Замещение, замена слабых грунтов под основание. Как сделать фундамент на пучинистых грунтах Чего процедура замены грунта или
Вопрос особенно характерен для уставших земель, очищения участка под фундамент, и садоводческих территорий. Последние, имели свойство раздавать «добрые» чиновники на тех территориях, где нет смысла использовать агропредприятиям и из-за бедности почвы. Чтобы разобраться во всех особенностях, нужно рассмотреть всё по порядку.
Замена плодородного грунта под газон
Создать красивый и ровный газон не просто, нужно привести в идеально состояние основу. Сначала очищается земля от всех цветов, корней, бурьянов, клумб. От растительности избавляются двумя способами:
– гербицидами, что приносит сильный вред земле;
– штыковой лопатой или экскаватором.
Оба способа имеют свои плюсы и минусы. Оптимальный, но тяжёлый способ, лопатой. Снимать следует минимально тонкий слой, при этом захватывая всё растущее с корнями. Чтобы превратить снятый дёрн в , нужно его оставить на три года в компостной яме. Следующие этапы: добавление нового чистого плодородного грунта, выравнивание, подпитка.
Снятие растительной почвы под фундамент
Перед началом любого строительства необходимо снять дёрн по следующим причинам:
– сэкономить на покупке и доставке грунта;
– использовать естественный плодородный слой;
– что бы предотвратить процесс гниения органических веществ в фундаменте и по бокам.
Границы и толщина снимаемого пласта, определяются проектом, точнее предварительным анализом.
1. Минимальной глубиной считается 10 см, максимальной 50 см.
2. На песчаной основе растительный грунт залегает на глубину 5–10 см.
3. На задернованных участках - 12 см.
4. На пахотных полях - 20 см.
5. В лесах до 25 см.
Процесс выполняется тяжелой строительной техникой: бульдозер или экскаватор, погрузчик, самосвал или трактор для транспортировки. Неплодородный грунт часто имеет желтоватый цвет, плодородный может быть серо-коричнево-ч ёрным. Срезанные пласты укладывают в навалы 1,5–3 метра.
Замена уставшей земли на сельскохозяйстве нных площадях
Земля имеет свойство истощаться. Поэтому приходится выполнять техническую или биологическую рекультивацию. На больших площадях земля до 10 см не снимаются. Особые правила устанавливает ГОСТ 17.4.3.02-85 «Требования к охране плодородного слоя почвы при производстве земляных работ».
Во дворе или на огороде хозяева стараются постоянно удобрять органикой, торфом и минералами. Если этот процесс не осуществлялся, то почва не имеет плодородной силы. Чтобы не поднимать участок придётся снимать часть, и освежать новой качественной почвой. В застроенных пространствах невозможно воспользоваться тяжёлой техникой, применяют ручной труд.
После распада советского союза массово раздавались участки под дачи и огороды. Большая часть в непригодных болотистых районах или с минимальным количеством плодородного слоя. В этих случаях надо расчищать территорию и закупать новые плодородные слои. Если плодородный грунт сняли при застройке и не потрудились вернуть, то придется опять же завозить новый.
Перед планировкой расположения фундамента и определения его типа, в первую очередь, необходимо произвести геологическое исследование грунта . Ведь фундаменты на разных грунтах будут совершенно отличаться друг от друга. Что хорошо будет на песчаном грунте, то совершенно будет неприемлемо при пучинистом или глинистом. А если возвести дом, не учитывая все эти нюансы, то со временем здание может «осесть» или перекоситься, ломая при этом стены и крышу.
Инженерно-геологический анализ можно доверить специалистам, а можно и сэкономить, произведя его самостоятельно. Сделать это можно двумя методами : определением процентного отношения песка, глины и ила или с помощью визуально-тактильной оценки. Рассмотрим второй, наиболее простой, метод.
Визуально-тактильный метод определения грунтов
Механика грунтов основания и фундаменты
При оценке грунтов имеют немаловажное значение следующие физические характеристики :
- размер частиц грунта и их сцепление между собой;
- наличие различных включений;
- показатель трения частей грунта между собой;
- способность впитывать и удерживать воду;
- показатель размываемости и растворимости;
- свойство сжиматься, разрыхляться.
