Уплотненный грунт под фундамент

Подготовка оснований под фундамент

В этом разделе рассказывается именно о подготовке основания, а не о подготовке самой строительной площадки.

Подготовка основания – это та часть работы, которая относится к подготовке грунта быть основанием под будущим фундаментом.

Подготовка основания – первый этап строительных работ, который может включать комплекс мероприятий, зависящий от вида и состояния грунта.

Подготовка основания для индивидуальных застройщиков сводится, как правило, к осушению участка (если требуется). Все остальные мероприятия по улучшению свойств грунта-основания, приведенные ниже, используются в индустриальном строительстве с привлечением сложных и тяжелых механизированных средств, с расходом большого объема специальных химических составов. Именно поэтому информация о подготовке основания здесь будет дана в ознакомительном формате.

Осушение участка застройки

Если участок застройки затоплен, то делают дренаж (Рисунок 10). Вид дренажа определяют грунтовые условия, рельеф местности и располагаемые средства. Дренаж может быть естественным, когда вода уходит самотеком (Рисунок 21, а); и принудительный, когда вода откачивается насосом (Рисунок 21, б).

Рисунок 21. Устройство дренажа строительной площадки
А – естественный; Б – принудительный;
1 – котлован (траншея); 2 – уровень грунтовых вод; 3 – придорожный кювет; 4 – дренажная труба; 5 – приямок; 6 – насос; 7 – водоотливная труба

Строительное водопонижение выполняется при возведении подземной части здания. В водонасыщенных скальных, обломочных или галечных грунтах применяют открытый водоотлив с применением центробежных насосов.

В мелкозернистых грунтах открытый водоотлив приводит к оплыванию откосов и траншей, к разрыхлению грунта в основаниях под фундамент. Здесь целесообразно применять глубинное водопонижение уровня грунтовых вод. В этих случаях воду отбирают из заранее пробуренных скважин с глубины 4…10 м, применяя центробежные или вакуумные насосы.

Для осушения пылеватых и глинистых песков, супесей, суглинков, лессовых суглинков применяют установки вакуумного водопонижения.

Открытое водопонижение не следует выполнять, если возникает восходящая суффозия, сопровождающаяся выносом с водой частичек грунта, которые отлагаются у выходов струек воды из грунта. Вымывание мелких минеральных частиц происходит с возрастающей интенсивностью и может привести к потере несущей способности грунта в самых непредсказуемых местах.

Сезонное изменение уровня грунтовых вод может сказаться на выборе времени возведения фундамента. В этой связи устройство фундамента часто планируют ближе к осени, когда уровень грунтовых вод спадает, когда верховодка не мешает проведению земляных работ.

Возведение столбчатого или столбчато-ленточного фундамента по технологии ТИСЭ не требует проведения осушительных мероприятий. Даже заполнение скважины бетоном можно выполнять без удаления из неё воды, с некоторыми технологическими приемами.

Устройство грунтовых подушек

Один из наиболее распространенных методов улучшения работы слабонесущих грунтов является устройство грунтовых подушек. Оно сводится к замене слабого грунта непосредственно под подошвой фундамента на подушку из прочного грунта, песка, гравия, щебня, шлака, строительных отходов… (Рисунок 22).

Толщину подушки назначают исходя из того, что давление от неё на слабонесу- щий грунт не превысит его расчетного сопротивления. Как видно из рисунка, ширина нижней части подушки определится её толщиной и углом распределения давления а. Этот угол зависит от состава подушки и находится в пределах 30…45°.

Рисунок 22. Устройство песчаной подушки, заменяющей слабый грунт:
1 – фундамент; 2 – обратная засыпка, 3 – песчаная подушка; 4 – слабонесущий фунт

Устройство фундамента начинается с создания котлована под размещение подушки. Грунт подушки по мере заполнения котлована проливают водой и уплотняют, доводя верхнюю поверхность подушки до проектной отметки. После создания самого фундамента обратную засыпку котлована выполняют удаленным слабонесущим грунтом.

