Содержание

Рекомендации по проектированию и устройству свайных фундаментов на пучинистых грунтах

Устройство фундамента на пучинистых грунтах

Строительство на пучинистых грунтах всегда требует особого подхода к выбору фундамента. Силы пучения грунта способны разрушительно воздействовать на основание вашего дома, если оно построено неграмотно.

Пучение грунта и его виды

Пучение — способность почвы увеличивать свои объемы из-за заледенения находящейся в ней влаги. Чем большим количеством воды пропитан грунт, тем сильнее он расширяется при минусовых температурах. Изменения объема объясняются разной удельной плотностью двух материалов, которая у воды составляет 1000 кг/м2, а у льда — 910 кг/м2.

Склонность почвы к пучению непосредственно зависит от ее структуры — крупнообломочные, гравелистые и песчаные грунты практически не впитывают воду и не подвергаются пучению, тогда как расширение глины, суглинка, черноземов и супесей, впитывающих воду как губка, максимально. Особенно сильно пучение проявляется после затяжных дождей, длившихся в осенний период.

На фактическую величину пучения, помимо типа почвы, влияют два фактора:

  • Уровень глубина грунтовых вод;
  • Уровень промерзания грунта.

Выделяют два разных по прикладному характеру вида пучения:

  • Вертикальное — действует снизу-вверх, выталкивая опорную часть фундамента. Вертикальное пучение проявляется, если подошва основания расположена в пласте промерзающего грунта, если она заглублена ниже уровня промерзания, вертикальные нагрузки на фундамент не действуют;
  • Касательное — выталкивание фундамента происходит в результате трения расширяемой почвы и стенок основания. Такие нагрузки значительно меньше чем вертикальные, однако если здание легкое (каркасный либо деревянный дом) и его вес не может уравновесить выталкивающие силы, проблемы возможны и без активных вертикальных нагрузок.

Виды фундаментов на пучинистых грунтах

В основе надежности фундамента малых и средних зданий в условиях пучинистых грунтов лежит их способность сохранять устойчивость под влиянием касательных сил пучения.

Если крупные массивные здания, построенные с заложением фундамента на глубине ниже сезонного промерзания грунта, противодействуют касательным силам своей массой, то, чтобы эти силы не разрушили здание небольшой величины и массы, применяют следующие типы фундаментов:

  • Ленточный фундамент с заложением ниже глубины промерзания. В таком случае на подошву силы пучения действовать не будут, а для нейтрализации касательных сил трения, воздействующих на боковую поверхность фундамента, проводят ряд мероприятий, о которых – ниже.
  • Мелкозаглубленный ленточный фундамент или монолитная плита – так называемые, плавающие фундаменты.
  • Столбчатый фундамент.
  • Свайный фундамент.

применение ленточного фундамента на пучинистых грунтах

В пучинистых грунтах использованию подлежат исключительно фундаментные ленты глубокого заложения монолитного типа. Сборные конструкции неприменимы ввиду того, что из-за неуравновешенной нагрузки касательные силы пучения могут оторвать верхний пояс фундаментных блоков от нижнего.

При строительстве легких зданий — домов из каркасных панелей либо дерева, низкий вес постройки не сможет уравновесить касательные силы пучения, даже если его опорная часть размещена ниже глубины промерзания почвы. В данном случае необходимо обустраивать ленту с уширенной подошвой, увеличенное сечение которой работает в грунте как анкер, препятствуя выталкиванию фундамента касательными нагрузками.

Применение монолитной плиты на пучинистых грунтах

Монолитный плитный фундамент классифицируется как незаглубленный. В условиях пучинистых грунтов он используется в двух случаях:

  • Для возведения тяжелых каменных домов, вес которых дополнительно усиливает устойчивость плиты к изгибам и уравновешивает выталкивающие нагрузки;
  • Для строительства небольших сооружений, обладающих низким весом, с которыми плита работает как «плавающая» конструкция.

Под понятием «плавающая» плита обозначается способность монолита, размещенного на поверхности грунта, опускаться и подниматься вместе с почвой. К такому фундаменту выдвигаются повышенные требования к устойчивости на изгиб (достигается за счет усиленного армирования и увеличения толщины), поскольку из-за неравномерного промерзания грунта (в центре дома почва всегда сохраняет плюсовую температуру) под фундаментом образуется яма глубиной 10-20 см.

