Фундамент, закладений на глибину промерзання ґрунту

В індивідуальному будівництві використовується закладений на глибину промерзання грунту стрічковий, плитний або стовпчастий фундамент. Палі занурюють до пластів із несучою здатністю, які можуть залягати на будь-якому рівні. Підошва фундаменту, розташована нижче за відмітку промерзання, не відчуває навантажень від сил пучення. Однак ці сили все одно впливають на бічні стінки стрічкових фундаментів, паль, стовпів, прагнучи висмикнути їх із землі на поверхню.

Чому ґрунти спучуються?

Здебільшогоґрунти, на яких відбувається будівництво фундаментів, містять частинки глини. Цей матеріал не пропускає вологу, але насичується нею під час дощів або ґрунтовими водами. При замерзанні краплі всередині глини збільшуються обсягом у кілька разів, обсяг грунту збільшується на 10 – 12%.

Наприклад, у регіонах, що маютьглибинупромерзання 1,5 м, земля здатна піднятися на ділянці на 12 - 17 см, виштовхуючи розміщені в ній конструкції з бетону. Основна проблема морозного спукування виглядає так:

Легкі споруди що неспроможні врівноважити ці підземні сили, досягають часом 5 т/м 2 . Збільшуючиглибину залягання підошви стрічкового фундаменту, забудовник повністю вирішує проблему спучування під підошвою. Проте збільшується площа бічних поверхонь, яку діють дотичні навантаження. Навіть якщо вони не зможуть висмикнути стовп, стрічку з грунту повністю, в момент підйому підошви фундаменту на 10 - 15 см в ці порожнечі насипається грунт з прилеглих пластів.

При відтаванні з/б конструкція не може повернутися у вихідне положення, наступної зими весь цикл повторюється в тому ж порядку. ТакимТаким чином, вже через кілька років будівля остаточно перекошується, приходить в аварійний стан, стає непридатною для експлуатації.

Способи нейтралізації сил пучення

Для захисту відпромерзання ґрунтів наглибину занурення фундаменту найбільш ефективні такі технології:

заміна ґрунту під підошвою фундаменту інертним матеріалом – траншея для стрічки викопується на 40 – 60 см глибше за проектний рівень, в неї засипають суміш ПГС, щебінь або пісок, в яких сили пучення повністю відсутні
зворотне засипання нерудним матеріалом – 20 – 30 см шар з боків фундаментної стрічки дозволяє ліквідувати зусилля, що висмикують
утеплення підошви стрічкового фундаменту або вимощення - утеплювач здатний зупинити холод у верхньому рівні, зберегти геотермальне тепло надр, щоб грунт не міг замерзнути
дренаж, зливка, вимощення - цими конструкціями від прилеглого до фундаменту відводиться волога, суха глина спучитися не може
дрібнозаглиблена стрічка - знижуються бічні зусилля, що висмикують

Насправді зазвичай використовують кілька перерахованих способів у комплексі. Це дозволяє звести спукування до мінімуму, безпечного для експлуатації фундаменту за конкретних умов.

Які фундаменти заглиблюються нижче за відмітку промерзання?

Глибоко закладена стрічка обходиться забудовнику дорого, тому цей тип фундаменту застосовується у проектах із підземним поверхом. Найчастіше нижче відміткипромерзання мають фундаменти:

стовпчасті - підошва в 90% випадків має розширення, часто не пов'язане з тілом стовпа, тому сили пучення необхідно компенсувати цим методом
стрічкові – для котеджів із цокольнимексплуатованим поверхом
пальові – ці конструкції за замовчуванням закладаються на великі глибини, тому що у верхній шкоді пласт з несучою здатністю зустрічається вкрай рідко

Плитна основа вважається найдорожчим фундаментом. При заглибленні його нижче за відмітку промерзання бюджет зростає багаторазово.