Уплотнение грунтов

Уплотнение грунта применяется для устройства грунтовых и песчаных подушек, устранения просадочных свойств макропористых грунтов, насыпных грунтов. Уплотнение ведется при создании определенной влажности. При песков и супесей на один кубометр грунта потребуется 100…150 л воды, а на уплотнение суглинка или глины – 150…240 л. При излишней влажности грунта требуется устройство дренажа. В строительстве применяют различные виды уплотнения, каждый из которых может быть реализован несколькими способами.

Поверхностное уплотнение используют для устройства песчаных и грунтовых подушек, устранения просадочности макропористых и рыхлых песчаных и насыпных грунтов; оно может выполняться с применением различных механизированных средств (табл. 10).

Таблица 10. Методы поверхностного уплотнения грунта

Механизм	Глубина уплотнения (м)
Пневматические трамбовки	0,1…0,2
Катки гладкие	0,1…0,25
Катки кулачковые	0,2…0,35
Виброкатки	0,4…1,2
Молот массой 2,2 т	1,2…1,4
Трамбовка массой 2…3 т	1,5…2,0
Трамбовка массой 4,5…5 т	2,5…3,0
Трамбовка массой 10 т	5,5…6,0

При уплотнении грунта тяжелыми трамбовками массой от 1 до 10 т, их подъем и сбрасывание производится с помощью крана с высоты 4…8 м и более. Число ударов трамбовкой по одному следу – около 8…12 раз.

В некоторых случаях при уплотнении в зону трамбования подается щебень, кирпичный бой или фракции, полученные при переработке разрушенных бетонных конструкций.

Глубинное уплотнение может выполняться следующими способами:
– погружение вибратора на тросе с помощью крана (применяют для уплотнения грунтов на глубине от 1 до 10 м);
– погружение стержня, прикрепленного к вибратору (применяют для уплотнения грунтов до глубины 5…20 м);
– уплотнение взрывом (для уплотнения просадочных лёссовых грунтов);
– с помощью песчаных или грунтовых свай, создаваемых при заполнении скважин песком с послойным его уплотнением (для уплотнения макропористых просадочных грунтов, пылеватых и мелких песков, сильносжимаемых заторфованных грунтов).

Закрепление грунтов

Для повышения несущей способности слабых грунтов применяют различные способы их закрепления, осуществление которых может выполняться строительными организациями, оснащенными соответствующими механизмами и расходными материалами.

Силикатизация мелких и пылеватых песков, плывунов – упрочнение грунта через нагнетание в него (при помощи инъекторов) химических растворов, которые, реагируя между собой, образуют гель кремниевой кислоты. Инъектор для грунта – это подобие медицинского шприца, но только очень большого размера (диаметр 30…75 мм), в котором выход химикатов осуществляется через его перфорированную боковую поверхность. Химикаты внедряются в грунт под давлением 3…6 атм. и расходятся в нем, образуя зону уплотненного грунта диаметром 0,6…2 м (в зависимости от коэффициента фильтрации грунта).

Для закрепления мелких песков применяют двухрастворный и однорастворный способы. Первый заключается в поочередном нагнетании в грунт растворов силиката натрия (жидкое стекло) и хлористого кальция, а второй – в нагнетании раствора фосфорной кислоты с жидким стеклом. Предел прочности закрепленного грунта:

4…5 кг/см² – для мелких и пылеватых песков;

15…30 кг/см² – для крупных и средних песков.

Радиус закрепления грунта вокруг одного цнъектора в зависимости от степени фильтрации грунта – 0,4… 1,0 м.

Силикатизация лёссовых грунтов выполняется через нагнетание в грунт только жидкого стекла, который закрепляется солями, содержащимися в грунте. Предел прочности закрепленного грунта – 6…8 кг/см² при радиусе закрепления грунта вокруг одного инъектора – около 1 м.