Почвы бывают рыхлые и скальные. Сооружения, в основном, возводят на рыхлых грунтах, которые, в свою очередь, бывают песчаными и глиняными. Остальные виды рыхлых грунтов представляют собой различные комбинации по составу глины и песка :
- супеси (5-10% включения глины) — легкие, тяжелые, пылеватые;
- суглинистые (10-30% глины) — легкие, пылеватые и тяжелые.
В зависимости от основных физических свойств песка и глины можно определить механику грунта , на котором предполагается соорудить жилище. Например, глина при намокании увеличивается по объему, а при высыхании - уменьшается. Песок же, высыхая, объема своего не меняет. Частицы глины отлично связываются между собой, частицы песка - нет. Песок под воздействием сильной нагрузки практически не сжимается, глина наоборот, обладает отличной способностью к сжатию. Исходя из этого, можно сделать вывод, что при способности глинистых почв сильно сжиматься, вспучиваться при замерзании и легко размываться, лучше всего закладывать фундамент на всю глубину вероятного промерзания почвы. На песчаных же почвах можно углублять фундамент всего лишь на 50-70 см.
Фундаменты могут быть свайными и возводимыми в специально вырытых котлованах . Последние подразделяются на ленточные, сплошные в виде плит под стены, фундаменты под колонны вместе с фундаментными балками, прочные массивы под все здание. Свайные фундаменты различаются лишь способом погружения их в грунт: забивные, вдавливаемые и ввинчиваемые.
Фундамент на пучинистых грунтах
Пучинистые почвы являются одними из самых проблемных при возведении фундамента. Такие почвы, впитывая воду, а затем промерзая, увеличиваются в объемах, что ведет к деформационным процессам. Поэтому перед началом работ рекомендуется произвести тщательное проектирование
:
- Определить все возможные нагрузки, которые будут приходиться на каждый участок.
- Оценить свойства грунта и рельефные условия застраиваемой площади.
- Выбрать примерную глубину закладки и подходящий тип фундамента.
- Рассчитать габариты основания фундамента, учитывая силу давления сооружения и свойства грунтов деформироваться.
- Оценивается возможность оседания фундамента.
- Проверяется устойчивость почв.
Как сделать фундамент? Традиционным способом устройства фундамента на пучинистых почвах считают возведение мелкозаглубленного варианта основания с формированием экранов из глины, выполняющих функцию защиты от воды. Как правило, в таком случае применяют ленточный фундамент в виде жесткого рамного каркаса по всему периметру сооружения. На глубине промерзания почвы выкапывают траншею необходимой ширины и глубины, делают гидроизоляцию и заливают бетонной смесью. Это, пожалуй, самый экономичный способ укрепления дома, но он не исключает его частичных деформаций.
Более надежным в таком случае является плиточный или монолитный фундамент . При деформации почвы плита как-бы «плавает» вместе с домом, сохраняя всю жесткость конструкции и не позволяя стенам или перекрытиям разрушаться. Плита может лежать непосредственно на грунте либо быть глубоко заложена в него. Вырытый котлован тщательно уплотняют, засыпают щебенкой, а затем песком, на котором выкладывается гидроизоляция. Гидроизоляцию покрывают небольшим слоем бетона, устанавливают арматуру, которую заливают еще одним слоем бетона нужной высоты.
Еще один прочный и менее затратный, чем плиточный фундамент, способ - это возведение основания на винтовых сваях, которые завинчиваются на глубину ниже уровня промерзания почвы. К тому же, он идеально подходит для неровного рельефа поверхности, например для склона. А из-за малой площади соприкосновения свай с землей, фундамент сохраняет свою неподвижность даже при значительной деформации грунта.
Фундаменты на вечномерзлых грунтах
Единственным и верным решением на вечномерзлых грунтах является сооружение фундамента из свай или столбов . Причем столбы должны быть диаметром около одного метра, а сваи примерно 40х40 см. Нижняя часть такого фундамента опирается на вечномерзлые грунты, что не позволит ей деформироваться. Возводить такой фундамент можно в любое время года, что немаловажно в условиях вечной мерзлоты.
