Фундамент при слабом грунте

1. Слабые грунты как основания зданий и сооружений

Слабыми принято называть молодые (в геологическом понимании) наносы различного состава и генезиса, которые не получили в естественных условиях достаточного уплотнения. Понятие слабый грунт в современной технической литературе трактуется довольно широко. По условиям образования и залегания эти грунты можно разбить на три группы: морские и озерные отложения образующие слоистые толщи (пески, супеси, суглинки, глины, органогенные и минеральные илы); покровные отложения, залегающие на плоских участках, на склонах и под склонами (торфяники, глинистый элювий коренных пород, размоченный лёсс, делювиальные отложения склонов, пролювий конусов выноса); техногенные отложения, залегающие в форме бугров, терриконов или во впадинах рельефа, в оврагах, карьерах в форме карманов (городская свалка, культурные слои старых городов, отвалы промышленных отходов, накопления хвостохранилищ и т.п.).

Слабые грунты особенно широко распространены в районах северо-запада СССР, в недавнем геологическом прошлом освободившихся от ледникового покрова последнего континентального оледенения, в условиях избыточного увлажнения и затрудненного стока подземных и поверхностных вод. Эти грунты образуют залежи на дне и по берегам морей и озер, в поймах и дельтах рек, на заболоченных водоразделах. Суммарная мощность толщ слабых грунтов сравнительно невелика, обычно не более 20—30 м; в ряде районов она достигает 50 м. Слабые грунты обычно водонасыщены, имеют весьма высокую влажность ( ω > ω_L ),большую пористость и весьма большую сжимаемость; они чувствительны к воздействию вибрации и других факторов, связанных со строительным производством.

На территории многих городов северо-запада СССР, в частности Ленинграда, слабые грунты распространены почти повсеместно. Здания и сооружения, построенные в этих городах еще в дореволюционное время на ленточных фундаментах из бутового камня, а также на коротких деревянных сваях, получили осадки порядка десятков сантиметров. Развитие осадки продолжалось в течение многих лет после завершения строительства и обычно приводило к повреждениям кладки стен.

В условиях слабых грунтов современные крупнопанельные каркасные и кирпичные дома возводят на сваях, которые погружают в плотный подстилающий грунт. Длина таких свай обычно составляет 9—15 м, а под некоторыми зданиями — 32 м [28]. Однако и длинные сваи по ряду причин не гарантируют от возможного развития неравномерных осадок [32].

2. Устройство фундаментов в условиях существующей застройки на слабых глинистых грунтах

Слабые глинистые грунты — глины, суглинки, супеси, имеют высокую влажность ( ω > 0,5), большую пористость ( е > 1), модуль деформации примерно 1 — 10 МПа, низкую водопроницаемость [7]. При воздействии вибрации прочность этих грунтов понижается, т.е. проявляются тиксотропные свойства. Осадки зданий, возведенных на таких грунтах, развиваются в течение десятков лет и достигают больших величин. В районах северо-запада нашей страны распространены ленточные глины — поздние и послеледниковые отложения пресноводных бассейнов. Эти грунты имеют характерную (ленточную) текстуру; т.е. состоят из большого числа тонких слоев песчаного и глинистого материала, ритмично сменяющих друг друга, поэтому водопроницаемость грунта по вертикали (поперек слоистости) значительно меньше, чем по горизонтали. Распределение влажности в толще ленточных глин закономерно (рис. 6.1): в середине толщи влажность заметно больше, чем в периферийных частях, поэтому грунт на глубине 2—3 м и более заметно слабее залегающего у поверхности. Ленточные глины обладают большой пучинистостью при промораживании.

Кроме того, эти глины особенно чувствительны к перемятию, т.е. резко изменяют свойства при различных технологических воздействиях. Поэтому, как рекомендовал в свое время Б.Д. Васильев, при разработке котлованов в этих грунтах требуется применять особые меры предосторожности (см. гл. 5). Разработка котлованов возле фундаментов на ленточных глинах весьма опасна.

Дополнительные осадки фундаментов на ленточных глинах могут быть учтены расчетом при проектировании. При этом, как показывает опыт, следует использовать результаты лабораторных испытаний, принимая значения коэффициента сжимаемости грунта в том диапазоне компрессионной кривой, который соответствует изменению напряженного состояния основания при возведении нового здания.