Мероприятия, противодействующие касательным силам пучения

Противодействовать касательным силам пучения при устройстве ленточного фундамента можно путем проведения ряда мероприятий:

  • строительство не сборного, а монолитного железобетонного фундамента
  • засыпка дна и пазух траншеи под фундамент песком: чем шире слой боковых пазух, тем меньше влияние касательных сил пучения
  • значительное увеличение глубины заложения фундамента с целью увеличить общую массу строения до такой величины, которая будет превосходить силы пучения
  • анкерное устройство фундаментов: расширение нижней части, на которое будут воздействовать реактивные, направленные вниз, силы пучения
  • подсыпка крупного песка для повышения общего уровня площадки: тем самым уменьшается глубина промерзания грунта под зданием
  • устройство дренажных траншей, что особенно актуально при высоком уровне грунтовых вод
  • мероприятия по утеплению фундамента

Материалы для Вас:

Свайный фундамент на пучинистых грунтах

На наш взгляд свайный фундамент на пучинистых грунтах – наиболее целесообразный вариант устройства фундамента. Судите сами: перечисленные выше мероприятия, которые не всегда эффективны и весьма дорогостоящие, в случае со свайным фундаментом не нужны.

Общая площадь поверхности свай, на которую будут воздействовать касательные силы пучения, настолько мала, что ими можно пренебречь.

Глубина погружения железобетонных свай варьируется в пределах 5-12 метров (для возведения многоэтажных зданий могут применяться составные конструкции общей длиной до 24 метров), что значительно ниже уровня промерзания грунта в любой точке России.

Фундамент на свайных опорах переносит нагрузку от веса постройки на пласт глубинного несжимаемого грунта. Это позволяет строить здания в условиях высокого уровня грунтовых вод, где из-за низкой плотности пропитанной влагой почвы ленточные фундаменты не обеспечивают требуемой надежности.

Фундамент на забивных сваях пригоден для строительства в пучинистых грунтах зданий любой этажности и веса — от легких каркасных сооружений до многоэтажных домов. На такой фундамент не работают воздействия вертикального пучения, а касательные силы не оказывают на железобетонные сваи серьезных нагрузок.

Таким образом, при относительной доступности по стоимости, свайный фундамент в условиях пучинистых грунтов гораздо надежнее, чем более дорогостоящие ленточные и плитные фундаменты.

Полезные материалы

Устройство свай

В данной публикации приведена информация о технологии обустройства фундаментов из буронабивных.

Технология устройства буронабивных свай

Буронабивные сваи имеют цилиндрическую форму, а их каркас стоит из подвергшихся армированию окружностей и продольной арматуры.

Фундамент глубокого заложения

СК «Установка Свай» занимается возведением фундаментов на сваях , являющихся одним из наиболее надежных видов оснований глубокого заложения.

Наша компания в самые короткие сроки осуществит для вас погружение свай – надёжного основания для строительства фундамента на пучинистых грунтах.

Обращайтесь, наши специалисты ответят на любые вопросы по проведению свайных работ и свайным фундаментам

ПРЕДИСЛОВИЕ

Пирамидальные и короткие буронабивные сваи являются эффективными конструкциями нулевого цикла малоэтажных агропромышленного комплекса. Использование фундаментов из коротких свай в морозоопасных, пучинистых грунтах ограничено действующими нормативными документами. Выполнение требования норм, согласно которому не допускаются даже незначительные перемещения свай, вызванные пучением грунта, приводит к увеличению их длины, что резко ухудшает технико-экономические показатели свайных фундаментов.

Вместе с тем, требование недопустимости выпучивания свай не является оправданным, так как любое здание и сооружение в состоянии переносить некоторые неравномерные деформации оснований. Применение фундаментов из коротких свай базируется на принципиально новом подходе к их проектированию, в основу которого положен расчет по деформациям пучения. Подобный подход использован и при проектировании мелкозаглубленных фундаментов. Положительный опыт строительства и эксплуатации зданий с мелкозаглубленными фундаментами о его правомерности.

Читать еще:  Как правильно и лучше сделать стык пароизоляции и стены?

При конструировании фундаментов из коротких свай используется тот же принцип, что и при конструировании мелкозаглубленных столбчатых фундаментов: фундаментные балки, цокольные панели объединяются в единую систему, образуя достаточно жесткую горизонтальную раму.

Такая система перераспределяет неравномерные перемещения отдельных свай, выравнивает их, что в конечном итоге уменьшает относительные деформации фундаментов и надземных конструкций зданий.

При проектировании свайных фундаментов так же, как и мелкозаглубленных, выдвигается требование, чтобы абсолютные и относительные деформации пучения не превосходили предельно допустимых. Последние зависят от конструктивных особенностей зданий и регламентируются ВСН 29-85.