Фундамент на песчаном грунте
Поскольку песчаные почвы практически не задерживают воду, а значит при замерзании остаются в прежнем объеме, поэтому фундамент можно закладывать совершенно любого типа : свайного, столбчатого, ленточного или на плите. А тщательное его утепление по всему основанию и грамотная установка дренажной системы позволит решить проблему близкого расположения грунтовых вод.
Если дом планируется сооружать без подвала, то отлично подойдет мелкозаглубленный ленточный фундамент. К тому же он менее затратный по сравнению с другими видами. Особенно идеально он подойдет для деревянного жилища. При планировании подвала фундаментную ленту рекомендуется сделать более глубокой.
Фундамент на насыпном грунте
Насыпной грунт разнороден по своему составу и имеет свои особенности из-за непредсказуемого дальнейшего уплотнения. Наиболее практичным и надежным способом укрепления основания дома является устройство фундамента плиты
, что увеличит площадь опоры и не позволит сооружению деформироваться. Конечно, такой вид фундамент предусматривает плотное армирование и требует вложения значительных средств, но зато он на 100% оправдывает себя. Ленточное основание допустимо только при тщательном исследовании насыпи. Свайный фундамент тоже допустим, но только при сильно уплотненной насыпи и известной глубине насыпи.
Фундаменты на просадочных грунтах
При проектировании фундаментов на посадочных грунтах перед началом работ необходимо оценить следующие составляющие :
- количество и свойства пластов грунта;
- просадку почв при нагрузке;
- расстояние, на котором проходят грунтовые воды;
- глубину промерзания почвы;
- габариты фундамента и потенциальную нагрузку на него дома.
Таким образом, проанализировав все эти данные, можно выбрать как плотно армированный ленточный фундамент, так и свайный или плиточный.
Фундаменты на глинистых грунтах
Глинистые почвы являются одними из самых сложных и выбор для них типа фундамента будет напрямую зависеть от пролегания грунтовых вод . При глубоком их прохождении возможно использование ленточного фундамента с расширением в нижней части и с частичным использованием опорных свай.
Однако, наиболее прочным в случае значительного количества воды будет использование фундамента на сваях. Если предполагается строительство дома с несколькими этажами, то на сваи кладутся железобетонные плиты или балки, которые будут скреплять всю конструкцию. Сваи обычно вбивают или вкручивают до тех пор, пока они не дойдут до слоя несжимаемого грунта.
Фундамент на скальном грунте
Скальные грунты отличаются тем, что практически не впитывают влагу, абсолютно не промерзают и не сжимаются при нагрузке. Поэтому особая сложность состоит в формировании самого фундамента из-за его особой прочности и устойчивости к разрушению. В таком случае возможно вообще обойтись без фундамента, используя плиты в качестве основания, которые могут служить полом. На обломочном грунте можно выполнить фундамент, углубив его примерно на полметра.
Фундаменты на болотистых, торфяных грунтах
Болотистая почва сложна тем, что имеет совершенно различную по составу, плотности и насыщенности водой структуру, состоящую из глины, торфа и песка. Тем более, что такой грунт очень неустойчив и непрочен. Поэтому очень важно провести тщательный дренаж и отвод воды от строительной площадки.
Оптимальными вариантами для данных грунтов будет являться свайный с металлической оболочкой фундамент или сильно армированный плиточный. Допустимо использование также и ленточного мелкозаглубленного основания, но только для легких построек типа бани или деревянных каркасных домов.
Укрепление, замена грунта под фундаментом
Чтобы повысить прочность грунта под фундаментом, широко используют искусственное закрепление почв
:
- цементирование по специальным сваям для уплотнения песков;
- силикатизация или заполнение грунта под основание химическим раствором;
- термический обжиг газами при высокой температуре;
- пропускание электрического тока через глинистые влажные почвы с целью ее осушения;
- электрохимический способ совмещает в себе электрический с одновременным нагнетанием химикатов в почву;
- механическое утрамбовывание почвы или изготовление грунтовых подушек.
Однако, бывают случаи, когда укрепление заведомо слабого грунта очень затратно и экономически невыгодно. Тогда замена самого грунта будет являться единственным выходом из этой непростой ситуации. Это происходит следующим образом: слабые почвы под основанием убираются, а взамен укладывается песчано-гравийный, а затем грунтово-цементный слой с минимальным коэффициентом сжатия материала.
Построить дом можно на абсолютно любом грунте . Для этого стоит лишь изучить его свойства и выбрать соответствующий тип фундамента, который позволит простоять жилищу долгие десятилетия, совершенно не доставляя хозяину хлопот с капитальным ремонтом стен, крыши и остальных перекрытий.
В ряде случаев экономически целесообразно взамен заглубления фундамента сквозь небольшую толщу слабых (иловатых, заторфованных, насыпных и т. п.) грунтов или же укрепления слабых грунтов, расположенных под фундаментом, удалить эти грунты и на их место уложить подушку из песка, гравия, камня, цементно-грунтовой, известково-грунтовой смеси или другого малосжимаемого материала.
Рис. 5.3. Схема устройства подушки
слева - при малой толщине слоя слабого грунта; справа - при большой толщине слоя слабого грунта; 1 - фундамент; 2 - подушка из малосжимаемого материала; 3 - пласт прочного грунта; 4 - слабый грунт
При толщине слоя слабого грунта 1,5-2 м целесообразно уложить подушку непосредственно на подстилающий пласт более прочного грунта (слева на рис. 5.3). Если слабый грунт распространяется на значительную глубину, размеры подушки назначают из условия уменьшения под ней давления до величины, не превышающей расчетного сопротивления этого грунта. При этом толщину подушки и ее ширину понизу принимают исходя из распределения давления под углом а к вертикали от 20 до 40°. Величина угла а зависит от физико-механических свойств материала подушки.
Применять подушки целесообразно под одиночные и ленточные фундаменты с шириной подошвы 1 -1,5 м в глинистых, суглинистых и песчаных грунтах с расчетным сопротивлением 0,10-0,15 МПа выше уровня . Для устройства подушки используют материал с расчетным сопротивлением под подошвой фундамента 0,20-0,25 МПа. В песчаных и супесчаных грунтах для устройства подушек используют несвязные грунты. В суглинистых и глинистых грунтах во избежание скапливания воды в котловане подушки делают из трамбованных связных грунтов или же используют для их устройства смесь грунтов с цементом или с известью.
Для устранения возможности бокового расширения грунта под фундаментом, предотвращения выпирания слабого грунта, а также предохранения основания от подмыва применяют шпунтовые ограждения, которые в отдельных случаях оставляют в грунте на весь период эксплуатации сооружения. Шпунтовые ограждения могут быть использованы также при устройстве грунтовых подушек для сокращения объемов работ по удалению слабого грунта из котлована и отсыпке подушки.
В зависимости от конструкции ограждения, глубины забивки шпунта в грунт ниже подошвы фундамента, а также физико-механических свойств грунтов основания его несущая способность в результате использования шпунтового ограждения может быть повышена до 2 раз, а осадки основания уменьшены в 2-3 раза. Наилучшей конструкцией ограждения, воспринимающей силы распора грунта основания, является круглое в плане ограждение из плоского стального шпунта.
4. В каких случаях применяют замену слабых грунтов?
5. Какова роль шпунтовых ограждений при укреплении грунтов?
6. Что такое цементация, битумизация, силикатизация, смолизация грунтов?
После приобретения земли под застройку часто оказывается, что рельеф и геология местности не вполне пригодны для долговременного использования и ведения сельскохозяйственной деятельности. Мы расскажем о поднятии и выравнивании грунта, начиная от разметки и заканчивая защитным озеленением.
Когда имеет смысл поднимать участок
Одной из худших геоморфологических обстановок считается поднятие УГВ выше глубины промерзания грунта. На таких участках пучение выражено особенно сильно, из-за чего возникает потребность в сложных типах фундаментов, например, в свайно-ростверковом. Малозаглубленные фундаменты в таких условиях не работают, а полноценное заглубление требует опоры на слой грунта в 2,5-3 метрах от поверхности, выше фундамент остаётся неустойчивым и может подвергаться осадкам из-за высокой влажности грунта.
Нельзя сказать, что геодезическое планирование участка — это дешёвый метод избавиться от проблем с грунтом. Однако полезность такого решения может быть выражена экономически в пользу застройщика, в случае если поднятие грунта избавило от проблем с гидроизоляцией, утеплением и стабилизацией фундамента и вызванных этим затрат. Обычно так и есть: планирование позволяет дешевле, а главное — быстрее решить проблему плохой геоморфологии, существенно сокращая в итоге срок усадки основания. Особенно показано такое решение при строительстве сруба или монтаже сборных фундаментов.
Но поднятие уровня на участке не всегда решает проблему. При большом уклоне (более 5-7%) следует выполнять террасирование , а не поднятие грунта, а это уже совсем другая технология. На таких уклонах даже привлечение спецтехники для заливки буронабивных свай обходится меньшей кровью, а ведь среди фундаментов этот — один из сложнейших. В местности может также попросту не оказаться достаточно плотного слоя грунта, чтобы опереть на него постройку нужной массы. Поднятие участка в такой обстановке вообще ничего не даст, в любом случае придётся делать фундамент плавающим.
Нужен ли дренаж
Дренажные системы показаны для искусственно выровненных участков со значительным перепадам высот, где обычным поднятием, как мы знаем, проблему не решить. Однако явления эрозии и вымывания могут быть выражены даже на небольших уклонах, поэтому минимальную отсыпку и поверхностный дренаж придётся сделать.
По обоим границам участка, расположенным вдоль уклона, нужно отрыть дождевые траншеи , одна из которых (нижняя) принимает воду из поперечного разреза, устроенного по верхней границе участка. Дно траншей отсыпают щебнем, по уклонам высаживают кустарник. Периодически траншеи придётся чистить, обычно на долю владельца участка приходится та, что выше по уровню. По глубине траншеи должны доходить до верхнего водоупора и немного разрезать его — около 20-30 cм. Чтобы меньше нарушать рельеф местности, глубину траншей можно корректировать гигроскопичным материалом — тем же щебнем или строительным боем.
Если направление уклона и траншеи расходятся более чем на 15º, следует быть готовым к усиленному поступлению воды. Дно верхней траншеи следует вымостить кирпичом, ещё лучше — лотками. На таких участках имеет смысл выравнивать грунт локально исключительно под постройки. В таком случае участок под огород просто защищается от эрозии траншеей поперёк уклона, по верхнему склону которой высажен ивняк или несколько берёз. Дно траншеи и её верхний откос рекомендуется отсыпать щебнем, чтобы упредить заиливание.
Нет никакого смысла выстилать чернозёмом весь слой насыпи, как и нету смысла набрасывать глину поверх плодородного слоя. Верхний слой придётся снять до чистой глины, а затем вернуть на место. Если выравниванию подлежит только часть участка, излишек грунта просто отбрасывается на прилегающую территорию. Если участок планируется полностью, работы проводят в два этапа.
Выемка грунта проводится с целью устранить пластичную вымываемую прослойку между двумя плотными слоями, ибо так велика вероятность сползания насыпи под собственным весом. Единственное исключение — когда участок расположен просто в низине без уклона на 20-30 см ниже прилегающей территории. Здесь разумно ограничиться увеличением толщины плодородного слоя.
После оголения плотного пласта проводится серия геодезических замеров. Зная конфигурацию верхнего водоупора, можно определить необходимый объём грунта и начать его завоз. Параллельно вычисляют объёмы щебня для подсыпки и планируют устройство дренажной системы .
Чем отсыпать возвышенность
Для создания насыпи используется тугопластичная глина в набухшем состоянии, суглинок или супесь. Способность подсыпки пропускать воду определяется геоморфологией: если при обилии воды плотно утрамбованную террасу отсыпать не получается или подсыпка ведётся поверх пористой прослойки — насыпь должна ограниченно пропускать воду. Оптимально, если по несущей способности глина соответствует нижележащему слою, так что не поленитесь взять пробы.
В местах, где план участка возвышается над прилегающими территориями более 30-40 см, необходимо выполнить подпорную отсыпку дорожным щебнем фракции 70-90 см. Его же используют и в поверхностном дренаже. Щебень сваливают сразу после выемки грунта под образованный борт. Ширина отсыпки в нижней части должна быть не менее половины высоты щебенчатого вала. По сторонам участка вдоль уклона щебнем можно сразу формировать дно дренажных траншей.
Подпоры высотой более метра накрывают геотекстилем, который сразу придавливается небольшим слоем глины. После этого заводится и распределяется по участку привозной грунт. Самый простой маршрут прокладки — начиная с вала, проложенного от места въезда техники до противоположной точки, а затем в отвал в обе стороны.
За один раз не рекомендуется насыпать более 0,7-0,8 метров насыпи из глины. При необходимости поднять больше следует дождаться обильного дождя или дать насыпи время на зимовку. Но с применением трамбовочной и экскаваторной техники можно быстро насыпать и более внушительные отвалы.
Нужно ли трамбование или укатка
Оптимально, если привозная глина последовательно сгружается полностью на верхнем уровне отвала, а затем сталкивается ковшом на незаполненные участки. Так происходит качественное уплотнение, при котором окончательная усадка проходит за одно-два смачивания.
Трамбовка применяется при потребности в высокой скорости выполнения работ, например, когда оптимальное время для выполнения насыпи ограничено сезонно или погодой. С поочерёдным трамбованием можно отсыпать слои чистой глины по 0,6-1,0 один за другим без предварительного смачивания. Отметим ещё раз, что для трамбования подходит лишь набухшая глина, сухая не примет водоупорных свойств до набухания и последующего уплотнения.
Слои по 30-40 см можно трамбовать укатыванием, но колёсная техника для этих целей подходит плохо. Гусеничный экскаватор незаменим, если поднятие участка выполняется на высоту более метра, в остальных случаях разумнее прибегнуть к ручной развозке и выравниванию, а уплотнение доверить осадкам.
Учтите, что зачастую не нужно вручную делать разуклонку участка. Под действием движения поверхностных вод свежая насыпь со временем примет естественный уклон. При обильном поступлении воды иногда требуется даже немного приподнимать заранее насыпь в нижней части склона.
Если поторопиться и завезти чернозём до окончательного уплотнения глины, эрозия быстро окажет своё губительное воздействие и участок сильно потеряет в плодородности. К сожалению, от такого явления спасает только перепахивание почвы весной и осенью, да и то отчасти.
Чернозём или плодородный слой лучше насыпать сухим и не укатывать его, предпочтительно ручное распределение и выравнивание грунта. Техника должна завозить чернозём в обратном порядке, чем тот, в котором насыпалась глина. Заполняется участок от краёв до центральной . В окончании засыпки заполняется и она.
Это наиболее трудоёмкий этап поднятия участка: помимо того, что нужно выровнять грунт не только в одной плоскости, но ещё и с равномерным уплотнением, верхний насыпной слой может не быть однородным. Обычно перед выгрузкой чернозёма монтируют опалубку, отливают и гидроизолируют фундамент, затем обсыпают щебнем. Насыпи поверхностного подпора также устраивают до формирования плодородного слоя.
Защита от размывания, укрепление насыпи на склоне
Помимо подпорных отсыпок и дренажа имеются и другие способы предотвратить размывание почвы. Из них наиболее известный и достаточно действенный — высадка по верхней и нижней границам планируемого участка растений с развитой корневой системой, а в верхней части — активно поглощающих воду.
Кустарники высаживают по уклонам дренажных траншей, чтобы укрепить их стенки. Здесь годятся растения от ежевики и шиповника до камыша: они не создают много тени и при этом хорошо выкачивают воду из почвы. Из высшего яруса помимо березы и ивы можно использовать низкорослые бузину и облепиху. На крутых уклонах насыпь рекомендуется укреплять георешётками и подземной дренажной сетью.
Но при небольшой разнице в уровне грунта отсыпки и защитного озеленения будет вполне достаточно.