Ленточные глины в большой степени подвержены морозному пучению, поэтому при зимнем производстве работ в котлованах, вскрывающих ленточные глины, необходимо надежно утеплять существующие фундаменты. Для предотвращения выдавливания глины из-под подошвы фундаментов старых домов следует, как правило, применять технологический шпунт, погружаемый на 2—4 м ниже дна котлована.

Если строительный котлован разрабатывается ниже подошвы существующих фундаментов, применение ограждающего шпунта обязательно. Шпунт должен быть рассчитан не только по устойчивости, но и по деформациям. Для этой цели можно использовать методику, разработанную в ЛИСИ [8].

Сваи и шпунты легко проникают в ленточные глины, поэтому суммарное динамическое воздействие на основание бывает сравнительно невелико. Известны случаи, когда для проходки слоя ленточных глин толщиной 5 м требовалось всего 30—40 ударов механического молота [18]. Однако сваи и шпунты, ближайшие к существующему фундаменту, должны отстоять от него не менее чем на 2 м, а фронт свайных работ должен быть направлен в сторону существующих фундаментов [6].

При разработке проектов фундаментов при наличии ленточных глин необходимо иметь данные детальных изысканий, достоверно устанавливающих глубину заложения подошвы фундаментов существующих зданий по всей линии примыкания. Если в материалах изысканий эти данные отсутствуют, возможен выпор грунта. К примеру, в Ленинграде на ул. Куйбышева в 1978 г. при разработке котлована для устройства фундамента здания цеха возле заселенного трехэтажного дома в последнем образовались опасные деформации. Оказалось, что этот дом состоял из двух частей разновременной постройки: в одной части подошва фундаментов была заглублена на 0,5 м больше, чем под другой, где фундамент при изысканиях был вскрыт шурфом. В результате развился выпор грунта, жильцы были в срочном порядке выселены и здание разобрано, так как из-за полученных повреждений его капитальный ремонт оказался невозможен.

3. Устройство фундаментов вблизи зданий, возведенных на водонасыщенных рыхлых песках

Водонасыщенные рыхлые пески (аллювиальные, озерно-морские и другие) в условиях статического нагружения не получают больших деформаций, поэтому осадки зданий высотой, до 6—7 этажей на этих грунтах обычно не имеют опасного развития. Однако выполнение строительных работ в непосредственной близости от таких зданий может существенно изменить картину. Например, в районе Большой Охты в Ленинграде в 1979 г. при разработке котлована и забивке свай два здания, постройки 60-х годов получили сильные повреждения из-за неравномерной дополнительной осадки водонасыщенных песков (рис. 6.2).

Сваи, погружаемые вибрированием или забивкой (механическим молотом, дизель-молотом) в рыхлые водонасыщенные пески, должны располагаться на достаточном удалении от существующих фундаментов. Исследования, проведенные ВНИИГСом и ГПИ Фундаментпроект, показали, что безопасным является расстояние 20 м [11]. Большее приближение к существующему фундаменту требует проведения специальных виброметрических исследований при проведении инженерно-геологических изысканий и виброметрического контроля в период свайных работ.

На участке, приближенном к существующим фундаментам, уместно применение свай, погружаемых вдавливанием, а также винтовых и буронабивных свай. Разбуривание полостей для устройства буронабивных свай, даже под глинистым раствором, в рыхлых водонасыщенных песках около существующих фундаментов небезопасно. В этих условиях наиболее рационально применение стальных обсадных труб, оставляемых в скважинах, и подводное бетонирование без откачивания воды из полости. Такой метод был успешно использован в Ленинграде при устройстве фундаментов здания гостиницы «Москва» в непосредственной близости от ранее возведенной станции метрополитена (проект Ленинградского отделения ГПИ Фундаментпроект).

В водонасыщенных рыхлых песках применение глубинного водоотлива при наличии зданий возле котлована является нежелательной мерой, так как понижение уровня подземных вод на длительный период времени вызывает уплотнение грунта и развитие дополнительной осадки. В силу этих причин применение постоянных дренажных устройств на застроенных территориях, приводящие к понижению уровня подземных вод на несколько метров, недопустимо (см. гл. 1).