Для свайных фундаментов, в несущей способности которых большой удельный вес составляет несущая способность боковой поверхности, необходимо выполнять условие отсутствия остаточных деформаций пучения.

Необходимо, чтобы при оттаивании грунта сваи возвращались в первоначальное положение, т.е. их осадки должны быть не меньше, чем подъемы, вызванные силами пучения.

Таким образом, при проектировании коротких свай их геометрические размеры должны обеспечивать необходимую несущую способность, а действующая нагрузка должна обеспечивать регламентированный подъем и возвращение сваи после оттаивания грунта в первоначальное положение.

В последние годы ЦНИИЭПсельстроем проведены обширные исследования взаимодействия свайных фундаментов с пучинистыми грунтами. Испытания фундаментов выполнены на площадках, сложенных грунтами с разной степенью пучинистости. На основе результатов исследований обоснована техническая возможность применения коротких свай в пучинистых грунтах, разработаны методы их расчета по деформациям пучения.

Положения настоящих «Рекомендаций» апробированы при проектировании и строительстве свайных фундаментов для жилых домов усадебного типа. В настоящее время на пучинистых грунтах с использованием таких фундаментов построено более 600 домов в Омской, Пермской, Саратовской, Ярославской и др. областях. За многими их этих зданий ведутся инструментальные наблюдения, свидетельствующие о надежной работе фундаментов из коротких свай. Вместе с тем, применение таких фундаментов взамен ленточных из сборных блоков, закладываемых ниже глубины промерзания грунта, позволило уменьшить расход бетона на 30. 60 %, объем земляных работ — на 80. 90 %, трудозатраты — в 1,5. 2 раза.

«Рекомендации» разработаны кандидатами технических наук В.С. Сажиным и В.Я. Шишкиным. В работе над ними принимали участие инженеры Л.М. Зарбуев, К.Ш. Погосян, Т.А. Приказчикова (ЦНИИЭПсельстрой), кандидат технических наук А.Г. Бейрит, инженер А.П. Айдаков (Мосгипрониисельстрой) и кандидат технических наук В.Н. Зекин (Пермский ГСХИ).

«Рекомендации» распространяются на проектирование фундаментов из коротких (длиной до 4 м) пирамидальных и буронабивных свай малоэтажных (до двух этажей включительно) сельских зданий, строящихся на слабо- и среднепучинистых грунтах при нормативной глубине промерзания не более 1,7 м.

При этом должны соблюдаться требования, предусмотренные СНиП 2.02.01-83 с изменениями к нему № 211, другими соответствующими общесоюзными документами.

1. Общие положения

1.1. Расчет свайных фундаментов следует производить по несущей способности и по деформации пучения. Деформации фундаментов, вызванные морозным пучением грунтов, не должны превосходить предельных деформаций, которые зависят от конструктивных особенностей зданий.

1.2. При проектировании свайных фундаментов на пучинистых грунтах необходимо предусматривать мероприятия (инженерно-мелиоративные, строительно-конструктивные и др.), направленные на уменьшение деформаций зданий и сооружений.

Выбор типа и конструкции фундамента, способа подготовки основания и других мероприятий по уменьшению неравномерных деформаций здания от морозного пучения должен решаться на основе технико-экономического анализа с учетом конкретных условий строительства.

2. Конструктивные мероприятия при использовании свайных фундаментов в пучинистых грунтах

2.1. Для зданий с малонагруженными фундаментами следует применять такие конструктивные решения, которые направлены на снижение сил морозного пучения и деформаций конструкций зданий, а также на приспособление зданий к неравномерным перемещениям оснований.

2.2. Конструктивные мероприятия назначаются в зависимости от типа свайного фундамента, конструктивных особенностей здания и степени пучинистости грунта основания, определяемой в соответствии с «Ведомственными строительными нормами по проектированию мелкозаглубленных фундаментов малоэтажных сельских зданий на пучинистых грунтах» (ВСН 29-85).

2.3. В зданиях с несущими стенами короткие буронабивные сваи на среднепучинистых грунтах должны быть жестко связаны между собой фундаментными балками (ростверками), объединенными в единую рамную систему. При безростверковом решении фундаментов крупнопанельных зданий жестко соединяются между собой цокольные панели.

На практически непучинистых и слабопучинистых грунтах элементы ростверков соединять между собой не требуется.

2.4. При использовании в зданиях с несущими стенами пирамидальных свай требование жестко соединять между собой элементы ростверков следует выполнять при строительстве на среднепучинистых (с интенсивностью пучения более 0,05) грунтах. Интенсивность пучения грунта определяется в соответствии с ВСН 29-85.