Стрічковий фундамент

Ця основа застосовується в силу традицій, оскільки має невиправдано високий бюджет будівництва. Фундаментна стрічка, заглиблена нижче відміткипромерзання, підвищує ціну м 2 житла вдвічі:

витрата бетону чи блоків ФБС, плит ФЛ
необхідність гідроізоляції зовнішніх стін стрічки
захист підземного рівня від шкідливого газу радону
зовнішня теплоізоляція стрічки
великі обсяги нерудного матеріалу для зворотного засипання
вивіз вийнятого з котловану ґрунту

Однак занурена наглибину нижче за відмітку промерзання стрічка залишається практично єдиним способом отримати тепле підпілля або повноцінний підземний рівень. Це є актуальним для невеликих ділянок, де горизонтальна забудова небажана. Поверховість для індивідуальної забудови регламентується трьома поверхами, тому цокольний поверх значно підвищує комфорт проживання.

Захист від сил пучення для заглибленої стрічки стандартний:

утеплення зовнішніх стін
зворотне засипання піском, ПГС
теплоізоляція вимощення
дренаж по периметру підошви

Утеплювач захищає гідроізоляційний матеріал, стискається, приймаючи частину сил на себе. Другий спосіб повністю позбавляє присутності глинистої породи біля стін стрічки. Тепле вимощення не дає промерзнути грунту, дренажем відводиться волога.

Для малозаглибленої стрічки застосовують практично всі перелічені методи боротьби із силами пучення. Однак ці підстави котеджів не можуть на 100% замінити заглиблену стрічку за комфортністю експлуатації, хоч і витримують серйозні навантаження.

Легкі споруди на МЗЛФ практикують переважно на пісках, супісках. Незважаючи на комплексний захист від спучування, ймовірність підйому ґрунту все ж таки зберігається. Легкі стіни не зможуть достатньо навантажити фундамент, щоб компенсувати зусилля здирання. У цьому випадку рекомендуються пінобетонні, газобетонні блоки або цегляна кладка.

Стовпчастий фундамент

На рівних ділянках із нормальними геологічними умовами економічним рішенням для легких будівель є стовпчастий фундамент. Максимальний ресурс конструкції забезпечують стовпи, підошва яких розташована нижче помстипромерзання в регіоні. На дрібнозаглиблених стовпах можуть лежати виключно надвірні будівлі, МАФ.

Найбільш популярний монолітний або скляний стовпчастий фундамент, які в будь-якому випадку необхідно гідроізолювати, відсипати з боків інертним матеріалом, щоб уникнути сил пучення. Як у індивідуальних забудовників, так і в навколобудівельній літературі до стовпчастих основ часто відносять висячі буронабивні палі в оболонках, підошва яких опущена нижче відміткипромерзання.

На відміну від палі, стовп споруджується у відкопаному шурфі, а не в отворі, що пробурив у землі. Технологія має вигляд:

розмітка - по обносках, винесених за кути будівлі, натягуються шнури по осях стовпів
розробка ґрунту – викопується шурф під кожен стовп з урахуванням забезпечення доступу робітників до бетонних робіт
підготовка - 20 см шар піску, 20 см шар щебеню з ущільненнямвіброплитою кожних 10 см нерудних матеріалів, заливання підбетонки (5 – 10 см), гідроізоляція підошви гідросклоізолом (2 шари)
розширення - плита 10 - 20 см з горизонтальною арматурною сіткою (стрижні 12 мм періодичного перерізу) з випуском вертикального армокаркасу на всю висоту стовпа
опалубка – щити, азбоцементна, поліетиленова труба великого діаметру
бетонування – укладання суміші, ущільнення наконечником глибинного вібратора
гідроізоляція – після розпалубки на 4 – 15 день після набору міцності бетоном 70%
зворотне засипання - пазухи шурфу заповнюються ПГС або піском з пошаровим ущільненням матеріалу

Таким чином, залягання підошви стовпа нижче за відмітку промерзання гарантує відсутність сил пучення знизу. Зворотне засипання мінімізує витягують навантаження стовпа дотичними зусиллями.

