плите устраивается ленточный монолитный фундамент под несущие стены дома.

Для уменьшения расходов на материалы и трудозатраты, а также для того, чтобы можно было выполнять фундаменты глубиной заложения 40–50 см даже в условиях очень сурового климата, применяют незаглубленные фундаментные плиты. Чтобы уберечь такие фундаменты от промерзания, их необходимо утеплять. Теплоизоляция укладывается после гидроизоляции в самых ответственных местах — практически по всему периметру дома.

Подведя итоги, можно сказать, что из вышеперечисленных наиболее оптимальным по соотношению «цена – качество – долговечность – простота и скорость возведения» является фундамент на винтовых сваях. Тем не менее, на что бы вы не сделали ставку, какой бы фундамент не выбрали, ваш дом из бруса должен стоять, а не «плавать», а двери в нем открываться и закрываться в любое время года.