Сотников С.Н. Проектирование и возведение фундаментов вблизи существующих сооружений

Источник

Фундамент на слабых почвах

Каждый застройщик, который строит дом, хочет, чтобы его жилище было прочным, стены стояли надежно, и будущее проживание в нем было безоблачным.

И, конечно, каждый хозяин огорчается когда вдруг, ни с того ни сего, с домом начинают происходить различные неприятности – появляются трещины в стенах, «едет» вертикаль перегородки, пол начинает в одном углу подниматься, а в другом – опускаться.

Слабые почвы

После проведенных комплексных изысканий выясняется, что все дело в фундаменте. Вернее в его неприспособленности для того вида почв, на которых стоит частное жилище.
Одними из таких видов почв, требующих к себе серьезного отношения при устройстве фундамента, являются слабые почвы. К ним относятся, в первую очередь, водонасыщенные песчаные почвы и торфосодержашие грунты.

Фундамент на слабых почвах

Для таких почв не годится обычный МЗФЛ или свайно – ростверковый фундамент. Такие фундаменты на слабых почвах будут «разваливаться», потому что подошве ленты в МЗФЛ и нижней поверхности ростверка в свайном фундаменте будет не хватать жесткости грунта для качественной равномерной опоры. Фундаменты будут трескаться, испытывая разные нагрузки на разные свои части.

Свайный фундамент на винтовых сваях также не самый лучший вариант на слабых почвах. Сваи будут плыть в слабых грунтах из-за их недостаточной несущей способности.

Фактически, единственным типом фундамента, способным надежно «стоять» на водонасыщенном песке и торфе, будет плитное основание. Плита, в силу своего строения будет лежать «поверх» слабого грунта. Нагрузка конструкции дома на общую площадь плиты гораздо ниже, чем в МЗФЛ, ленточном или свайном фундаментах.

В случае же горизонтальных подвижек дом на плитном основании будет «ехать» весь целиком, что сводит на нет любые деформационные процессы в конструкции дома от неравномерной нагрузки через фундамент.

Конструктивные особенности плиты на слабом грунте

Плита на слабом грунте устраивается точно такая, как и на любом другом виде грунта. Ну, разве что, исключая скальные породы, на которых такой тип оснований имеет свои особенности обустройства.

Плита будет представлять собой сплошную «подошву» под дом, с ребрами жесткости под наружные и несущие стены строения. Под различные нагрузки заливается плита разной толщины. Ребра жесткости обычно на 100 мм толще, чем сама плоскость плиты.

Плитный фундамент — один из самых разумных вариантов на слабых почвах

В случае если обустраивается «утепленная шведская плита» (УШП), в нее закладываются элементы системы отопления по проекту – проводной теплый пол либо жидкостный. В статье на сайте, посвященной устройству УШП мы еще коснемся подробнее этого вопроса.

Какие еще фундаменты возможны на слабых почвах

Кроме плиты, на слабых почвах можно обустроить анкерный столбчатый фундамент – «плита наоборот». Есть положительные истории использования таких фундаментов практически «в болоте» — на затапливаемых пойменных берегах рек.

Таким образом, при постройке дома на подобном грунте хозяин фактически решает задачу, во что ему вкладываться – в комплексный дренаж с полным осушением локального участка (абсолютно не дает гарантии, что можно будет построить обычный фундамент) или в специализированный фундамент.

Плитный фундамент в такой ситуации будет самым бюджетным решением проблемы. Анкерный столбчатый фундамент будет более дорогим вариантом решения, но зато он применим на очень сложных участках строительства, вплоть до низких речных заболоченных берегов.

В других статьях на нашем сайте читайте про анкерный столбчатый фундамент.

Источник

Какой фундамент выбрать для слабых грунтов

Как оформить и зарегистрировать частный дом в собственность

Постройка дома с нуля: с чего начать и как построить своими руками, пошаговая инструкция

Идеи планировки частных домов: схема расположения комнат, примеры, фото

В процессе проектирования любого сооружения, важным вопросом для застройщика является обустройство фундамента. Расходы на создание основания постройки могут составлять до 30% от общей сметы строительных работ, поэтому фундамент должен быть надежным. Чтобы определить лучший фундамент для частного дома, владельцу нужно найти «золотую середину» — оптимальное соотношение стоимости и качества. Большое внимание уделяется обустройству фундаментов на слабых грунтах. Поговорим о том, какой фундамент выбрать для слабых грунтов и чем руководствоваться при выборе.