2.5. В необходимых случаях для увеличения жесткости стен зданий, строящихся на среднепучинистых грунтах, следует предусматривать устройство армированных или железобетонных поясов над проемами верхнего этажа и в уровне перекрытий.

2.6. При устройстве свайных фундаментов необходимо предусматривать зазор между ростверками и планировочной поверхностью грунта, который должен быть не менее расчетной деформации пучения ненагруженного грунта. Последняя определяется в соответствии с ВСН 29-85.

2.7. Протяженные здания следует разрезать по всей высоте на отдельные отсеки, длина которых принимается: для слабопучинистых грунтов до 30 м, среднепучинистых — до 25 м.

2.8. Секции зданий, имеющие разную высоту, следует устраивать на раздельных фундаментах.

3. Расчет оснований свайных фундаментов на действие вертикальных нагрузок

3.1. Расчетная вертикальная нагрузка Р, кН, допускаемая на сваю определяется по формуле

(3.1)

где N — расчетная нагрузка, передаваемая на сваю;

Fd — расчетная несущая способность сваи по грунту;

— коэффициент надежности, принимаемый равным 1,25, если несущая способность сваи определена по результатам полевых испытаний статической нагрузкой или расчетом по деформациям.

3.2. Расчетная несущая способность короткой буронабивной сваи по грунту определяется по формуле

(3.2)

где К — коэффициент пропорциональности, равный отношению нагрузки на пяту сваи к общей нагрузке при предельной осадке сваи S , принимаемой равной 8 см: коэффициент К зависит от отношения длины сваи l к ее диаметру d и консистенции грунтов. Для грунтов твердой и полутвердой консистенции при l / d 3,75 К=0,45; при 3,75 3 ;

l — длина участка сваи, на котором давление бетонной смеси на стенки скважины линейно возрастает с глубиной, l = 2 м;

— относительная усадка бетона при твердении в контакте с грунтом: при показатели текучести грунта 0,20 J L -4 , при 0 JL -4 , при JL -4 ;

Е , — соответственно расчетный модуль деформации и коэффициент Пуассона грунта.

Входящие в формулу (3.3) удельное сопротивление с1 и угол внутреннего трения грунта с учетом его упрочнения при бетонировании сваи равны: ; с1 = с I n , где , с I расчетный угол внутреннего трения и расчетное сцепление грунта естественного сложения; n — коэффициент, принимаемый равным 1,8; 1,4; 1,3 и 1,2 соответственно для грунтов твердой, полутвердой, тугопластичной и мягкопластичной консистенции.

Примечание . При неоднородном в пределах длины сваи грунте в расчет вводятся средневзвешенные значения используемых характеристик.

3.3. Расчетная несущая способность пирамидальных свай и забивных блоков определяется по ВСН 26-84 «Проектирование и устройство пирамидальных свай и забивных блоков для малоэтажных сельских зданий».

4. Расчет свайных фундаментов по деформациям пучения грунта

4.1. Расчет свайных фундаментов по деформациям пучения производится исходя из следующих условий:

h S и ; (4.1)

S от h ; (4.2)

(4.3)

где h — подъем наименее нагруженной сваи, вызванный пучением грунта;

S от — осадка сваи после оттаивания грунта;

— относительная деформация фундамента;

S и , — соответственно предельные абсолютные и относительные деформации пучения фундамента которые допускается принимать по таблице.

Предельные деформации фундаментов

Конструктивные особенности зданий

Предельные деформации пучения S и , см

Предельные относительные деформации пучения м

Устройство фундамента на пучинистых грунтах

Строительство на пучинистых грунтах всегда требует особого подхода к выбору фундамента. Силы пучения грунта способны разрушительно воздействовать на основание вашего дома, если оно построено неграмотно.

Пучение грунта и его виды

Пучение — способность почвы увеличивать свои объемы из-за заледенения находящейся в ней влаги. Чем большим количеством воды пропитан грунт, тем сильнее он расширяется при минусовых температурах. Изменения объема объясняются разной удельной плотностью двух материалов, которая у воды составляет 1000 кг/м2, а у льда — 910 кг/м2.

Склонность почвы к пучению непосредственно зависит от ее структуры — крупнообломочные, гравелистые и песчаные грунты практически не впитывают воду и не подвергаются пучению, тогда как расширение глины, суглинка, черноземов и супесей, впитывающих воду как губка, максимально. Особенно сильно пучение проявляется после затяжных дождей, длившихся в осенний период.

Читать еще:  Виды гидроизоляционных материалов

На фактическую величину пучения, помимо типа почвы, влияют два фактора:

  • Уровень глубина грунтовых вод;
  • Уровень промерзания грунта.

