Фундамент на глине при строительстве вызывает немало сложностей, особенно при близком расположении грунтовых вод. Глины, насыщенные водой – рекордсмены по силе морозного пучения. На фундаменты и все другие подземные строения на глине эти силы влияют, вызывая серьезные деформации, трещины, провалы и разрушения. Конечно, большей частью в тех случаях, когда фундамент на глине спроектирован с ошибками и без учета влияния грунтов основания.
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.
Определение характеристик грунта
Сначала нужно определиться с некоторыми характеристиками грунтов вашего участка:
- Содержанием глинистых частиц в почве
- Влажностью грунта
- Глубиной промерзания грунтов (ГПГ) для данного района
- Уровнем грунтовой воды (УГВ)
О том, как визуально определить состав грунта, многих людей учить не надо, все, кто имеет дело с землей, прекрасно разбираются, что же за грунт у них под ногами.
Если взять в руку комок влажного грунта, размять и попробовать скатать его колбаской или сделать «шнур», то песок – просто рассыплется, суглинок или «жирная» супесь сначала скатается колбаской, но быстренько потрескается и развалится на кусочки. Но если в ладони скаталась целая и эластичная «колбаса» - ясно, что перед вами глина. То есть - вы имеете грунтовое основание для строительства особой сложности.
Влажность тоже можно оценить без лабораторных методов, хотя и не в точных процентах. Если оставить комок глинистого грунта на воздухе, и он будет сохнуть часами – значит, глина влажная. Именно такая глина способна дать сильные сезонные пучения и подвижки.
Уровень грунтовой воды участка определяется, если есть колодец. Если нет – можно определить при бурении скважины или шурфа. Информацию можно получить и от соседей, ведь при строительстве часто копают колодцы и бурят скважины.
Глубина промерзания грунта
Глубина промерзания грунта – являются справочными данными, они есть в строительных нормативах, с классификацией по районам строительства.
Таблица с нормативной глубиной промерзания
| Город | Нормативная глубина промерзания суглинки, глины | Нормативная глубина промерзания пылеватые и мелкие пески | Нормативная глубина промерзания крупных и средних песков | Нормативная глубина промерзания крупно-обломочных грунтов |
| Москва | 1,35 | 1,64 | 1,76 | 2,00 |
| Дмитров | 1,38 | 1,68 | 1,80 | 2,04 |
| Кашира | 1,40 | 1,70 | 1,83 | 2,07 |
| Владимир | 1,44 | 1,75 | 1,87 | 2,12 |
| Тверь | 1,37 | 1,67 | 1,79 | 2,03 |
| Калуга | 1,34 | 1,63 | 1,75 | 1,98 |
| Тула | 1,34 | 1,63 | 1,75 | 1,98 |
| Рязань | 1,41 | 1,72 | 1,84 | 2,09 |
| Ярославль | 1,38 | 1,80 | 1,93 | 2,19 |
| Вологда | 1,50 | 1,82 | 1,95 | 2,21 |
| Нижний Новгород | 1,49 | 1,81 | 1,94 | 2,20 |
| Санкт-Петербург | 1,16 | 1,41 | 1,51 | 1,71 |
| Новгород | 1,22 | 1,49 | 1,60 | 1,82 |
Выбор типа фундамента на глине
Выбор вида фундамента на глине зависит как от глубины промерзания, так и от высоты прохождения подземных вод.
Мелкозаглубленный ленточный фундамент на глине
Если УГВ намного ниже глубины промерзания, то возможен выбор для небольшого строения МЗЛФ – мелкозаглубленной монолитной ленты. При этом есть несколько особенностей:
- Сечение ленты нужно принять в виде трапеции, опирающейся на широкое основание, или сделать Т-образное уширение подошвы ленты. Эти меры приведут к увеличению площади подошвы фундамента, и как следствие – к снижению удельного усилия на фундамент от грунта.
- Под фундамент необходима подушка – не менее 40 см крупного песка, уплотненного послойно, слоями до 10 см. подушка может быть выполнена из щебня или пескогравийной смеси. Главное – это основание будет дренирующим, то есть отведет от фундамента воду. Еще одна функция подушки – она является амортизатором.
- Наружная вертикальная гидроизоляция фундамента обязательна, и выполнять ее нужно, используя рулонные гидроизоляционные материалы высокой прочности. Создав скользящую поверхность, гидроизоляция ослабит сцепление мерзлого грунта с фундаментными стенами, не позволит глине налипать на фундамент. В результате увеличившая свой объем замерзшая глина будет сдвигаться своей массой отдельно от стены фундамента, не вызывая его сдвиг, поднятие и разрушение. Утеплить фундамент – также мера рациональная. Конечно, если строится подвал с отоплением, утепление делают в любом случае.
- Отмостка вокруг постройки, имеющая в составе «пирога» утепляющий слой, значительно снижает действие сил морозного пучения на фундамент.
Монолитная плавающая плита на глине
Второй случай - когда грунтовые воды проходят близко к поверхности, сложнее. В этом случае возможен выбор основания в виде армированной монолитной плавающей плиты.
Этот фундамент снимет проблему влияния пучений и сезонных подвижек на здание, так как по своей конструкции рассчитан не на борьбу с грунтом основания, а на движение вместе с ним, как лодка по поверхности воды. Поэтому данное основание и называют «плавающим». Один серьезный минус – этот фундамент самый затратный.
Свайный фундамент с уширением на глине
Другой возможный вид фундамента – свайный с уширением. Буронабивные сваи заглубляют на значительную глубину, ниже промерзания грунта, и кроме того, выполняют их не постоянного сечения, а с «пяткой». Уширение на конце сваи не позволяет силам морозного пучения вытолкнуть ее из-под земли. Одна из технологий устройства свай с уширением – технология ТИСЭ применяется многими частными строителями.
Свайно-винтовой фундамент также заслужил уважение частных строителей. Технология устройства надежного основания при сравнительно небольших материальных затратах и времени становится все более популярной. Сваи, изготовленные из стальных бесшовных труб с определенной толщиной стенки, прошедшие антикоррозионную обработку и внутри, и снаружи трубы, имеют винтовые лопасти на концах. Эти лопасти позволяют не только забурить сваю в грунт, даже мерзлый, но и выполняют задачу уширения основания сваи. Внутренние полости винтовых свай для предотвращения коррозии металла заполняют бетоном.
Одной из эффективных мер борьбы с пучением остается водоотвод и водопонижение на участке – то есть устройство дренажной системы.