Какие грунты считаются слабыми?

Грунты с большим содержанием торфа и влаги считаются слабыми. Такие почвы имеют слабую жесткость, поэтому на них нельзя сформировать надежную опору и обеспечить равномерное распределение веса. Если в разных частях фундамента присутствует разная нагрузка, то конструкция основания доставит большие проблемы. На заболоченной территории грунт сильно сжижается. Водонасыщенные супеси и рыхлые пески имеют высокую пористость. Заторфированные почвы содержат в составе около 50% органических веществ. Из-за высокой пористости снижается несущая способность.

Если фундамент на слабом грунте создается с нарушением технологии, то он может быть небезопасным. При неравномерной деформации, а также осадках почвы основание будет постепенно разрушаться. Жидкость выдавливается из грунта насыщенного влагой, а сооружение оседает. Вследствие высокой влажности заболоченных территорий почва становится пучинистой. У слабых прослоек высокий коэффициент водонасыщения, а также большая сжимаемость. Если дом возводится на таком участке, нужно учитывать много моментов:

• Естественное состояние породы должно оставаться без нарушений. В противном случае его механические свойства снизятся.
• При эксплуатации дома нагрузка на фундамент не должна увеличиваться.
• Необходимо создание дренажной системы, противофильтрационных полостей для обеспечения условий для поддержания одинакового уровня воды.
• Важно учитывать значение структурной прочности породы, чувствительность к динамическим нагрузкам.
• Нагрузка на основание должна быть постепенной и медленной по всей площади.

Слабая грунтовая прослойка может иметь разную толщину. В отдельных случаях, она менее 1 метра, при этом в других ситуациях может быть более 10 метров. Однако зачастую под болотистым слоем скрывается малосжижаемый грунт, который имеет благоприятные свойства для возведения построек. Для строительства прочного фундамента на любых типах пород профессиональные строители применяют специальные конструктивные решения. При строительстве на слабых почвах учитывается уменьшение осадки за счет сокращения удельного давления сооружения на фундамент. За счет жесткого каркаса постройки уменьшается чувствительность к деформации грунта.

Как сделать слабый грунт сильнее?

Для улучшения несущих свойств слабых грунтов используются разные технологии:

• Выторфовка. При этой технологии болотистый грунт заменяется на подушку из непучинистого грунта. Замена осуществляется под подошвой основания по всей толщине грунта.
• Насыпь из непучинистого грунта.
• Уплотнение грунта под основанием.

Согласно строительным правилам запрещается опирание подошвы основания сооружения непосредственно на слабые грунты. Поэтому, создание подушек и насыпей – важный элемент конструкции основания на слабом грунте.

Особенности конструкции построек на слабом грунте

В процессе возведения сооружений на болотистых грунтах рекомендуется применение конструктивных решений, направленных на уменьшение осадки грунта за счет снижения удельного давления постройки на грунт. Чтобы снизить чувствительность конструкции сооружения к неравномерным деформациям, повышается гибкость и жесткость силового каркаса постройки.

Эффективные конструктивные мероприятия для снижения удельного давления сооружения на слабый грунт:

• Увеличение площади опоры основания на грунт. Для этого применяются плиты или ленточный фундамент с расширением подошвы.
• Повышение пространственной жесткости основание при помощи обустройства сборного ленточного фундамента из блоков. Увеличение жесткости плитного основания обеспечивается за счет создания ребер жесткости.
• Увеличение пространственной жесткости каркаса постройки за счет устройства монолитных ж/б поясов на уровне перекрытия этажей, а также армирования кладки стен из камня.
• Строительство сооружений из бревен, бруса, каркаса и других легких конструкций.