Выделяют два разных по прикладному характеру вида пучения:

  • Вертикальное — действует снизу-вверх, выталкивая опорную часть фундамента. Вертикальное пучение проявляется, если подошва основания расположена в пласте промерзающего грунта, если она заглублена ниже уровня промерзания, вертикальные нагрузки на фундамент не действуют;
  • Касательное — выталкивание фундамента происходит в результате трения расширяемой почвы и стенок основания. Такие нагрузки значительно меньше чем вертикальные, однако если здание легкое (каркасный либо деревянный дом) и его вес не может уравновесить выталкивающие силы, проблемы возможны и без активных вертикальных нагрузок.

Виды фундаментов на пучинистых грунтах

В основе надежности фундамента малых и средних зданий в условиях пучинистых грунтов лежит их способность сохранять устойчивость под влиянием касательных сил пучения.

Если крупные массивные здания, построенные с заложением фундамента на глубине ниже сезонного промерзания грунта, противодействуют касательным силам своей массой, то, чтобы эти силы не разрушили здание небольшой величины и массы, применяют следующие типы фундаментов:

  • Ленточный фундамент с заложением ниже глубины промерзания. В таком случае на подошву силы пучения действовать не будут, а для нейтрализации касательных сил трения, воздействующих на боковую поверхность фундамента, проводят ряд мероприятий, о которых – ниже.
  • Мелкозаглубленный ленточный фундамент или монолитная плита – так называемые, плавающие фундаменты.
  • Столбчатый фундамент.
  • Свайный фундамент.

применение ленточного фундамента на пучинистых грунтах

В пучинистых грунтах использованию подлежат исключительно фундаментные ленты глубокого заложения монолитного типа. Сборные конструкции неприменимы ввиду того, что из-за неуравновешенной нагрузки касательные силы пучения могут оторвать верхний пояс фундаментных блоков от нижнего.

При строительстве легких зданий — домов из каркасных панелей либо дерева, низкий вес постройки не сможет уравновесить касательные силы пучения, даже если его опорная часть размещена ниже глубины промерзания почвы. В данном случае необходимо обустраивать ленту с уширенной подошвой, увеличенное сечение которой работает в грунте как анкер, препятствуя выталкиванию фундамента касательными нагрузками.

Применение монолитной плиты на пучинистых грунтах

Монолитный плитный фундамент классифицируется как незаглубленный. В условиях пучинистых грунтов он используется в двух случаях:

  • Для возведения тяжелых каменных домов, вес которых дополнительно усиливает устойчивость плиты к изгибам и уравновешивает выталкивающие нагрузки;
  • Для строительства небольших сооружений, обладающих низким весом, с которыми плита работает как «плавающая» конструкция.

Под понятием «плавающая» плита обозначается способность монолита, размещенного на поверхности грунта, опускаться и подниматься вместе с почвой. К такому фундаменту выдвигаются повышенные требования к устойчивости на изгиб (достигается за счет усиленного армирования и увеличения толщины), поскольку из-за неравномерного промерзания грунта (в центре дома почва всегда сохраняет плюсовую температуру) под фундаментом образуется яма глубиной 10-20 см.

Мероприятия, противодействующие касательным силам пучения

Противодействовать касательным силам пучения при устройстве ленточного фундамента можно путем проведения ряда мероприятий:

  • строительство не сборного, а монолитного железобетонного фундамента
  • засыпка дна и пазух траншеи под фундамент песком: чем шире слой боковых пазух, тем меньше влияние касательных сил пучения
  • значительное увеличение глубины заложения фундамента с целью увеличить общую массу строения до такой величины, которая будет превосходить силы пучения
  • анкерное устройство фундаментов: расширение нижней части, на которое будут воздействовать реактивные, направленные вниз, силы пучения
  • подсыпка крупного песка для повышения общего уровня площадки: тем самым уменьшается глубина промерзания грунта под зданием
  • устройство дренажных траншей, что особенно актуально при высоком уровне грунтовых вод
  • мероприятия по утеплению фундамента

Материалы для Вас:

Свайный фундамент на пучинистых грунтах

На наш взгляд свайный фундамент на пучинистых грунтах – наиболее целесообразный вариант устройства фундамента. Судите сами: перечисленные выше мероприятия, которые не всегда эффективны и весьма дорогостоящие, в случае со свайным фундаментом не нужны.

Общая площадь поверхности свай, на которую будут воздействовать касательные силы пучения, настолько мала, что ими можно пренебречь.

