Как правило, слабым звеном в основании дома является грунт, на который опирается фундамент. Конструкция и размеры фундамента зависят прежде всего от свойств грунта, залегающего под фундаментом.
При взаимодействии фундамента с грунтом решаются две основные задачи:
- Передача и распределение давления от веса здания на грунт должны быть выполнены так, чтобы нагрузка на грунт не превышала допустимую для грунта величину. Площадь опирания фундамента на грунт должна определенным образом соответствовать несущей способности грунта.
- Необходимо обеспечить снижение воздействия на здание сил морозного пучения грунта до допустимого уровня.
Несущая способность грунта
При выборе конструкции фундамента производится проверка соответствия несущей способности грунта конструкции фундамента. Предельно-допустимое сопротивление грунта основания должно быть выше нагрузки на него от веса здания.
На способность грунтов «держать» фундамент оказывают влияние целый ряд факторов, но основными являются следующие:
- Тип и состав грунта;
- Его плотность и пористость;
- Сезонная влажность грунта основания;
- Уровень подземных вод;
Какие бывают грунты в основании фундамента?
Грунты делятся на песчаные и глинистые.
В свою очередь, песчаные грунты по зерновому (гранулометрическому) составу подразделяются на гравелистые, крупные, средней крупности, мелкие и пылеватые. Песок сыпучий, так как имеет малое сцепление между частицами. Несущая способность песка в основном обусловлена наличием трения между частицами. Несущая способность песчаного грунта увеличивается с ростом крупности песка и плотности песчаного грунта. По этому показателю выделяются три группы песка: плотные, средней плотности и рыхлые.
Среди глинистых грунтов существуют разновидности: собственно глины, суглинки и супеси. В указанной последовательности, в составе грунтов уменьшается содержание глинистых, пылеватых частиц и увеличивается количество песчаных частиц.
Глинистые грунты характеризуются числом пластичности — Jp>0,01.
Прочность глинистых грунтов обусловлена в основном наличием сил сцепления между частицами таких грунтов. Чем больше глинистых частиц в грунте и плотность грунта, тем больше силы сцепления и несущая способность грунта. Но, в глинистых грунтах силы сцепления между частицами уменьшаются с увеличением влажности грунта. Его влажностное состояние обуславливает консистенцию грунта. При прочих равных условиях с ростом консистенции (влажности) прочность грунтов убывает.
По консистенции глины и суглинки подразделяются на твердые, полутвердые, тугопластичные, мягкопластичные, текучепластичные и текучие.
Супеси подразделяются на твердые, пластичные и текучие.
Для определения несущей способности грунта проводят лабораторные испытания образцов, отобранных на площадке строительства, и определяют физические характеристики грунта — вид и гранулометрический состав грунта, плотность, коэффициенты пористости, показатели текучести и пластичности.
Влияние влажности грунтов на их несущие свойства
Очень большую роль играет содержание воды в грунте. Способность грунтов удерживать влагу зависит от типа и разновидности грунта, его плотности или пористости. Влажность грунта меняется по сезонам в течение года.
Некоторые типы грунтов в условиях повышенной влажности становятся очень сложным вариантом в качестве основания. Например, пылеватые пески и супеси, могут содержать в большом количестве очень мелкие глинистые частицы. Вследствие наличия этих мелких частиц такие грунты активно вбирают и слабо отдают воду. Насыщенные водой, эти мелкие частицы начинают играть роль смазывающего вещества между крупными частицами грунта. Уже при небольшом движении жидкости в пласте они переходят в плывунное состояние и легко перемещаются с водой. Фундамент может начать «тонуть» в таком грунте или «уплывать» — смещаться в сторону.
Любой грунт при увлажнении проседает и уплотняется.
В процессе своего существования грунт, расположенный ниже глубины промерзания, уплотняется до состояния «дальше некуда». Ничто не меняет это состояние в течение многих и многих десятков и сотен лет.
В то же время грунт, находящийся выше глубины промерзания, постоянно насыщается влагой и при сезонном промораживании увеличивается в объеме. Влага, находящаяся в порах, увеличивает объем этих пор на 10%.
Таким образом, скелет грунта, находящегося выше границы промерзания, ежегодно «встряхивается», становясь более пористым.
Например, глинистый грунт, находящийся ниже глубины промерзания, обладает минимальной пористостью и максимальной прочностью, а вот тот же грунт, находящийся выше точки промерзания, который и служит основанием для мелкозаглубленных фундаментов, обладает крайне высокой пористостью.
С высокой долей вероятности, супеси и глинистые грунты для мелкозаглублённого фундамента можно считать рыхлыми.
Надо ли проводить испытания грунта в основании фундамента?
Часто спрашивают: «Зачем проводить испытания грунта? Достаточно запроектировать фундамент для грунта с наихудшей несущей способностью».
Действительно, многие проектные организации предлагают готовые проекты домов с плитным фундаментом, расчитанным на наихудшие грунтовые условия строительства. Но, из опыта проектирования и строительства известно, что чем большая информация имеется по грунтовым условиям застраиваемой площадки, тем меньшие затраты требуются на устройство фундаментов.
Выгоднее произвести незначительные затраты на испытания грунтов, отобранных застройщиком из шурфов, и подобрать фундамент по конкретным данным, чем без всяких обоснований использовать мощный, но дорогой, фундамент.
Особенно ощутима эта выгода при строительстве двух- и трёхэтажных зданий со стенами из кирпича и бетона с железобетонными перекрытиями.
Для более легких зданий можно выбрать фундамент, основываясь на ориентировочных данных о грунте, собранных самим застройщиком.
Улучшение грунта в основании фундамента
При проектировании фундамента обязательно следует рассмотреть возможность улучшения пригодности грунта для опирания на него фундамента. Часто бывает выгодно укрепить грунт, что позволит сделать простой и надежный фундамент.
При слабых и пучинистых грунтах имеет смысл сосредоточиться прежде всего на улучшении характеристик грунта основания, а уже потом на расчёте толщины-ширины ленты фундамента и её армировании.
Вот краткий перечень мероприятий, которыми можно добиться улучшения характеристик грунта основания.
На слабых грунтах:
- Устройство подушек из крупных песков и щебня. Иногда имеет смысл полностью заменить в пределах основания слабый слой насыпным непучинистым грунтом с лучшими характеристиками.
- Уплотнение грунта (трамбовка) при необходимости.
Устраиваемые под фундаментами песчаные подушки выполняют три функции:
1. Повышают несущую способность основания, что позволяет уменьшить ширину фундамента и, как следствие расход бетона на его устройство;
2. Заменяют часть пучинистого грунта на непучинистый, что приводит к уменьшению деформаций пучения основания;
3. Уменьшают переувлажнение грунта при его оттаивании в весенний период, которое оказывает большое влияние на осадки фундаментов;
Толщина подушки должна обеспечивать необходимую несущую способность подстилающего ее слабого грунта, а также ограничить абсолютные и относительные деформации пучения до допустимых пределов, регламентированных нормами.
О влиянии морозного пучения грунтов на фундамент читайте в статье:
Следующая статья:
Предыдущая статья:
