Учет степени морозного пучения почвы крайне важен при выборе типа фундамента будущей постройки, ошибки при ее определении приводят к подвижкам и деформации основы. Снизить риски помогает оценка геологического состояния грунта, ее рекомендуют сделать еще до начала проектирования (лучше всего – до закупки участка). Чем выше данная величина, тем жестче требования, выдвигаемые к заглубляемым в землю конструкциям, окончательный вариант и затраты на закладку зависят от материала стен и ряда других факторов, учитываемых в комплексе (УГВ, потребности в подвале, этажности и площади здания).
Определение пучинистости и виды грунтов
Увеличение объема при промерзании свойственно всем типам почвы, степень воздействия на строительные системы напрямую зависит от доли в ней влаги и ее пористости. Численное значение определяется по формуле E=(H-h)/h, где Н представляет собой высоту замерзшего слоя земли, h – то же в обычном состоянии. К пучинистым грунтам относят виды со степенью более 1% (т.е. увеличивающиеся в объеме при промерзании на 1 см на каждый метр глубины). Данная группа включает в себя глины, суглинки, супеси, мелкодисперсионные почвы с большой долей пыли и песка и аналогичные разновидности с пористой структурой.
Отрицательное влияние на заглубленные несущие конструкции проявляется прежде всего в зимнее время и ранней весной. Фундамент на пучинистых грунтах в период промерзания поднимается вверх даже при условии своего значительного веса и резко опускается вниз при оттаивании. Подвижки оказывают влияние как на подошву (вертикальное выталкивающее воздействие), так и на боковые стенки (касательное пучение), и чем неоднороднее слои почвы, тем выше риск перекоса ленты, плиты или столбов. Положение усугубляют осадки: пропитанные влагой пласты становятся тяжелее и деформируют подземные системы, тающий на южной стороне снег изменяет величину весовой нагрузки и также способствует смещению основания.
Современный стандарт проверки устойчивости фундамента выделяет 5 групп с разной степенью пучинистости. Помимо увеличения объема он учитывает точный гранулометрический состав почвы, природную влажность, УГВ и расчетную глубину промерзания. По этой причине делать оценку состояния грунта самому не рекомендуется, это же относится к игнорированию этапа. Значительный процент участков в средней полосе РФ оцениваются как пучинистые (в Московской области – свыше 82 %), меры по снижению отрицательного влияния обязательны.
Разновидности
Среди возможных типов фундаментов выделяют:
- Заложение плиты или ленты ниже глубины промерзания. Этот способ хорошо себя зарекомендовал при строительстве тяжелых кирпичных и ж/б домов с подвалами, единственным его недостаткам являются значительные траты.
- Замену слоя пучиностой почвы сыпучими материалами с высокими несущими способностями и низким водопоглощением, например, гравелистым или крупнофракционным песком.
- Обустройство дренажа по периметру дома. Канавы с трубами стоит сделать на глубине заложения фундамента в полуметре от его стен и с отводом на низкий участок. Такая защита лучше всего работает при строительстве на грунтах со средней и малой пучинистостью.
- Теплоизоляцию несущих систем. В зависимости от степени морозного пучения по периметру дома рекомендуют сделать утепленную отмостку, при низком весе постройки и закладке мелкозаглубленного фундамента целесообразно защищать его боковые грани и подошву плитами уплотненного пенополистирола или напыляемым ППУ. При правильно подобранной толщине конструкции практически не подвержены промерзанию, легкий вес зданий снижает риск смещения в период оттаивания.
- Увеличение ширины монолитной ленты или выполнение его основания в форме трапеции.
Выбор основания и учитываемые нюансы
При ведении строительства на пучинистых грунтах лучше всего подходят следующие типы:
- Столбчатый, с глубиной заложения опор ниже уровня промерзания. Этот вариант считается оптимальным в плане соотношения затрат и надежности, исключение составляют лишь конструкции с тяжелым ж/б ростверком.
- Заглубленный ленточный, выбираемый для тяжелых домов из кирпича или бетона. Преимуществом является возможность обустройства подвала и возведения 2-3 этажных зданий, недостатком – большие траты на бетонирование.
- Плитный или ленточный мелкозаглубленный фундамент с надежным армированием, подходящий для малоэтажных домов из легких стройматериалов.
К важным требованиям технологии заложения столбчатого основания относят обязательное бетонирование и использование надежных изделий при обустройстве опор, углубление скважин ниже линии промерзания на 30-50 см и подтверждение их сечения и числа расчетами. При значительных ожидаемых весовых нагрузках под стены закладывается ж/б ростверк или заливается монолитная плита, выполняющая функции перекрытия. Надежность во многом зависит от равномерности их распределения, при высоком риске смещения низ столбов рекомендуется расширять.
Помимо заливаемого в выкопанные скважины раствора в качестве опор могут использоваться готовые металлические, бетонные и асбестоцементные трубы, также заполняемые раствором или песком (последнее – для винтовых свай). Сборный столбчатый фундамент из мелкоштучных блоков для таких почв не подходит.
Заглубленную ленту советуют делать в крайнем случае – при невозможности отказа от подвала или строительстве 2-3 этажных домов из тяжелых материалов. Такая конструкция должна быть монолитной (что подразумевает значительные траты на арматуру и большой объем бетона с маркой не ниже М200, заливаемый за один заход и уплотняемый с помощью вибраторов), хорошо защищенной от грунтовой влаги и достаточно широкой для выдержки касательного пучения без последствий для стен. При выборе этого варианта принимаются меры по отводу влаги – утепляется отмостка, на глубине его заложения размещаются дренажные трубы.
При возведении малоэтажных легких домов оптимальной является утепленная монолитная лента с глубиной заложения в 50 см. Такой фундамент хорошо переносит вертикальное морозное пучение и касательные воздействия и равномерно распределяет деформации по всему периметру. К учитываемым требованиям технологии его заливки относят непрерывное бетонирование, надежное армирование связанным каркасом, закладку дренажной подушки из щебня и песка толщиной в 20-30 см и утепление подошвы и боковых стен влагонепроницаемыми материалами. В таких домах предусматривается отвод атмосферной влаги через ливневую канализацию и организовывается отмостка шириной не менее 60 см.
При неограниченном бюджете рекомендуется делать мелкозаглубленную плиту, лучше всего – укладываемую на слой пенополистирола. В данном случае требуемый эффект достигается как при заливке единой монолитной системы, так и при заложении готового ЖБИ на подготовленную подушку. Вне зависимости от выбранного варианта (ленты или плиты) мелкозаглубленное основание не оставляют в пучинистых слоях без нагрузки на зиму, при отсутствии возможности возведения стен конструкции надежно утепляют со всех сторон.