Глубина погружения железобетонных свай варьируется в пределах 5-12 метров (для возведения многоэтажных зданий могут применяться составные конструкции общей длиной до 24 метров), что значительно ниже уровня промерзания грунта в любой точке России.

Фундамент на свайных опорах переносит нагрузку от веса постройки на пласт глубинного несжимаемого грунта. Это позволяет строить здания в условиях высокого уровня грунтовых вод, где из-за низкой плотности пропитанной влагой почвы ленточные фундаменты не обеспечивают требуемой надежности.

Фундамент на забивных сваях пригоден для строительства в пучинистых грунтах зданий любой этажности и веса — от легких каркасных сооружений до многоэтажных домов. На такой фундамент не работают воздействия вертикального пучения, а касательные силы не оказывают на железобетонные сваи серьезных нагрузок.

Таким образом, при относительной доступности по стоимости, свайный фундамент в условиях пучинистых грунтов гораздо надежнее, чем более дорогостоящие ленточные и плитные фундаменты.

Полезные материалы

Устройство свай

В данной публикации приведена информация о технологии обустройства фундаментов из буронабивных.

Технология устройства буронабивных свай

Буронабивные сваи имеют цилиндрическую форму, а их каркас стоит из подвергшихся армированию окружностей и продольной арматуры.

Фундамент глубокого заложения

СК «Установка Свай» занимается возведением фундаментов на сваях , являющихся одним из наиболее надежных видов оснований глубокого заложения.

Наша компания в самые короткие сроки осуществит для вас погружение свай – надёжного основания для строительства фундамента на пучинистых грунтах.

Обращайтесь, наши специалисты ответят на любые вопросы по проведению свайных работ и свайным фундаментам

Особенности проектирования фундаментов на пучинистых грунтах

Интенсивное освоение природных ресурсов в различных регионах нашей страны ставит в разряд актуальных вопросов о надежности и долговечности зданий и сооружений, возводимых на пучинистых и вечномерзлых грунтах.

8.1.Особенноти проектирования фундаментов на пучинистых грунтах.

Морозное пучение грунтов относиться к физико-механическим процессам, в результате которых промерзающий грунт приобретает напряженно-деформированное состояние под действием термодинамических изменений.

Напряжения, возникающие при пучении грунтов, настолько значительны, что могут вызвать:

-деформации промышленных зданий и сооружений;

-смещение(и искривление)железнодорожной колеи,опор мостов и линий электропередачи;

-разрушение покрытий автомобильных дорог, аэродромов и др.

8.1.1. Общие сведения.

Пучинистыми и морозоопасными называют грунты, которые при промерзании увеличивают свой объем.

На рис.2 показаны силы пучения, возникающие при сезонном п ромерзании грунтов.

Рис.2. Силы пучения, действующие на фундамент при промерзании грунта:

К пучинистым грунтам относят пески мелкие и пылеватые, суглинки и глины, а также крупнообломочные грунты с глинистым заполнителем, содержащие в своем составе более 30%(по массе) частиц размером менее 0.1 мм и промерзающие в условиях увлажнения.

По степени морозоопасности (в зависимости от гранулометрического состава , природной влажности, глубины промерзания и уровня подземных вод) пучинистые грунты подразделяются на 5 групп[25],приведенных в табл.8.1.

Пучинистые грунты характеризуются деформацией морозного пучения hf ,равной высоте поднятия поверхности слоя промерзшего грунта,а также относительным пучением f,определяемым по отношению

dfслой промерзающего грунта, подверженного морозному пучению.

Параметром Rf оценивают принадлежность глинистого грунта к одной из вышеуказанных групп, при этом определяют

где -влажности в пределах слоя промерзающего грунта, соответствующие природной, на границе текучести и раскатывания доли единиц; -расчетная критическая влажность, ниже которой перераспределение влаги в промерзающем грунте прекращается доли единиц (определяются по рис.8.2); -безразмерный коэффициент, определяемый также как и (по СНиП[44]п.2.27).

4) 9.5.4. Климатические факторы.

Под влиянием ежегодного промерзания и оттаивания, высыхания и увлажнения грунт может менять свой объем. Многие грунты при промерзании испытывают пучение. Пучение часто, как отмечено в п. 3.3.3, сопровождаются образованием линз и прослоек льда вследствие миграции влаги к фронту промерзания; такое явление может развиваться и при промерзании грунтов под фундаментом. Однако некоторые грунты пучиноопасные и непучиноопасные. К пучиноопасным относятся все пылевато-глинистые грунты, а также пылеватые и мелкие пески. Непучиноопасными являются пески средней крупности, крупные и гравелистые, гравий, галька и скальные породы.