Виды фундаментов

Ленточный фундамент

По глубине заложения, такие основания делятся на мелкозаглубленные, а также с глубоким заложением. Мелкозаглубленные ленты зачастую применяются при строительстве малоэтажных пеноблочных построек. При любых других ситуациях фундаментная лента закладывается ниже уровня грунтовых вод, за счет чего создается мощная конструкция основания с высокими несущими способностями. Такие основания производятся как из сборного железобетона, так и на основе железобетонных монолитов.

Ленточные монолитные железобетонные фундаменты используются чаще всего. Для создания таких опорных частей сооружений нужны большие затраты на земляные и арматурные работы. Также нужно монтировать и демонтировать опалубочную систему. Все расходы оправдывает высокая прочность и несущая способность, за счет чего возможно возведение многоэтажных зданий из тяжелых конструкций. Такие основания подойдут для плотных грунтов.

Ленточные фундаменты из сборного железобетона отличаются экономичностью. Для монтажа не требуются серьезные ресурсы на установку опалубочной конструкции, армирование, заливе бетоном. Из таких блоков можно создать мелкозаглубленный или фундамент с глубоким заложением. На рынке представлен большой выбор ж/б блоков. Преимущество сборных блоков перед монолитом заключается также в значительном сокращении сроков на возведение. Блоки отличаются удобством в складировании и транспортировке.

Столбчатый фундамент

Расположение таких опор осуществляется в разных местах:

• Линии несущих стен.
• Углы периметра постройки.
• Места с высокой концентрацией нагрузок.

Такие опоры бывают мелкозаглубленными и высокозаглубленными. В этом случае, вместо ленточного основания используются столбы. Расположение опор осуществляется с шагом 1.5-2 метра. В сравнении ленточных фундаментов и опорами из столбов, во втором варианте достигается существенная экономия. Она обеспечивается за счет уменьшения объемов земляных работ. Также не нужно обустройство опалубочной системы. Однако для столбчатого основания понадобится создавать ростверк. Благодаря качественному сравнительному техническому и экономическому расчету можно развеять все сомнения по поводу целесообразности создания такого фундамента.

Плиточный фундамент для слабых грунтов

Применение монолитных железобетонных плит актуально для слабых грунтов. Они могут использоваться как самостоятельная опорная конструкция сооружения, так и в качестве ростверка под свайное основание. Ж/б плита имеет высокую несущую способность, при этом отличается высокой стоимостью возведения.

По факту, плитное основание – это единственный тип фундамента, который будет «надежно» стоять на торфе и водонасыщенном песке. В силу строения, плита лежит на слабом грунте. Нагрузка конструкции постройки на всю площадь плиты – ниже, чем при свайном или ленточном основании. При горизонтальных подвижках, постройка на таком фундаменте едете целиком, в результате чего предотвращаются деформации в конструкции сооружения по причине неравномерной нагрузки через основание.

Свайный фундамент – лучшее решение для торфяников

Оптимальный вариант, как с точки зрения экономии, так и в плане технологичности. Устройство свайно-винтовых фундаментов не требует много времени, отличается невысокой трудоемкостью. Перед применением свай, нужно выявить отметки залегания коренных пород, где планируется фиксация опорного конца сваи. Также важны физические и механические свойства породы. Это позволяет определить конкретный тип свай вместе с геометрическими параметрами (длина, величина поперечного сечения).

Такие основания подойдут для возведения небольших построек, которые передают небольшое давление на фундамент. При такой технологии нагрузка на грунт передается точечно. В отдельных ситуациях, если есть коренные грунты с высокой несущей способностью – возможно возведение крупногабаритных зданий с высокими нагрузками. В таком случае, крупногабаритные здания возводят на слабых грунтах с помощью забивных свай.

Выводы

Типовым решением для таких ситуаций является обустройство свайного основания. При этом важно правильно выбрать длину свай. Также удачный вариант – «плавающий» фундамент в виде мелкозаглубленного плитного основания под всей площадью сооружения. За счет большой площади опирания плиты обеспечивается перераспределение нагрузки всего сооружения по площади, за счет чего снижается нагрузка на фундамент. Единственным недостатком технологии является больший расход материала (песок, гравий, бетон, арматура). За счет применения бетона с высокой прочностью и арматуры в нужном количестве обеспечивается высокая устойчивость и надежность возводимых построек.

Источник