Плитний фундамент

Зважаючи на максимальний бюджет будівництва плаваючої плити, ці конструкції рідко заглиблюються нижче за відміткупромерзання. Однак занурений на цю глибину плитний фундамент є найдовговічнішим із усіх існуючих, дозволяє виготовити повноцінний підвальний поверх. Конструкція має вигляд:

плита на глибині 1,7 – 2,2 м – утеплення підошви не потрібне, гідроізоляція підошви є обов'язковою умовою через можливе піднесення рівня УГВ у будь-який момент експлуатації
стіни підвалу - не є стрічковим фундаментом, хоча зовні схожі з ним.

Збірні навантаження від будівлі передаються на стіни підвалу, рівномірно розподіляються плитою по фундаментній подушці з інертних матеріалів (щебінь, пісок). Запас міцності плит глибокого закладання багаторазово перевищує необхідне значення, дозволяючи будувати 3-х поверхові цегляні особняки зважкими покрівлями, облицюваннями стін, фасадів.

Існують кесонні плити, що заливаються за мету в опалубку складної конфігурації:

під однією кімнатою є льох
конструкція заливається за один прийом
вимагає точних розрахунків, складної схеми армування

Це найекономічніший варіант отримати класичний плитний фундамент з винним льохом або підземною спорудою для зберігання овочів, розміщення комунікацій. Глибина підошви льоху гарантовано знаходиться нижче за позначку промерзання. Це дозволяє зберегти геотермальне тепло надр, яке не дозволяє пучнистим грунтам промерзнути. Гідроізоляція конструкцій обов'язкова, оскільки навіть при низькому УГВ ґрунтові води можуть мати сезонні перепади рівня.

Палевий фундамент

На відміну від усіх існуючих фундаментів, для паль відміткапромерзання не має особливого значення. Мінімально допустима глибина занурення гвинтових, буронабивних конструкцій для житла складає 3 м, що набагато більше за відмітку промерзання в більшості регіонів.

Площа бічних поверхонь паль (діаметр 15 - 60 см) незначна, зусилля, що висмикують пучнистих грунтів в даному випадку мінімальні. Однак несуча здатність пальових фундаментів на 70% залежить від розрахункового опору ґрунтів під п'ятою. Тому виробляються геологічні дослідження у плямі забудови чи пробне вкручивание.

В останньому випадку глибина залягання несучого пласта (розрахунковий опір 4 – 6 кг/см 2 ) визначається різким збільшенням зусилля затягування. Після чого всі палі занурюються на цей рівень, спираючись на пласт, що несе.

Таким чином, з усіх існуючих фундаментів нижче відмітки промерзання не заглиблюються:

плаваюча плита – за рахунокмаксимальної опорної поверхні, двошарового армування успішно протистоїть рухам ґрунту, утепленням підошви (варіант шведської плити УШП) повністю ліквідуються сили пучення, земля не може промерзнути
дрібнозаглиблена стрічка МЗЛФ – ґрунт під підошвою замінюють інертним матеріалом, утеплюють вимощення, укладають кільцевий дренаж
малозаглиблені стовпи – застосовуються виключно для надвірних споруд, часто вимагають ремонту на пучнистих ґрунтах

Всі інші фундаменти занурюють нижче за позначку промерзання в регіоні, забезпечуючи максимальну несучу здатність, ресурс конструкції.

Заглиблення підошви фундаменту нижче за відмітку промерзання дозволяє стабілізувати геометрію просторової конструкції, підвищити довговічність. Однак цей спосіб для індивідуального будівельника обходиться дорожче за дрібнозаглиблену стрічку МЗЛФ, гвинтових, буронабивних паль. Тому застосовується виключно за наявності у проекті підвального поверху.