Читать еще:  Достоинства и недостатки фасадных ПВХпанелей

Для определения возможности промерзания грунтов под фундаментом необходимо прежде всего знать нормативную глубину промерзания d f.n. Ее значение принимают по данным наблюдений как среднюю из ежегодных (не менее 10 лет) максимальных глубин сезонного промерзания под оголенной от снега поверхностью или по карте СНиП 2.01.01. – 82, либо по формуле (9.2).

d f.n. =do √Mt, (9.2).

где Mt – безразмерный коэффициент, равный сумме абсолютных среднемесячных отрицательных температур за зимний период в районе строительства; do – глубина промерзания при Mt = 1, принимаемая равной 23 см. для глин и суглинков, 28 см. – для супесей и песков пылеватых и мелких, 30 см. – для песков средней крупности, крупных и гравелистых, 34 см. – для крупнообломочных грунтов (при котлованах со значительным развитием их за наружную грань стены do принимают в зависимости от грунта обратной засыпки).

Таблица 9.1. Глуби заложения подошвы фундамента d в зависимости от расчетной глубины промерзания d f.

Так как пучинистость грунтов зависит от положения уровня подземных вод и состояния грунтов по показателю текучести глубина заложения фундаментов наружных стен устанавливается по табл. 9.1 в зависимости от расчетной глубины промерзания df, которая определяется по формуле:

d f =kh V c d f.n, (9.3)

где kh – коэффициент влияния теплового режима здания на промерзание грунта у наружных стен; V c – коэффициент условий работы; учитывающий изменчивость климата в районе строительства.

Величину kh определяют для наиболее неблагоприятных условий, к которым относятся промерзания грунтов с северной стороны здания и около выступающих углов. Правильнее находить kh теплотехнических расчетов, однако можно принимать kh по СНиП 2.02.01 – 83. при этом следует учитывать вынос фундаментов за наружную грань стены.

Введение в формулу (9.3) коэффициента V c вносится поправка на глубину промерзания в холодные зимы. Величина d f.n обеспечивает лишь в 50 % случаев не промерзания грунта под фундаментом. При возведении капитальных сооружений такую обеспеченность нельзя считать достаточной. Поэтому в районах, где сумма среднемесячных отрицательных температур воздуха за отдельную суровую зиму в 1.5 раза и более превышает средние многолетних наблюдений, целесообразно принимать V c>1. в настоящие время в указанных районах рекомендуется брать V c = 1.1.

5) 8.1.2.Типы фундаментов.

Фундаменты, возводимые на пучинистых грунтах, представлены на рис. 3 .К фундаментам мелкого заложения относят такие, отношение высоты которых к ширине подошвы не превышают 4.

Малозаглубленными * называют фундаментыглубиной заложения 0,5…0,7 от нормативной глубины промерзания.

Незаглубленные фундаменты из монолитных ( сборно — монолитных)плит применяют для зданий с отношением длины к высоте менее 4.Фундаментные плиты укладывают на подсыпки(подушки) из непучинистых материалов. В качестве материала при устройстве подушки используют песок крупный и средней крупности, мелкий щебень, котельный шлак либо медный материал, подвергнутый тепловой обработке.

В качестве мероприятий против морозного выпучивания в настоящее время широко применяют заложение фундамента ниже расчетной глубины промерзания. Однако такое решение не только приводит к значительному удорожанию стоимости строительства, но и не исключает(для малонагруженных фундаментов)больших неравномерных перемещений фундамента, что приводит к повреждению конструктивных элементов здания. Это обусловлено тем, что нагрузки, передаваемые на фундаменты малоэтажных зданий, как правило, значительно меньше касательных сил морозного пучения, действующих по боковой поверхности заглубленных фундаментов.

*Малозаглубленные и (незаглубленные) фундаменты рекомендуют для одно и двухэтажных зданий.

При проектировании фундаментов на пучинистых грунтах ,кроме фундаментов на естественном основании(столбчатых, ленточных) и свайных нашли применение фундаменты на локально уплотненных основаниях . Они представлены фундаментами из забивных блоков и фундаментами в вытрамбованных котлованах(ФТК).

Особенность метода ФТК состоит в том, что котлованы под отдельные фундаменты не отрываются, а вытрамбовываются на необходимую глубину с последующим заполнением монолитным бетоном враспор или установкой сборных элементов.