Смолизация грунта – нагнетание в грунт синтетических (карбомидных) смол. После закрепления лёссовидных грунтов они теряют просадочность и становятся практически водонепроницаемыми, имея предел прочности – 7…15 кг/см². (При смолизации песка предел прочности – 10…25 кг/см²).

Битуминизация грунта применяется для закрепления крупнозернистых и обломочных пород. Разогретый битум или холодная битумная эмульсия по трубам нагнетается в грунт. Битуминизация применяется для предупреждения фильтрации грунтовых вод. Грунт превращается в подобие асфальта.

Цементация грунта применяется для закрепления песчано-гравийных грунтов. Смесь воды и цемента (0,8 : 1) подается через инъекторы под давлением. Расход раствора составляет около 0,3 м³ на 1 м⊃ укрепляемого грунта.

Использование высоконапорных инъекций заключается в погружении устройства для перемешивания грунта с вяжущим материалом. Устройство снабжено специальными соплами, через которые подается раствор под давлением 150 атм. Это позволяет быстро погрузить инъектор и создать прочный массив диаметром до 3 м.

Источник

Как сделать правильную подготовку под фундамент

Фундамент – это основа любого здания и сооружения и от того насколько оно будет прочным, будет зависеть долговечность и прочность всей конструкции. Поэтому к его подготовке необходимо подходить с особой тщательностью. Прежде чем начинать строительство, необходимо точно определить вид и характеристики грунта – основания. Тип грунта может существенно разниться не только на определённой местности, но даже на соседских участках. Обычно при покупке участка, в прилагающихся документах есть подобная информация, но для большей уверенности лучше всего обратиться к специалистам.

подготовка под фундамент

Подготовка под фундамент – что и как

Подготовка под фундамент — это комплекс действий, необходимых для того, чтобы подошва фундамента как можно плотнее прилегала к основанию грунта, а так же чтобы сам грунт имел оптимальные характеристики для последующей заливки фундамента.

Основное действие подготовки под фундамент состоит из двух главных этапов:

1. подготовка грунта – увлажнение или осушение, в случае необходимости, и последующая его утрамбовка (уплотнение);
2. подготовка котлована (очистка дна траншеи).

Подготовка грунта

Однако, прежде всего, надо подготовить саму строительную площадку. Её очищают от мусора и снимают плодородный слой земли, в зависимости от типа почвы он может быть от 10 до 30 см. Эта земля может потом ещё пригодиться для обустройства сада или огорода, поэтому лучше всего высыпать её куда ни-будь подальше от строительных работ. Снимать почву нужно не только, в том месте, где будет конкретно закладываться фундамент, но и на 3-5 метров в каждую сторону от него, потому что в процессе строительства эта часть земли в итоге затопчется и засорится.

Подготовка грунта со слабой несущей способностью — уплотнение

После того как площадка будет очищена, надо будет провести необходимые подготовительные работы по разработке грунта под фундамент. Как уже отмечалось ранее, грунт везде неодинаковый, соответственно и работы по его подготовке будут разниться.

В регионах, где имеют наибольшее распространение типы грунтов очень рыхлые не способные составить прочную основу, необходимо поверхностно или глубинно уплотнить грунт. Первое выполняется путём изготовления многослойной подушки, каждый пласт который укатывается тяжёлыми катками, которые проходят по одному и тому же слою (месту) несколько раз. В данном случае, только при использовании специальной техники и тяжёлой трамбовки можно получить необходимый результат.

Глубинное уплотнение можно производить двумя способами:

• С применением тяжёлых трамбовок.
• Вибрированием или виброуплотнением с предварительным увлажнением.

Способы уплотнения грунта

Как мы уже говорили, существует несколько способов уплотнения грунта. Рассмотрим каждый из них конкретнее.

Первый способ: подготовка фундамента методом трамбования грунта. Здесь в роли спецтехники, как уже понятно из названия метода, выступает тяжёлая трамбовка. Трамбовка может быть железобетонной или сделанной из углеродной стали. Она имеет фигуру усечённого конуса с сильным центром тяжести, расположенным в его нижней части. Такая форма и расположение центра тяжести позволяет ей падать строго вертикально, что гарантирует максимальную насыщенность удара при падении по грунту. Вес трамбовки составляет от пяти до пятнадцати тонн, а её стандартный диаметр — от 1,2 до 3 метров. Наиболее тяжёлые трамбовки применяются при подготовке фундамента, где преобладают лессовые грунты, рыхлые пески. В любых других случаях габариты трамбовки выбирают исходя из глубины уплотнения, определённой проектом, площади и формы уплотняемого основания.

Наиболее эффективное уплотнение можно добиться лишь при идеальной влажности грунта. В противном случае (если грунт слишком сухой) его следует увлажнить до нужной кондиции. Поверхностное уплотнение с помощью трамбовки происходит следующим образом. Трамбовку скидывают с высоты четырёх — восьми метров, опять же высота сброса, калибр и вес её будут зависеть от типа грунта, глубины уплотнения, площади и т.д. Трамбование грунта происходит до тех пор, пока не будет виден отказ. После того, как будет замечен отказ, дальше сбрасывать трамбовку не имеет смысла, а иногда даже можно нанести вред. Что такое отказ. Отказ, это своего рода, отскок трамбовки от поверхности при падении. Для разных почв величина отказа может существенно разниться.

Второй способ: подготовка грунта под фундамент методом вибрирования. Такой метод используется при глубинном уплотнении. Здесь опять же все процедуры будут происходить исходя из типа почвы.

Начнём с песчаных почв. Обязательным условием в таком случае является хорошее увлажнение почвы, которое происходит путём погружения трубчатого шпиля, который имеет по всей поверхности небольшие дыры одинаковой величины, вглубь грунта на два – два с половиной метра. Через этот шпиль подаётся вода, при этом водоподача начинается сразу, с момента погружения шпиля в грунт. Для того чтобы увлажнить один кубический метр песка до требуемого состояния, понадобится около семидесяти литров воды. Вместе со шпилем, рядом, опускают вибробулаву, которая вибрирует на выбранной глубине в течение двадцати — тридцати секунд. После того, как грунт уплотнился до нужного состояния, шпиль вместе с булавой вытаскивают, но водоподачу не прекращают. Каждый процесс опускания, уплотнения и вынимания оборудования занимает порядка трёх минут. Места погружения выбираются в шахматном порядке. Для чего необходима вибрация в момент водоподачи. При таком сотрясении почвы, её тяжёлые частицы тонут, вследствие чего осуществляется уплотнение грунта. Чтобы уплотнить грунт ещё глубже, например, на 6-7 метров в глубину, понадобится специальная техника – гидровибратор, перемещать который можно только при помощи крана.

Теперь о глинистых и заиленных грунтах. Такая почва имеет больший процент влажности, чем песчаная, к тому же она более вязкая. Поэтому дополнительное увлажнение с помощью перфорированной иглы здесь не требуется. Для уплотнения подобных типов почв требуется другое оборудование: песчаные и грунтовые сваи. В данном случае делают сваю с оболочкой из трубы с очень толстыми стенами. Диаметр такой сваи в результате составляет от 400 до 500 мм. На её конце тщательно крепится специальный башмак. Поскольку сама она очень большая, для её погружения применяют копр или кран с вибратором. При этом точки погружения определяются ещё на уровне проектирования. Уплотнение грунта в таком случае происходит, во-первых, за счёт движения башмака при погружении, т.е. наконечник трубы раздвигает грунт, тем самым его уплотняя, а во-вторых, опускаемая свая имеет в своей полости песок, который высыпается, заполняет пустоты и смешивается с другими почвами, потом он так же послойно трамбуется. По мере заполнения пустот свая вытаскивается. Таким образом, происходит уплотнение лессовых просадочных, глинистых и заиленных грунтов. Основным недостатком таких работ является то, что уплотнение почвы может происходить только на глубине, соответствующей длине сваи, более низкие слои уплотнению не подлежат. К тому же после такого глубинного уплотнения потребуется ещё и поверхностное.

Изготовление многослойной подушки под фундамент

Подушка под фундамент нужна не только для того, чтобы усилить слабый грунт, но и чтобы равномерно распределить общую тяжесть фундамента на всю площадь грунта. Материалом для такой подушки может быть щебень или песок. Создание многослойной подушки происходит следующим образом.

Если материалом был выбран щебень, то после его доставки и разгрузки, его хорошо разравнивают, выравнивают поверхность по уровню и увлажняют. Если щебёночная подготовка происходит в сухом котловане, его уровень должен составлять 0,2м и более, а увлажнение быть обильнее. После чего его уплотняют поверхностными вибраторами.

Если для подушки используется песок, то принцип её создания, практически, не отличается от щебневого процесса. Песок так же после выгрузки хорошо разравнивается и увлажняется, но даже в сухом котловане, песок не надо сильно мочить. Разница в создании подушек в данном случае может возникнуть, если присутствует очень высокий уровень грунтовых вод и используемый материал – песок или щебень – просто осыпается и тонет в воде. Тогда слои подушек должны быть толще.

В любых других случаях, количество слоёв должно быть таким, чтобы после всех процедур верх подушки располагался на одном уровне с проектным. После всего её заливают цементным раствором, тем самым образуя цементную стяжку.

Искусственное закрепление слабых грунтов

Бывают случаи, когда грунт настолько слабый, что закрепить его естественными способами невозможно. Другими словами ни глубинное, ни поверхностное уплотнение не дают желаемых результатов. Выходом из такой ситуации является искусственное закрепление грунта.

Это происходит несколькими способами:

• силикация;
• смолизация;
• термическое закрепление;
• цементирование.

Процесс силикатизации происходит следующим образом. Для основы берётся силикат натрия. После того как площадка хорошо расчищена, в специальный инъектор под большим давлением вводится раствор силиката натрия, после погружения инъектора в грунт, так же под давлением происходит выдавливание раствора. Затем инъектор вынимают, а скважину временно плотно закрывают. Силикатный натрий используют только в местах с лессовыми почвами, поскольку последние очень богаты солями кальция, которые при взаимном действии с силикатом образуют кремневую кислоту, по консистенции похожую на гель. После он превращается в очень плотную и твёрдую массу. Для почв из пылеватых песков используют силикат натрия и фосфорную кислоту. Далее процесс закрепления происходит таким же способом, как и для лессовых почв.

Смолизация – это, практически то же самое, что и силикатизация, только за основу здесь берётся специальная смола. Она так же взаимодействует с почвой, благодаря своим липким и тягучим свойствам и через некоторое время застывает.

В основе метода термического закрепления лежит сжигание разного топлива. Это может быть газ или любое другое жидкое топливо. Для этого пробуривают скважину глубиной, указанной в проекте и закачивают в неё топливо. После, под высоким давлением нагнетается воздух и происходит сжигание топлива. В результате под землёй возникает столб из обожжённого грунта. Высота такого столба будет зависеть от длины глубины скважины, а диаметр от количества сгоревшего топлива и длительности его горения, т.е. термического воздействия.

Закрепление грунта путём цементации применяют в местностях, где преобладают трещиноватые скальные породы, а так же гравелистые и рыхлые песчаные грунты. Процесс цементизации схож с двумя предыдущими процессами: силикатизации и смолизации. Поверхность площадки так же хорошо очищается, бурятся скважины на определённом расстоянии и глубине, устанавливаются инъекторы, закачивается цементный раствор и так же под давлением выдавливается в почву. По окончании инъектор вытаскивают, а цемент через некоторое время затвердевает.

Таким образом, мы рассмотрели способы подготовки фундамента, которые применяются в местностях, где грунт имеет слабую несущую способность. Теперь поговорим о способах подготовки фундамента в местностях, где грунт стабилен, имеет оптимальную влажность и т.д. в таких случаях, а так же при малоэтажном строительстве используют бетонную подготовку под фундамент.

Бетонная подготовка под фундамент

Основным и, наверное, самым важным преимуществом, которое имеет бетонная подготовка под фундамент– это её относительно невысокая стоимость. Почему же затраты в данном случае гораздо ниже. Во–первых, такая подготовка не требуется специальной и дополнительной техники, приспособлений и химических реагентов, а во–вторых, времени затрачивается куда меньше, т.е. не надо платить за лишние часы работникам.

Бетонную подготовку под фундамент производят двумя способами: безарматурный и арматурный.

Безарматурный способ менее затратный, но и менее надёжный. В этом случае (чтобы сэкономить на цементе) для фундамента берётся так называемый тощий бетон или щебень. Тощий бетон — это бетон, в котором содержится всего пять-шесть процентов цемента, а всё остальное это щебень или гравий. Сорт такого бетона М100 или М200, что означает не очень высокое качество, но вместе с тем низкую стоимость. Щебень и тощий бетон укладываются слоем 20см, тщательно уплотняются и заливаются битумной смолой. Конечно же, такой способ подготовки не подходит для серьёзных зданий, а вот для фундамента различных подсобных, технических и вспомогательных помещений — в самый раз.

Бетонная подготовка под фундамент более надёжная и в обязательном порядке используется при строительстве армированных конструкций. Для чего она нужна. Во–первых, от неё будет зависеть безопасность всего здания, а во – вторых, она повышает устойчивость к подмыванию грунтовых вод, особенно, если они находятся близко к поверхности. В качестве сырья для изготовления бетонной подготовки под фундамент рекомендуется применять бетон только сорта М50 и выше. Укладывать его необходимо пластом не более 10 см. Этого хватит, чтобы можно было выровнять площадку, и создать надёжное основание. В других случаях бетонную подготовку заливают относительно небольшим пластом, толщина которого варьируется в зависимости от разных факторов, например, общая масса здания, тип почвы и т.д. Тогда сорт бетона и толщина пласта будет выбираться исходя из параметров проекта. Помимо этого бетонная подготовка под фундамент помогает предотвратить утечку цементного раствора из бетона, поскольку это сильно снижает его качество, снижает силу нагрузки, распределяя силы, которые появляются в грунте, и делает более удобными работы по установки арматуры, поскольку такая ровная поверхность позволяет делать всё это с наибольшей точностью.

Сегодня заменой бетонной или гравийно-песчаной подготовки могут служить различные строительные полимеры. Производители таких материалов считают, что их стоимость не только гораздо ниже цен на цементные смеси, но они ещё и более функциональны и технологичны.

Подготовка котлована

Подготовка котлована начинается с очистки его дна. Основываясь на размерах его площади, это можно сделать самостоятельно, а можно привлечь спецтехнику – бульдозер. Поверхность котлована визируют и с помощью небольших тонких палочек помечают места скрещения линей стен. Самое верхнее место вычисляют по нивелиру. Если грунт расположен выше этой метки его необходимо срезать вручную. В том случае, если котлован имеет большую площадь, очистка происходит механически, тогда грунт срезается ниже установленной риски, и досыпается песком. Такая работа даёт лучшие результаты, поскольку контакт поверхности фундамента и грунта увеличивается в разы. Если грунт очень ненадёжный или рыхлый, применяется поверхностное или глубинное уплотнение, о котором мы говорили раньше.

Источник