VII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2015

Строительство здания может вестись на совершенно разных типах грунта, и от грунта зависит тип и другие свойства фундамента. Большую часть территории России занимают пучинистые грунты.

Пучинистыми называются грунты, которые расширяются при промерзании зимой. Сюда относятся все сыпучие типы грунтов, мелкий песок, галька, а также глина, которая имеет множество пор, суглинки и многие другие. В холодное время года влага в таком грунте замерзает и расширяется так же, как это происходит с водой в промерзшей трубе. Силы, возникающие во время этого процесса, настолько велики, что могут двигать дома.

Поэтому при строительстве на пучинистых грунтах необходимо принимать меры против пучинистости грунта или ослаблять давление, возникающее при этом явлении.

Степень морозной пучинистости зависит от размера частиц грунта. Чем меньше частицы, тем больше пространство между ними, вбирающее в себя влагу. Точно значение пучинистости определяется комплексными измерениями. В зависимости от этого значения определяется степень пучинистости грунта: слабая, средняя, сильная.

Размер сдвига здания зависит также от глубины промерзания грунта на местности, длительности морозов и толщины снежного покрова, предохраняющего почву от промерзания. В средней полосе глубина промерзания приблизительно 1,2-1,5 м.

Кроме всего прочего, грунт с разных сторон здания замерзает и оттаивает по-разному. С южной стороны почва весной оттаивает быстрее. Это значит, что на разные части фундамента будут действовать разные силы пучения, что приведет, в конечном счете, к трещинам в стенах и может привести к разрыву фундамента здания.

Конструкция фундамента

Есть несколько способов борьбы с пучениями. Самый очевидный и популярный способ - это закладка фундамента на глубину ниже промерзания грунта. При этом на здание перестает действовать вертикальная сила пучения. Кроме высокой цены в этом способе есть еще один существенный недостаток. Почва при пучении давит на боковые стенки фундамента. Это не значит, что фундамент расплющит под давлением, эта сила не настолько велика, чтобы раздавить железобетон (хотя такое может случиться с кирпичным фундаментом), но ее достаточно, чтобы зажать здание и потянуть его вверх за собой. А при оттаивании здание резко, за несколько дней, провалится обратно, в результате чего в здании или в его фундаменте образуются трещины.

В среднем на боковую сторону действует сила 5 тонн на каждый квадратный метр. Если стороны дома имеют длину 7 м, а глубина фундамента - 8 м, давление будет 224 тонны, что вполне достаточно, чтобы поднять одноэтажный или двухэтажный деревянный дом. Хотя, если дом достаточно тяжелый и его вес превышает силы пучения, то их можно учитывать и закладывать ленточный фундамент.

Можно уменьшить боковое давление, воспользовавшись столбчатым фундаментом. В пучинистой почве используют столбы из железобетона. Площадь сечения столбов невелика, и касательная сила пучения действует слабо, а чтобы столбы не вышли из непромерзающего слоя почвы под действием вертикальной силы, их делают по типу анкерного расширения.

Еще один вариант борьбы с подъемом почвы - закладка мелкозаглубленного или незаглубленного фундамента. Ленточный фундамент сокращают по вертикали до 0,5 м или 0,2 м. Либо используют плавающий фундамент, то есть один монолитный железобетонный блок. Это уменьшит нагрузку на фундамент, но специалист все равно должен спроектировать его так, чтобы он был достаточно прочным, принял всю нагрузку на себя и при этом не деформировался сам.

А чтобы уменьшить движение по вертикали, перед заливкой вырывают котлован и создают подушку из непучинистых материалов. Засыпают в котлован чаще всего крупнозернистый песок, гальку, щебень.

Незаглубленный фундамент бывает трех разновидностей: столбчатый, в виде монолитной плиты и в виде решетки.

Дренаж

При меньшей влажности почвы силы пучения проявляют себя меньше. Поэтому при проектировании здания нужно спланировать не только тип фундамента, целесообразно предусмотреть водоотвод. Дренажная система используется не только тогда, когда нужно защитить подвал от затопления. Она прокладывается в земле под фундаментом во время устройства подушки.

На расстоянии 2-3 м друг от друга на глубину промерзания грунта прокладываются трубы, засыпаются щебнем или гравием. Вода из почвы будет уходить ниже. Либо, если имеется возможность, под землей под наклоном прокладывается труба, соединяющая потоки от всех труб водоотвода. Она направляет воду в ближайший водоем или просто в низменность недалеко от здания.

Точный расчет дренажной системы достаточно сложный. Лучше всего доверить это специалистам.

Для здания с неглубоким фундаментом проблему пучения решают с помощью утепления грунта. Вокруг фундамента на небольшой глубине, поближе к поверхности, на землю укладывают полоску утеплителя. Ширина полоски должна быть равна глубине фундамента. В качестве утеплителя применяется шлак, пенопласт или керамзит.