Выбор конструкции фундамента следует производить, исходя из конкретных условий строительной площадки на основе результатов технико-экономического сравнения возможных вариантов фундаментов:

Свайный фундамент – панацея для пучинистых грунтов

Фундамент является конструкцией, которая передает нагрузку и равномерно распределяет давление здания на грунт. От заложенного основания зависит надежность и долговечность конструкции. На пучинистом грунте заложить фундамент гораздо сложнее, так как потребуется свести к минимуму влияние пучения грунта на фундамент.

Особенности пучинистого грунта

Пучинистыми называют грунты, подверженные морозному пучению. Пучение возникает при переходе воды, находящейся в почве, в мерзлое состояние. Так как лед обладает маленькой плотностью и занимает много места в грунте, почва начинает вспучиваться и разрушать фундамент.

Пучинистость грунта определяется исходя из его состава, уровня грунтовых вод и пористости частиц.

Мелкозернистый песок, глина, супеси и суглинки подвержены пучению. В данных грунтах влага быстро накапливается и проникает во все слои почвы, уровень грунтовых вод поднимается, соответственно увеличиваются силы пучения.

Гравий, крупнозернистый песок слабо впитывают воду, поэтому влажным становится только слой, близко залегающий к грунтовой воде.

При промерзании почвы влага старается уйти в нижние слои, так как глина и супеси удерживают влагу и не дают ей проникнуть ниже, грунт насыщается водой и сильно пучинится.

При строительстве многоэтажного дома на пучинистом грунте фундамент трамбует грунт своим весом и степень пучинистости уменьшается, но стены могут потрескаться. Чтобы избежать данного явления, фундамент дополнительно укрепляют горизонтальным армированием.

При неравномерном вспучивании фундамент за несколько зимних периодов поднимается и опускается. Фундамент перекашивается, и начинают деформироваться стены.

Виды свайных фундаментов

По материалу, из которого изготовлены сваи:

  • Деревянные.
  • Металлические.
  • Бетонные.
  • Железобетонные.

По форме профильного материала:

Типы свайных фундаментов:

  • Винтовой. Используют металлические сваи с винтовой поверхностью, которая вкручивается в землю.
  • Забивной. Свая помещается в грунт с помощью молота или вдавливателя.
  • Набивной. Сваи изготавливают в пробуренной яме, путем заливки бетонным раствором и установки арматурного каркаса.
  • Оболоченная конструкция. Опора погружается в скважину и заполняется монолитными бетоном.

По характеру работы сваи подразделяются на висячие и опорные.

Висячие сваи удерживаются на поверхности из-за силы трения своих боковых поверхностей.

Перед установкой висячих свай, проводят тщательные расчеты. На рыхлом и не устойчивом грунте используют длинные сваи. Чем больше нагрузка на фундамент, тем длиннее должна быть опора. Увеличить несущую способность возможно при использовании висячей сваи, расширенной на конце, для лучшего контакта с грунтом.

Свая-стойка включает в себя острие, которое опирается на устойчивые слои грунта, так как длина сваи может быть любой, то осадка и разрушение фундаменту из опорных свай не грозит.

Технология возведения свайного фундамента на пучинистом грунте

На размеченной территории с помощью бура делают скважины нужных размеров по всему периметру. Расположение свай проводят на расстоянии 1,5 -2 метров друг от друга. Винтовые сваи закручивают в почву на глубину ниже промерзания почвы и закрепляют цементным раствором.

Бетонные сваи устанавливаются следующим способом:

  1. В пробуренные скважины монтируют трубы из рубероида, которые обвязаны проволокой в несколько слоев. Полученные заготовки должны возвышаться над земляным основанием на 30 – 40 см.
  2. В трубах размещают 7 металлических прутьев, которые связываются между собой.
  3. В полученные столбы заливают бетонный раствор. Прутья, которые монтировали в рубероидные заготовки, должны быть выше основания на 30 см, чтобы их можно было связать с ростверком.
  4. Когда бетон застыл, проводят деревянную или швеллерную обвязку. Торцы полученных труб скрепляют между собой, чтобы усилить несущие способности фундамента. Деревянная обвязка состоит из крепления брусьев к оголовкам свай, при помощи шурупов и шпилек. Швеллерная обвязка применяется для крепления винтовых свай. Торцы труб сваривают и соединяют между собой.

Так как пучинистые грунты насыщены большим количеством влаги, перед установкой металлических свай проводят антикоррозионную обработку. Сварные швы и стыки защищают специальной пропиткой или материалами проникающего действия.

Свайный фундамент является удачным решением для неустойчивых грунтов. Заложение фундамента не потребует много времени и работ. Низкая себестоимость фундамента сделала его очень популярным для строительства хозяйственных построек.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector