Фундамент на пучинистых грунтах: Фундамент на пучинистых грунтах: как избежать ошибок строительства

Разное

Содержание

Какой фундамент на пучинистых грунтах лучше строить? |

Фундамент на пучинистых грунтах

Благодаря современным технологиям, которые применяются в возведении свайного фундамента, постройка зданий, учитывая при этом всем прочностные характеристики, выполняется в разы быстрее. Впрочем, вопрос о том, какой выбрать фундамент на пучинистых грунтах, все еще остается актуальным. Каждый отдельный вариант отличается, как преимуществами, так и своими недостатками. Впрочем, именно винтовые и железобетонные конструкции демонстрируют невероятную прочность и легко выдерживают оказываемые на них нагрузки.

Какой грунт относят к категории пучинистых? Пористые и содержащие много влаги. Весь процесс пучения начинается с того, что вода в почве замерзает. Вспоминаем школьную физику. Лед менее плотный, чем вода. Оттого занимает больший объем. Поэтому, чем больше влаги в почве, тем сильнее ее пучит. Представителями таких грунтов являются глина, суглинок, супесь. В них много пор. Вода через эти поры не просачивается, а задерживается. Один из объектов, где мы возводили фундамент на глине:

Компания Эндбери предполагает собственное производство металлических и железобетонных свай, поэтому о качестве составных материалов можно не волноваться. Пристальный контроль каждого отдельного этапа производства, а также использования лучших материалов, гарантирует исключительно лучший результат.

Особенности строительства на пучинистых грунтах

Пучинистые грунты – это почвенные массы, которые подвержены разрушением под воздействием низких температур. Разумеется, что это не может не оказывать разрушающее воздействие на будущие строения. Как правило, процессу разрушения в связи с низкими температурами подвержены рыхлые почвенные массы, в которых очень хорошо задерживается влага.

Перед началом строительства, необходимо исследователь почву и определить ее тип. Выделяют 5 типов почвы:

  • Непучинистые. Сюда относится гравий, крупный песок, галька, а также те почвы, которые отлично фильтруют воду;
  • Слабопучинистые. Наблюдаются на холмистых территориях, которые сильно увлажняются атмосферными осадками;
  • Среднепучинистые. Местность с большими склонами, где очень хорошо задерживается большой объем влаги;
  • Сильнопучинистые. Это заболоченная местность, где ситуация в разы усугубляется за счет воздействия грунтовых вод;
  • Очень пучинистые. Это почвенные массы с чрезмерной пластичностью, которые находятся в обводненном состоянии.

Расчет интенсивности пучения

Проектирование фундаментов на пучинистых грунтах начинается с подсчета интенсивности пучения почвенных масс на участке. Необходимые меры требуются для того, чтобы определить необходимую устойчивость основания, а также нейтрализовать разрушающее воздействие процесса пучения на основание и будущее строение.

Расчет осуществляется по следующей формуле – E = (H – h)/ h:

  • Е – показатель пучения;
  • Н – степень промерзания почвенных масс;
  • h – уровень, где начинается промерзание.

Необходимые расчеты следует провести два раза – летом и зимой.

Фундамент на пучинистых грунтах

Выбор фундамента с учетом пучения грунта

Для строительства на пучинистых территориях рассматривают следующие виды оснований:

  • Свайный – винтовой или ж/б. В данном случае крайне важно определить точную глубину промерзания. Стрежни устанавливаются ниже полученной отметки. Отлично подходит такое основание для возведения, как небольших строений, так и огромных промышленных объектов, которые могут располагаться, как на водянистых, так и на заболоченных участках;
  • Столбчатый фундамент. Применяется исключительно для легких и очень легких построек, преимущественно хозяйственного назначения. Как правило, используется для этих целей мелкозагубленный ленточный фундамент под пучинистые грунты. Для жилого строительства такой вариант не подходит;
  • Бетонный ленточный фундамент на пучинистых грунтах. Заглубляется ниже того уровня, где начинает промерзать грунт. Отличается небольшими затратами на возведение в сравнении с плитой. Применять его стоит очень осторожно. Крайне важно предварительно рассчитать абсолютно все возможные нагрузки. Только так удается исключить пучение грунта или снизить его до минимального уровня.
Винтовые и забивные сваи: какие лучше?

Основное преимущество свайных фундаментов заключается в том, что они позволяют возводить здания даже на той местности, где, казалось бы, сделать это просто невозможно. Конечно, незаглубенный ленточный фундамент на пучинистых грунтах или монолитный тип фундамента все еще востребован в строительстве, но ошибочно полагать, что здания на сваях менее устойчивы. К тому же, обустройство дома и даже огромного промышленного объекта, с использованием таких конструкций обойдется в разы дешевле. Плюс ко всему, выполнить все необходимые работы можно всего за один день.

Преимущества винтовых свай

Винтовые стержни выполнены в виде труб, которые производятся из стали. Имеют очень острый конус с лопастями, благодаря чему они могут легко ввинчиваться практически в любую почву. Исключением является только горная порода. Лопасти позволяют ускорить процесс сверления, а также способствуют уплотнению почвенных масс. Отличительная черта такого варианта – надежная фиксация элемента без дополнительных вмешательств. Возможно это благодаря тому, что в момент ввинчивания, никаких пустот вокруг установленных элементов не образовывается. Если доверить такую работу профессионалам, винтовые элементы продемонстрируют невероятную прочность.

К основным достоинствам винтовых свай можно отнести следующее:

  • Простой монтаж;
  • Доступная стоимость;
  • Большой эксплуатационный период свай. Если была выполнена качественная обработка свай с использованием специальных составов, которые защищают сталь от возникновения коррозии, винтовые стержни смогут прослужить до 100 лет;
  • Скорость монтажа. Достаточно одного дня, чтобы установить все необходимые элементы;
  • Не требуется остановка процесса постройки для выполнения дополнительных работ. При ввинчивании свай, никаких пустот вокруг этих элементов не образовывается, поэтому можно сразу приступать к следующему этапу строительства;
  • Выполнять работы можно в любое время года.

фундамент под пучинистый грунт

Преимущество забивных железобетонных свай

Железобетонные элементы способны создать очень прочную и надежную опору, которая защитит будущее строение от любых неприятностей. Устанавливаются железобетонные конструкции с помощью специальной техники, за счет чего они входят в почву без каких-либо трудностей. Отличительная особенность данного варианта заключается в том, что во время установки таких свай, поверхностный слой почвы не разрушается. Это значит, что тратить время и средства на вывоз строительного мусора не понадобится. Интересно, что одна такая свая способна выдержать колоссальные нагрузки – до 10 тонн веса. Благодаря этому, сомневаться в их прочности и выносливости не приходится.

К основным достоинствам таких свай можно отнести следующее:

  • Невероятная несущая способность. Она в разы выше, чем у винтовых свай, так как всего один элемент способен выдержать колоссальную нагрузку – до 10 тонн;
  • Здания, возведенные на ж/б сваях способы стоять столетия;
  • Фундамент под пучинистые грунты на данных сваях обходится в разы дешевле, чем заливка монолитного фундамента;
  • Если речь идет о небольшом строении, то возвести свайное поле можно буквально за один день;
  • Применять ж/б стержни можно на любых типах грунта. Исключение – горная порода;
  • Нет привязки к времени года. Возводить фундамент можно, как летом, так и зимой;
  • Ж/б сваи не подвержены воздействию коррозии;
  • Благодаря использованию специальной техники, такие сваи входят в поверхность, словно гвозди, а глубина достигает ниже отметки промерзания. Благодаря этому, в разы увеличивается устойчивость будущего строения.

пучинистый грунт какой фундамент

Как снизить пучение грунта?

Когда строительство осуществляется на пучинистых грунтах, стоит рассматривать такой фундамент, для которого такой разрушающий процесс не будет представлять опасности. Впрочем, можно воспользоваться и альтернативным вариантом, а именно провести ряд особых мероприятий, которые будут направлены на снижение вспучивание грунта. К таким действиям можно отнести следующее:

  • Заменить грунт на песок крупной фракции. Это эффективный, но очень трудоемкий процесс. Требуется не только вырыть глубокий котлован, но и закупить большое количество подходящего грунта. В итоге все выльется в очень большие затраты;
  • Возвести ленточный фундамент ниже уровня промерзания грунта. Впрочем, процессы вспучивания все еще будут оказывать свое негативное воздействие, хоть в данном случае это будет наблюдаться только на боковые поверхности фундамента. Чтобы полностью исключить пагубное воздействие, потребуется хорошо утеплить основу дома. Разумеется, что это тоже повлечет за собой дополнительные расходы;
  • Организовать отвод воды от дома. Делается это методом оборудования дренажной системы. Чтобы сделать это, необходимо будет изготовить отмостки и ливневую канализацию. Как и в случае с двумя предыдущими вариантами, это тоже станет причиной дополнительных трат.

Как видим, мероприятия по предотвращению пучинистости грунта требуют дополнительных затрат, что в свою очередь и растянет период строительства. Именно поэтому, лучше всего воспользоваться таким фундаментом, для которого процессы промерзания грунта не будут играть никакой роли.

Компания «Эндбери» занимается производством и установкой надежных свай, которые идеально подойдут для каждого отдельного объекта. Клиентам предлагается лучшее качество изделий, а также их установка с учетом всех требований в самые сжатые сроки.

Заключение

Сегодня винтовые и железобетонные сваи считаются более надежным вариантом для создания прочного основания под будущее здание. Впрочем, выбирая из этих двух вариантов, большинство специалистов отдают свое предпочтение именно второму. Несмотря на то, что железобетонные сваи сопровождаются дополнительными расходами, в итоге они способы обеспечить большую несущую способность. С их помощью можно возводить не только небольшие строения, но и многоэтажные здания, которые оказывают на почву очень большую нагрузку. Именно по этой причине ж/б сваи применяются и для возведения больших промышленных объектов.

Фундаменты на пучинистых грунтах — какой лучше?

Пучинистый грунт – это почвенный массив, который в зимний период года расширяется и оказывает сильное давление на стенки фундамента. Оно приводит к разрушению конструкции, ее «выталкиванию» из котлована.

Воздействие давления при пучении на фундамент

Существуют виды конструкций для возведения в таких условиях и перечень правил для работы: от правильной глубины заложения фундамента до армирования.

Расчет интенсивности пучения на участке

Чтобы произвести расчет степени пучения грунта на стройплощадке своими руками, необходимо воспользоваться формулой: E = (H— h) / h, в которой:

  • Е – отвечает степени пучинистости грунта;
  • h – высоте грунтового массива до замерзания;
  • H – высоте грунтового массива после промерзания.

Чтобы сделать расчет степени, необходимо сделать соответствующие замеры в летнее и зимнее время. Пучинистой можно считать почву, высота которой изменилась на 1 см при промерзании на 1 м. С этом случае «Е» будет равняться коэффициенту 0.01.

Процессам пучения больше подвержены грунты, в которых есть большое содержание влаги. Она при замерзании расширяется до состояния льда и тем самым поднимает уровень грунта. Пучинистыми считаются: глинистые почвы, суглинки и супеси. Глина, из-за наличия большого количества пор, хорошо удерживает воду.

к оглавлению ↑

Что такое пучинистый грунт и чем он опасен? (видео)

к оглавлению ↑

Как снять воздействие пучения на грунт?

Существуют простые способы снять пучение вокруг фундамента своими руками:

  1. Замена слоя грунта под и вокруг основания на непучинистый слой.
  2. Закладка фундамента на грунтовый массив ниже слоя промерзания.
  3. Утепление конструкции для предотвращения замерзания грунта.
  4. Водоотвод.

Первый способ – самый трудоемкий. Для этого необходимо вырыть котлован под фундамент, глубиною ниже уровня замерзания земли, пучинистый грунт вывезти, а на его место засыпать сильно утрамбованный песок.

Читайте также: обустройство песчаной подушки для строительства фундаментов на пучинистых грунтах.

Он показывает высокую несущею способность и не удерживает влагу. Большой объем земельных работ делает его наименее популярным, хотя он и является эффективным способом побороть пучение. Эта техника эффективна для заложения малоэтажных зданий, мелкого заглубления, например, сарая.

Особенностью второго способа является снятие влияния пучения на подошву фундамента, но его сохранение при воздействии на стенки основания. В среднем боковое давление на стенки составляет 5 т/1 м2. С его помощью можно возводить дома из кирпича.

Третий способ позволяет сделать незаглубленный фундамент под частный дом своими руками в условиях пучения. Суть метода заключается в заложении утеплителя по периметру фундамента на всю его глубину. Расчет материала делается так: если его высота равна 1 м, то и ширина утеплителя должна составлять 1 м.

Чтобы сделать отвод воды вокруг дома или сарая, нужно построить дренаж. Он представляет собой канаву на расстоянии 50 см от постройки, глубина которой такая же, как уровень заложения конструкции. В дренажную траншею укладывают перфорированную трубу под техническим уклоном и оборачивают ее в геотекстиль, а затем заполняют гравием и песком крупной фракции.

Ниже — рассмотрим типы оснований, которые могут применяться на почве, склонной к пучению.

Читайте также: особенности и нюансы прокладки канализации под фундаментом.

к оглавлению ↑

Мелкозаглубленный ленточный фундамент на пучинистых грунтах

Эффективным способом сделать крепкое основание для дома или сарая является мелкозаглубленный (малого заложения) ленточный фундамент на пучинистых грунтах. Это бетонная лента с элементами армирования, обустроенная по всему периметру здания и в местах пролегания несущих стен. Чтобы выстроить незаглубленный фундамент своими руками, необходимо следовать таким этапам:

  1. Вырыть котлован/траншею, глубиною 50-70 см. Расчет ширины делается, исходя из ширины самого основания в сумме с опалубкой, утеплителем или гидроизоляцией, а также декором.
  2. Заложить откосы открытой траншеи гидроизоляций. С этой целью применяется толь, пленка.
  3. Засыпать выемку слоями утрамбованного песка по 20-30 см каждый. Для утрамбовки материал периодически смачивается водой.
  4. Поставить опалубку из любого доступного материала (доска, ламинированная фанера).
  5. Выстелить на песок гидро защитный барьер.
  6. Сделать армирующий пояс с диаметром прутьев 12 мм.
  7. Залить незаглубленный фундамент бетонным раствором.
  8. Заложить второй слой армирующего пояса в незаглубленный фундамент по жидкому раствору (особенность, которую требует только мелкозаглубленный тип основания)

Для соединения арматуры сварка не применяется. Чтобы незаглубленный фундамент был жестче, используется проволока длиной 20 см.

к оглавлению ↑

Столбчатый фундамент на пучинистых грунтах

Конструкция может применяться для заложения дома или сарая на пучинистых грунтах, уровень промерзания которых не превышает полтора метра. За свою основу столбчатый фундамент взял готовые сваи. Их высота достигает 3-4 м.

Ленточный фундамент с дренажом на пучинистом грунте

Если в планах возвести небольшое здание, то эффективны такие виды сваи, как забивные из дерева или железобетона, а также винтовые. Дерево – это менее долговечный материал для фундаментных целей.

Столбчатый фундамент закладывается ниже уровня промерзания почвы, поэтому сохраняется лишь боковое давление пучения. По сравнению с заглубленными ленточными конструкциями, оно незначительно, так как площадь сваи меньше.

Среди всех типов столбов для основания – винтовые сваи для фундаментов самые удобные. Чтобы сделать столбчатый фундамент с их помощью, не нужно бурить скважины. Всю работы сделают винтовые лопасти.

Читайте также: как построить столбчатый фундамент из труб?

Свайной конструкции доступны все водянистые типы грунтов: заболоченные, сырые участки. Для придания постройке жесткости, столбы связываются опорно-анкерными площадками. Для этого столбы ввинчиваются в грунт.

На их поверхности нужно сделать опалубку, выложить арматурный каркас, сшитый металлической проволокой и залить бетонной смесью. Расчет уровня расположения бетонной ленты равен поверхности почвы или чуть ниже.

к оглавлению ↑

Технология ТИСЭ – новый способ противодействия пучению

Для заложения фундамента своими руками наиболее доступной конструкцией является ТИСЭ. Она представляет собой опорно-столбчатый фундамент, сваи которого соединены ростверком. Тисэ может использоваться для кирпичного, каркасного или каменного строительства.

Среди преимуществ заложения свай ТИСЭ своими руками: экономичность (сравнивая мелкозаглубленный ленточный фундамент и ТИСЭ, разница составляет в 4 раза в пользу второго), возможность обойтись без спецтехники и электричества, возможность удобной прокладки коммуникаций.

Устойчивость к пучению конструкции ТИСЭ обеспечивает наличие пространства между ростверком и почвой. С его помощью можно минимизировать уклон участка, например, использовать его ступенчатую конструкцию, если уклон стройплощадки больше 10˚.

Фундамент ТИСЭ на пучинистом грунте

Фундамент ТИСЭ обязательно армируется по периметру ленты. Расчет количества прутьев делается так, чтобы их общий диаметр составлял 8 см. С помощью арматуры нужно сделать два пояса: сверху и снизу.

Опалубка для ТИСЭ конструкции делается так:

  1. Покрыть столбы гидроизоляцией.
  2. Заложить в грунт деревянные колья, таким образом, чтобы их верхняя точка совпала с нулевым уровнем.
  3. Просыпать всю ширину ростверка и заподлицо песком.
  4. Прибить к кольям доски с выравниваем по нулевому уровню.
  5. Обезопасить опалубку ТИСЭ гидроизоляцией.

к оглавлению ↑

Плитный фундамент в условиях пучения

Существуют и другие способы сделать устройство фундамента на пучинистых грунтах. Кроме ТИСЭ, мелкозаглубленного и столбчатого основания, применяют плитный фундамент. Это монолитная железобетонная плита, которая противостоит пучению за счет большой площади подошвы.

Она эффективна при простой конструкции здания, когда фундамент представляет собой квадрат или прямоугольник. Расчет материалов показывает, что это самый дорогой, но не менее надежный вид сооружения. Изготавливается из бетона или железобетона.

Монолитный фундамент требует обустройства низкого цоколя. Расчет ширины монолитной плиты делается в зависимости от того, какой материал применяется для возведения стен.

Средний показатель отвечает параметрам от 15 до 35 см. 15 см подойдет, например, для деревянных конструкций, а 20 см – для кирпичных. Чтобы проложить инженерные коммуникации в плите, в ней заранее делаются отверстия соответствующего диаметра.

Какой тип фундамента выбрать — незаглубленный, столбчатый, плитный или ТИСЭ — зависит от возможности применить технику, размера дома, его конфигурации и материальных возможностей застройщика.

Фундамент на пучинистых грунтах: плитный или ленточный

Строительство дома на частном участке с пучнистой почвой в первую очередь тесно связано с правильным проектированием. И особого внимания здесь заслуживает именно фундамент на пучинистых грунтах, поскольку от основания и его крепости зависит надежность и долговечность всего дома.

Известно, что сезонное пучение грунта оказывает негативное влияние на основание дома, а именно — выталкивает его, что приводит к разрушению сначала стенок каркаса, а затем и стен самого дома. Поэтому стоит очень внимательно подойти к решению вопроса об устройстве основания.

Важно: если вы хоть на каплю сомневаетесь в правильности принятого ранее решения, то следует пригласить специалиста, который проведет анализ грунта, определит степень его пучнистости и спроектирует оптимальный базис для дома.

Особенности пучинистого грунта

фундамент на пучинистых грунтах

Пучнистые земли представляют собой наличие в почве участка таких составляющих, которые склонны к скоплению большого количества воды

Пучнистые земли представляют собой наличие в почве участка таких составляющих, которые склонны к скоплению большого количества воды. В результате в сезон морозов эта самая вода кристаллизуется (то есть замерзает), увеличиваясь от этого в объеме, а именно — в почве присутствует лёд, которому требуется место.

Особенно пучнистыми являются такие почвы:

  • Мелкопесчаные с высоким уровнем грунтовых вод;
  • Глинистые и суглинистые;
  • Пылеватые почвы.

Грунт, насыщенный в зимнее время года льдом, начинает пучиться, отыскивая себе место. Таким образом происходит смещение фундамента под воздействием пучнистой земли. Причем в зависимости от степени заглубленности основания негативное воздействие грунта может оказываться как снизу, так и на стенки фундамента. То есть, если основание дома не углубляют ниже уровня промерзания почвы, то такой базис находится как бы на поверхности играющей лавы. Его постоянно деформирует, меняя соответственно и первоначальное положение дома. Если же фундамент углубляют ниже уровня промерзания грунта, то здесь пучинистая земля снизу не оказывает влияния на каркас дома, а вот на боковые его стенки изрядно давит. Стоит ли говорить о негативных последствиях для дома в результате такого влияния на фундамент.

Важно: уровень промерзания грунта в средней полосе России достигает отметки 1,5 метра. И углублять фундамент ниже этого уровня очень затратно. Поэтому стоит подобрать один из приведенных ниже типов фундамента, который отлично справится с нагрузкой, оказываемой на него и домом, и почвой.

Стоит отметить, что в момент промерзания и пучения почва может увеличиваться в объеме в диапазоне 4-12%. И объем увеличения полностью зависит от количества воды в грунте.

Профессионалы делят пучнистые земли по степени пучения на такие виды:

  • Слабопучнистые почвы. Процент увеличения грунта в объеме не превышает 4%.
  • Среднепучнистые. Здесь земля увеличивается в объеме до 8%.
  • Сильнопучнистый грунт. Его объем может увеличиться до 12%.

При этом процент вспучивания почвы обусловлен дополнительными факторами, такими как:

Рекомендуем к прочтению:

  • Уровень расположения подземных вод;
  • Глубина промерзания почвы;
  • Дисперсионные свойства грунта;
  • Высота капиллярного смачивания слоёв земли на участке.

Фундамент для пучнистого грунта

Чтобы постройка на пучнистой почве была надежной и долговечной, можно использовать три типа фундаментов:

  • Мелкозаглубленный ленточный;
  • Свайный;
  • Плитный монолитный железобетонный.

Какой из них выбрать, разберем ниже.

Ленточный мелкозаглубленный фундамент

плитный фундамент на пучинистых грунтах

На подвижном грунте можно монтировать мелкозаглубоенный или совсем не заглубленный фундамент

На подвижном грунте можно монтировать мелкозаглубоенный или совсем не заглубленный фундамент. Такой базис подойдет для деревянного или каркасного дома в один этаж.

Важно: основание подобного типа нельзя использовать для каменной постройки. Иначе противодействие сил давления снизу (со стороны почвы) и сверху (со стороны стен) будет плачевным для всей постройки.

Основание ленточного типа для пучнистого грунта имеет толщину 30-50 см, что позволяет сделать силу давления пучнистой земли исключительно касательной. Кроме того эта сила будет сведена практически к нулю.

Для того чтобы мелкозаглубленный или незаглубленный базис еще меньше подвергался силам пучения почвы, под него необходимо уложить слой песка или щебня крупной фракции. Толщина слоя не менее 20 см. Такая прослойка создаст своеобразный природный дренаж грунта под фундаментом и снизит уровень негативного воздействия на основание.

Ленточный фундамент под легкие постройки на пучнистых почвах нужно делать только монолитными железобетонными. Здесь раствор заливают в подготовленную траншею с обязательным его армированием.

Процесс строительства фундамента выглядит таким образом:

  • Согласно проектной документации на грунте копают траншею заданной глубины. Её дно устилают гидроизоляционным материалом и после засыпают песчаной или гравиевой подушкой. Сыпучие хорошо трамбуют.
  • Стенки траншеи нужно тщательно теплоизолировать. Впоследствии это будет теплоизоляция для фундамента.
  • В подготовленную яму монтируют опалубку и ставят арматуру.
  • Бетонный раствор заливают, обрабатывая его строительным вибратором.

Важно: от полностью готового фундамента необходимо отвести отмостки для оттока дождевой и талой воды.

Совет: смонтированный в тёплое время года мелкозаглубленный фундамент на пучнистом грунте нужно обязательно застроить. То есть, запрещается оставлять его в таком виде на зимний период. В результате пучения почвы он просто сломается. Если де возможности возвести дом сразу нет, то следует хорошенько утеплить базис. Для этого можно использовать большой объем шлака, стекловаты, опилок, соломы или других материалов, которые предотвратят промерзание фундамента со всех сторон.

Свайный (столбчатый) фундамент

фундамент на пучинистых грунтах

Еще один вариант для устройства фундамента на пучнистом грунте — монолитный столбчатый (свайный) базис

Еще один вариант для устройства фундамента на пучнистом грунте — монолитный столбчатый (свайный) базис. В силу того что площадь каждой опоры сравнительно мала, почва в сезоны пучения не может оказать на него полноценного негативного воздействия. К тому же сваи (столбы) можно без ощутимых финансовых затрат углубить ниже уровня промерзания грунта.

Рекомендуем к прочтению:

Важно: свайный (столбчатый) фундамент можно возводить на пучнистых землях под небольшие и нетяжелые дома.

Опоры для фундамента можно использовать как заводские (монолитные железобетонные забивные сваи), так и лить самостоятельно непосредственно на участке из бетона с его обязательным армированием. При этом железобетонные сваи готового типа требуют применения специальной установки.

Технология монтажа свайного фундамента выглядит так:

  • На грунт наносят разметку, располагая ямы под будущие опоры таким образом, чтобы они находились под каждым углом дома, под всеми несущими стенами и в местах стыков стен.
  • Теперь следует подготовить скважины при помощи стандартного бура.
  • В сформированные ямы насыпают песок толщиной 10-15 см и хорошо уплотняют его.
  • Далее в яму устанавливают асбестоцементную или металлическую трубу, которая будет играть роль несъемной опалубки.

Важно: стальные трубы необходимо гидроизолировать снаружи битумной мастикой.

  • В трубы устанавливают арматуру и заливают готовый бетонный раствор.
  • После того как столбы полностью просохнут, все опоры скрепляют монолитным ростверком, который имеет вид пояса. Именно на него будет ложиться вся масса дома, распределяя таким образом нагрузку между колоннами равномерно.

Фундамент-плита

плитный фундамент на пучинистых грунтах

Такой базис является самым дорогостоящим, однако именно он считается самым оптимальным вариантом фундамента для пучнистых грунтов

Такой базис является самым дорогостоящим, однако именно он считается самым оптимальным вариантом фундамента для пучнистых грунтов. Дело в том, что плитный каркас представляет собой железобетонную монолитную подушку толщиной 30-50 см, на которую равномерно распределяется вся нагрузка готового здания. В результате дом на таком фундаменте просто лавирует в грунте, не подвергаясь давлению со стороны пучнистой почвы.

Плитный фундамент используют под любые типы строений и каменные в том числе.

Технология монтажа фундамента-плиты выглядит так:

  • По периметру всего будущего здания копают котлован, глубина которого будет превышать проектную на 20 см. Это расстояние следует заполнить крупнофракционным песком и хорошо уплотнить.
  • Затем на песок устанавливают опалубку из крепких досок и стелют слой гидроизоляции таким образом, чтобы его края ниспадали на стенки опалубки. Все стыки обрабатывают газовой горелкой для создания герметичного слоя материала.
  • Следующий этап — подведение всех коммуникаций. При этом их нужно не только смонтировать, но и проверить методом пролива. Иначе потом будет поздно.
  • Поверх проведенных коммуникаций монтируют арматуру в виде расположенных друг на другом стальных сеток. Сетки вяжут из прутов сечением 12-16 мм и сечением 6-8 мм.

Важно: сетки должны быть полностью скрыты в бетоне после заливки. Максимальный отступ по бокам фундамента может составлять 1-2 см, сверху и снизу — по 5 см.

  • Бетон заливают в опалубку за один заход, тщательно усаживая его строительным вибратором.
  • Плитный фундамент накрывают клеенкой до полного высыхания. Если стоит жаркая и сухая погода, то необходимо увлажнять раствор периодически для его равномерного высыхания.

Мероприятия против пучнистости грунта

фундамент на пучинистых грунтах

Можно качественно и надёжно утеплить фундамент со всех сторон, это снизит процент негативного влияния мёрзлой земли на базис

Если дом уже построен и при этом фундамент нужно дополнительно защитить, то можно применить такие методы и техники:

  • Вокруг готового фундамента можно полностью заменить грунт на непучнистый. Для этого придётся проделать большие земляные работы, но результат того стоит.
  • Можно качественно и надёжно утеплить фундамент со всех сторон. Это снизит процент негативного влияния мёрзлой земли на базис.
  • Качественные отмостки и ливневая канализация идущие от основания дома помогут отводить воду и тем самым делать количество жидкости в почве меньшим. А значит, и пучение грунта будет снижено.

Все эти способы и технологии строительства вполне позволяют строить долговечные и крепкие дома на прихотливых почвах.

Фундамент на пучинистых грунтах: подробный обзор вариантов

Сегодня в строительстве используют различные основания, предназначенные для разных типов грунтов, рассчитанные на разные нагрузки от строений. С их помощью можно решить любые сложности и задачи, которые вызваны различными воздействиями. Перед тем, как выбрать и устроить основание для здания, необходимо выполнить некоторые исследовательские работы. Это позволит определить характеристики почвы и подобрать оптимальный вариант.

Содержание статьи

Особенности устройства фундамента на пучинистом грунте

Пучинистая почва является не безупречным вариантом для строительства того или иного здания. Дело в том, что для возведения какого-либо сооружения на таком участке понадобится решить ряд задач.

 

Основным направлением здесь является устранение пучения грунта, что негативно сказывается на целостности фундамента и всего строения. Именно поэтому эксперты рекомендуют использовать на такой почве незаглубленные ленточные фундаменты, которые легко справляются с нагрузками. Особой популярностью здесь пользуются мелкозаглубленные конструкции.

Способы решения проблем с пучением почвы

Первый вариант заключается в замене пучинистой почвы на песок до уровня промерзания. Этот метод признан самым эффективным. Единственный недостаток – высокая стоимость. В связи с этим специалисты рекомендуют акцентировать свое внимание на втором варианте.

Он предусматривает использование заглубленных фундаментов, который закладываются ниже линии промерзания почвы. К таким конструкциям относятся столбчатые и свайные фундаменты. Конечно, их сооружения не всегда являются финансово выгодными.

Мелкозаглубленные и незаглубленные фундаменты

Как уже было сказано, для возведения дома или другого здания на пучинистых грунтах используют определенные типы основания. Оптимальным вариантом здесь станет сооружение мелкозаглубленного или незаглубленного фундамента. Такие конструкции легко противостоят пучению грунта, которое возникает в зимний период. Особой популярностью здесь пользуется мелкозаглубленный ленточный фундамент. С его помощью можно создать надежное и долговечное основание для будущего дома. Он отличается простотой возведения и довольно невысокой ценой.

Мелкое заложение фундамента позволяет сильно сэкономить на материале, а также снизить давление сил пучения.Мелкое заложение фундамента позволяет сильно сэкономить на материале, а также снизить давление сил пучения.

Неплохим вариантом является и устройство мелкозаглубленного ленточного основания. Оно обладает довольно высокой прочностью и обеспечивает устойчивость строения. Такая конструкция хорошо противостоит пучению, что позволяет исключить опасные для строения усадки. Основание представляет собой монолитную конструкцию из железобетона, которая располагается на небольшой глубине.

Установка мелкозаглубленного основания осуществляется на песчаную подушку. Она покрывается гидроизоляционным слоем, а сами стенки траншеи укрепляются специальными материалами. Чтобы повысить устойчивость конструкции, в бетон добавляют специальные гидрофобизирующие добавки.

Когда фундамент будет сооружен, приступают к устройству дренажной системы, с помощью которой будет осуществляться отвод влаги от строения. При заливке бетона не стоит забывать об устройстве армированного пояса, а также использовании вибраторов. Это позволит качественно провести бетонные работы и в результате соорудить надежное основания для дома.

ЛМЗФ

Конструкция представляет собой замкнутую ленту из бетона и пояса, который состоит из армированных металлических прутьев. Возведение фундамента выполняется по определенной схеме. Вначале вырывается котлован глубиной 50-70 см. Дальше на откосы укладывают гидроизоляцию из толи или плотной полиэтиленовой пленки.

ЛЗМФ представляет собой армированный подвид мелкозаглубленного фундамента.ЛЗМФ представляет собой армированный подвид мелкозаглубленного фундамента.

После этого котлован слоями засыпается песком. Здесь толщина одного слоя составляет от 20 до 30 см. Перед тем как насыпать новый слой, предыдущий необходимо тщательно утрамбовать. После того как это будет сделано, приступают к установке опалубки. На дно опалубки, непосредственно на песок, укладывается слой гидроизоляции и металлические пруты диаметром 12 см. Теперь можно приступать к заливке бетона. При этом стоит помнить, что еще один армированный пояс будет укладываться непосредственно на сырой бетон.

При сооружении ленточного фундамента стоит учесть множество факторов. Так, например, для соединения прутов в армированном поясе используют исключительно вязальную проволоку. Один пояс сооружается из пяти прутов, которые соединяются между собой перемычками. Шаг между перемычками должен составлять не меньше 50 см. Если не учесть такие незначительные нюансы, то это может негативно сказаться на прочности основания.

Другие варианты оснований

Столбчатые фундаменты на пучинистых грунтах

Также на пучинистых грунтах можно возвести столбчатый фундамент. Эти конструкции возможно использовать только в тех случаях, когда опоры устанавливаются несколько ниже линии промерзания почвы. Использование столбчатого фундамента позволяет сэкономить на его возведении, и при этом сохранить прочность основания.

Столбчатые фундаменты широко используются на заболоченных участках, а также в местах, где есть суглинок. Для сооружения основания используются железобетонные опоры и металлические трубы, которые имеют защитный слой, выполненный из цементно-песчаного состава. В некоторых случаях допускается использование и асбоцементных труб, которые в дальнейшем заливаются бетонном.

Столбчатый фундаментСтолбчатый фундамент

Свайный фундамент: обзор решения

При строительстве на пучинистом грунте в качестве основания для дома может использоваться и свайный фундамент. Конечно, такой вариант используется крайне редко. Это объясняется тем, что для устройства такого основания понадобится специальная техника. А это значительно увеличит расходы на строительства дома. Также такие конструкции можно использовать на участках, где уровень промерзания почвы находится на глубине от 1,5 метра.

Свайный фундамент также может использоваться на пучинистых почвах.Свайный фундамент также может использоваться на пучинистых почвах.

Для сооружения свайного фундамента используют различные материалы и технологии. Так, для этого применяют деревянные, бетонные и железобетонные сваи, которые легко противостоят пучению. Что касается технологии, то это могут быть винтовые или набивные опоры. При возведении такого основания особое внимание уделяют дренажу.

Вконтакте

Facebook

Twitter

LiveJournal

Одноклассники

Мой мир

Свайный фундамент также может использоваться на пучинистых почвах.Свайный фундамент также может использоваться на пучинистых почвах. Загрузка…

Какой фундамент подходит для пучинистых грунтов?

Рис.1. Фундамент ленточныймалозаглубленный

Как известно, грунты в основании зданий, склонные в разной степени к морозному пучению, занимают большую часть площади страны.

Выбор эффективных способов снижения влияния сил морозного пучениягрунтов на деформацию здания остается сложной задачей малоэтажного строительства.

Известны три принципиальных способа конструирования фундамента для снижения влияния сил морозного пучения грунтана здание:

    Заглубленный фундамент — заложение подошвы фундамента на глубину промерзания грунта. Применение мелко заглубленного фундамента с увеличенной жесткостьюна изгиб — фундамента и надфундаментных конструкций, приспособленных к неравномерным деформациям основания.Использование теплоизолированного фундаментамелкого заложения (ТФМЗ). Утепление фундамента и грунта вокруг с целью исключить промерзание грунта и действие сил морозного пучения на фундамент.

Ленточный заглубленный фундамент с заложением на глубину промерзания

Заложение подошвы ленточного фундамента на глубину промерзания не всегда защищает от деформаций легкие  малоэтажные здания. Такие фундаменты имеют развитую боковую поверхность, по которой действуют большие по значению касательные силы пучения. Эти силы стремятся зимой вытолкнуть фундамент и здание вверх.

Нагрузки от веса зданияна 1 пог.м ленточных фундаментов в одно-, двухэтажных домах не превышают величины 40… 120 кН. Небольшие нагрузки на фундаменты обуславливают повышенную их чувствительность к силам морозного пучения.

Находящиеся в пучинистых грунтах ленточные фундаменты малоэтажных домов часто подвергаются выпучиванию, если действующие на них нагрузки от веса здания не уравновешивают силы пучения.

Ленточные фундаменты на глубину промерзания — это материалоемкие и дорогостоящие фундаменты, к тому же, не обеспечивающие надежную эксплуатацию малоэтажных зданий, построенных па пучинистых грунтах.

Затраты на устройство таких фундаментов составляют слишком большой удельный вес в общей стоимости строительства дома.

Ленточные фундаменты с заложением подошвы на глубину промерзания грунта рекомендуется применять только для частных домов с подвалом.

Свайные и столбчатые заглубленные фундаменты

Фундаменты с заложением на глубину промерзания для частного дома могут быть рекомендованыв свайном конструктивном исполнении или в виде столбчатых фундаментов — с ростверком, на который опираются стены. В качестве свай для малоэтажных домов чаще всего применяют буронабивные сваи или их разновидность — фундамент ТИСЭ, а также винтовые сваи.

Такие фундаменты имеют, по сравнению с ленточными, меньшую площадь боковой поверхности и расход материалов. Но и опорная поверхность подошвы таких фундаментов также невелика, что ограничивает их применение сравнительно легкими зданиями на прочных грунтах.

Конструкция свайных фундаментов предполагает устройство дома с холодным цоколем— пространством между землей и нижним этажом. Пол первого этажа приходится делать по цокольному перекрытию. Устройство жесткого перекрытия над цоколем, вместо полов по грунту, удорожает строительство.

Железобетонный ростверк на сваях сложнее и дороже,чем мелко заглубленный  ленточный фундамент.

Кроме того, устройство мощного монолитного железобетонного ростверка делает свайные фундаменты сложнее в устройстве и дороже, чем мелко заглубленные ленточные фундаменты.

Взгляните на фото фундамента с ростверком. Ведь это тот же мелко заглубленный фундамент с торчащими снизу ногами свай, и зачем то приподнятый над грунтом.

Чаще всего выбор такого фундамента ничем не обоснован,кроме страхов «экономных» застройщиков, не пользующихся услугами профессиональных проектировщиков, и пропаганды производителей буров ТИСЭ и их последователей на форумах и соседних участках.

Свайные фундаменты в частном домостроении выгодно применять только для тех конструкций,где не требуется устройство дорогого ростверка (например, для деревянных или каркасных зданий с холодным цоколем), или при наличии особо сложных грунтовых условий.

Мелкозаглубленный фундамент повышенной жесткости

Фундамент ленточный мелкозаглубленныйдля частного дома на сильно пучинистых грунтах.1 — монолитный бетон; 3 — противопучинистая песчано-гравийная подушка; 4 — арматурный каркас; 7 — гидро-изоляция.

Более эффективным путем решения проблемы строительства малоэтажных зданий на пучинистых грунтах является применение мелкозаглубленных фундаментов, приспособленных к неравномерным деформациям основания.

По конструкции такие фундаменты могут быть:

    ЛенточнымиВ виде фундамента-плитыА в некоторых случаях и столбчатыми с ростверком.

Основной принцип конструирования мелкозаглубленных фундаментов на пучинистых грунтах заключается в том, что, например, ленточные фундаменты всех стен частного дома объединяются в единую систему и образуют достаточно жесткую горизонтальную раму, перераспределяющую неравномерные деформации основания.

Применение мелкозаглубленных фундаментов базируется на принципиально новом подходе к их проектированию, в основу которого заложен расчет оснований по деформациям пучения. При этом допускаются деформации фундамента, в том числе неравномерные, однако они должны быть меньше предельных, которые зависят от конструктивных особенностей здания.

При расчете оснований по деформациям пучения учитываются пучинистые свойства грунта, передаваемое на него давление, а также жесткость фундамента и надфундаментных конструкций на изгиб.

Надфундаментные конструкции (стены, перекрытия) рассматриваются не только как источник нагрузок на фундаменты, но и как активный элемент, участвующий в совместной работе фундамента с основанием.

Использование и учёт в расчётах понятий жёсткость-гибкость силового каркаса дома позволяет значительно уменьшить глубину ленточного фундаментадля небольших зданий. Использование малозаглубленных ленточных фундаментов позволяет на 30-80% снизить затраты на возведение фундаментов.

Такие фундаменты требуют точного учета свойств грунта, предъявляют повышенные требования к прочности элементов здания, правильному выбору конструктивных решений и качеству строительных работ.

Имеются серьёзные теоретические обоснования и большая успешная практика строительства малоэтажных зданий из любых материалов на данных фундаментах. При этом, имеющийся некоторый негативный опыт использования мало заглубленных фундаментов, при экспертном изучении показывает, что основной причиной таких негативных ситуаций являются ошибки при проектировании и строительстве зданий.

Необходимым условием использования данного типа фундамента в конкретном случае является готовность и способность Заказчика провести качественные работыпо изысканиям, проектированию и строительству.

Применение таких фундаментов безусловно оправдано для деревянных (бревенчатых, брусовых) или каркасных зданий, стены которых лучше переносят деформации.

Читайте статью — как сделать мелко заглубленный ленточный фундамент для частного загородного дома.

Теплоизолированный утепленный фундамент мелкого заложения (ТФМЗ)

Следует учитывать, что степень морозного пучения грунта, прочность элементов здания может со временем меняться. Это создает постоянный риск для зданий, построенных на фундаментах, описанных выше.

Современным способом решения проблемы морозного пучения для частного дома, является применение теплоизолированного фундамента мелкого заложения (ТФМЗ).

Теплоизолировать можно любые конструкции фундаментов. Для этого утепляют слоем теплоизоляции сам фундамент, а также грунт под и вокруг фундамента.

Рис.1. Схема укладки теплоизоляции в фундаментах отапливаемых зданий. 1 — фундамент; 2 — стена; 3 — пол; 4,5 — теплоизоляция горизонтальная и вертикальная; 6 — защитное покрытие; 7 — песчаная подготовка; 8 — отмостка; 9 — ПГС; 10 — дренаж; 11 — теплоизоляция пола.

Теплоизоляция фундамента предотвращает промерзание грунта вблизи фундамента, что позволяет не принимать во внимание воздействие сил морозного пучения на здание.

Использование для утепления фундамента современных теплоизолирующих материалов делает этот способ экономически более эффективным, позволяющим упростить и удешевить конструкцию здания, избежать рисков,связанных с ошибками в проектировании и строительстве, с изменением свойств грунта и прочности здания в процессе эксплуатации.

Читайте: Как сделать теплоизолированный фундамент мелкого заложения — лучший для частного дома.

Теплозащищеный мелко заглубленный утепленный фундамент

Заслуживают внимания, особенно в районах с суровой зимой, теплозащищенные мелко заглубленные фундаменты, использующие оба принципа компенсации морозного пучения грунта— повышенную жесткость и утепление фундамента.

Теплоизоляция такого фундамента выполняется в облегченном варианте, позволяющем лишь уменьшить глубину промерзания под подошвой фундамента, а следовательно, и силу пучения, действующую на фундамент.

Расчеты и практика показывают, чтоустройство только вертикального слоя теплоизоляциина всю высоту фундамента и цоколя, от подошвы фундамента до наружных стен дома, способно значительно сократить глубину промерзаниягрунта под основанием фундамента.

Такая комбинация позволяет, с одной стороны, уменьшить размеры теплоизоляционной юбки фундамента, а с другой, облегчить конструкцию фундамента повышенной жесткости,по сравнению с исходным вариантом без теплоизоляции.

Фундамент — плита, плитный фундамент

Стены дома опираются на плиту фундамента

Фундамент в виде монолитной железобетонной плиты под всей площадью дома— еще один вариант мелко заглубленного фундамента.

Большая площадь опоры позволяет значительно уменьшить удельные нагрузки на грунт. Усиленное армирование и большой расход бетона делают плитный фундамент самым дорогим в частном домостроении.

Фундамент — плиту для частного дома, из-за его высокой стоимости, целесообразно применять при слабой несущей способности грунта на участке.Плитный фундамент, так же, как другие типы фундаментов, для защиты от морозного пучения грунта может быть выполнен с устройством теплоизоляции или без неё.

Стены дома опираются на мелко заглубленный ленточный фундаментс монолитной плитой подвесного пола по грунту.

Следует различатьплитный фундамент и мелко заглубленный монолитный ленточный фундамент с подвесными полами по грунту.

В последнем случае заливают монолитный железобетонный ленточный фундамент и монолитную железобетонную плиту пола по грунту.

В этом варианте монолитная железобетонная плита пола  не участвует в передаче нагрузки от веса здания на грунт, а исполняет роль плиты перекрытия и должна рассчитываться на нормативную нагрузку перекрытий, иметь соответствующую прочность и армирование.

Грунт фактически здесь используется только как временная опалубка при устройстве железобетонной плиты перекрытия. Такую конструкцию часто называют «подвесной пол по грунту».

Ленточный фундамент с монолитной плитой подвесного пола часто ошибочно считают плитным фундаментом с ребрами жесткости. Конструкции действительно похожи, но есть существенная разница в деталях — армировании, размерах.

Во всех случаях при устройстве фундаментов необходимо предусматривать водозащитные мероприятия, направленные на снижение деформаций пучения грунта — обеспечивающие уменьшение влажности грунта, понижение уровня подземных вод, отвод поверхностных вод от домапосредством устройства вертикальной планировки, дренажных сооружений,водосборных канав, лотков, траншей и т.п.

Мало заглубленные фундаменты следует с осторожностью применять для домов на крутых склонах и откосах.Для мало заглублённых фундаментов довольно велика опасность сдвига (соскальзывания) из-за практически полностью отсутствующего защемления в грунте.

Как видим, выбор принципиальной конструкции и расчет фундамента сложная и ответственная задача. Итоговые результаты прежде всего зависят от достоверной оценки грунтов в основании здания, которые без изысканий получить достаточно сложно. Цена ошибки может быть очень велика.Самостоятельный выбор фундамента можно рекомендовать для вспомогательных, хозяйственных построек и небольших садовых домиков.

Проектирование фундамента для строительства дома разумнее заказать специалистам.

Дополнительную информацию по устройству и применению малозаглубленных фундаментов можно получить из книги одного из авторов СНиПов В.С. Сажина «Не зарывайте фундаменты вглубь». Скачать книги в формате djvu 389 кбайт.   и   в формате PDF 4150 кбайт (перейти по ссылке и выбрать в меню слева вверху «Файл» > «Загрузить»).

Выбери тип фундамента для своего дома —

Какой фундамент выбрали Вы? Голосуйте!Узнайте, что выбрали другие.

Следующая статья:

Предыдущая статья:

Строительство фундамента – важная составляющая возведения крепкого и надежного дома. Если необходимый участок на границе сезонов деформируется от переизбытка подземных вод, то обезопасить конструкцию, защитить от разрушения и подтопления поможет фундамент для пучинистых грунтов, который способен игнорировать давление грунта и льда.

Не всегда месторасположение дома припадает на идеальную местность, и неправильно подобранный фундамент может привести к серьезным проблемам с жильем

Пучинистые грунты и особенности строительства

Почвенные массивы, которые расширяются под воздействием низких температур и оказывают разрушительное влияние на элементы строительной конструкции, относят к пучинистым грунтам. Процессам пучения подвергаются супеси, рыхлые глинистые и высокопористые почвы, которые способны удерживать влагу.

Прежде чем приступать к возведению фундамента, необходимо провести исследования верхних слоев поверхности. Согласно руководствам описания ГОСТ различают 5 типов почвы:

    непучинистые – крупнообломочные почвы, галька, гравий, крупный и средней фракции песок, хорошо фильтрующие жидкости; слабопучинистые грунты – возвышенные и холмистые места, которые хорошо увлажняются атмосферными осадками; среднепучинистые – слабовсхолмленные места с затяжными склонами, где увлажнение происходит верховодкой и атмосферными осадками; сильнопучинистые – заболоченные местности, в которых ситуацию усугубляется притоком грунтовых вод; чрезмерно пучинистые – грунты текучей пластичности и консистенции, находящиеся в обводненном состоянии вследствии малой плотности сложения почвенных слоев.

В таблице привдены параметры степени пучения грунта, но в реальности, лучше вычисление этих паказателей доверить профессионалу

В процессе определения мероприятий по предупреждению деформации производят рассчет соответствующего коэффициента.

Расчет интенсивности пучения на участке

Расчет интенсивности пучения производится для проектирования сил устойчивости оснований и нейтрализации их воздействия. Определение этого показателя осуществляется по формуле:

Е = (Н – h) / h, где

Е – степень пучинистости;

Н – уровень промерзания при низких температурах;

h – уровень грунтов до замерзания.

Следовательно, для его подсчета требуется провести соответствующие замеры в зимнее и летнее время.

Меры против пучения

Для борьбы с силами пучения предполагается осуществление мероприятий такого характера:

    полная замена пучинистого слоя на предполагаемом участке – трудоемкий процесс, требующий рытья котлованов значительных размеров, поиска и уплотнения привезенной почвы; строительство фундамента ниже слоя промерзания с целью снятия нагрузки на цоколь; утепление конструкции в области промерзания потребует прокладки утеплителя по всему периметру и на глубину возведения основы строения; организация водоотвода осуществляются путем строительства дренажной системы с закладкой в траншею гравия, песка и перфорированной трубы, обработанной геотекстиолем.

Схема установки перфорированого канала для отводв грунтовых вод

Пучинистые грунты – выбор фундамента

Для возведения несущих конструкций любой постройки на подвижных грунтах могут рассматриваться следующие типы фундаментов:

    Организация дорогостоящего плитного основания будет эффективно для кирпичных или тяжелых деревянных конструкций, занимающих значительные площади. Преимушественно бывает правильной квадратной или прямоугольной формы, но в случае необходимости проектируются и сложные фигуры периметра;

Универсальный плитный фундамент

Свайный – винтовой или железобетонный. Здесь тоже надо точно знать глубину промерзання грунта, чтобы завести сваи ниже этой отметки. Эффективен для возведения небольших зданий на заболоченных и водянистых участках.

На поверхности свай сооружают специальный арматурный каркас, который заливается композитным строительным раствором чуть ниже уровня почвы. Столбчатый. Используется только для легких и сверхлегких хозяйственныхз построек, имеет незначительную глубину заложения и в качестве основания для жилого дома не рассматривается.

Бетонный ленточный фундамент, заглубленный ниже уровня промерзання почвы. Менее затратный и востребованный мелкозаглубленный или незаглубленный ленточный фундамент на пучинистых грунтах. Применять его надо очень обдуманно, предварительно рассчитав все загрузки, чтобы исключить воздействие сил пучения.

Ленточный фундамент наиболее привычный для многих вариант, который «приживается» на многих видах грунта

Тип выбираемого цоколя будет зависеть от размеров и формы постройки, арсенала применяемого оборудования, а также материальных возможностей заказчика.

Современные технологии ТИСЕ предполагают применение опорно-столбчатых элементов, соединеных ростверком. Для организации такого строительства не задействуется спецтехника и электричество, есть возможность скрыть коммуникации и минимизировать уклон стройплощадки. Подобный прием актуален для каркасного, каменного или кирпичного строительства.

Противостоять промерзаниям могут и плитные железобетонные несущие конструкции, которые эффективны для обустройства невысокого цоколя и применимы в случае простой конструкции зданий.

Использование ленточного фундамента предполагает обустройство строительной армирующей ленты по периметру строения и в области возведения несущих стен. Такие разработки менее затратны, однако, превосходят по надежности вышеперечисленные варианты.

На нашем сайте Вы можете найти контакты строительных компаний, которые предлагают услугу проектирования и ремонта фундамента. Напрямую пообщаться с представителями можно посетив выставку домов «Малоэтажная Страна».

Виды, особенности и преимущества ленточных фундаментов

Ленточные фундаменты из бутобетона, бута, а реже и кирпичной кладки – довольно востребованная технология надежного строительства.

Незаглубленный ленточный фундамент применим для высоких нагрузок и тем более способен обеспечить устойчивость незначительных по размеру каркасных и деревянных.

Обязательным етапом работ для ленточного фундамента является опалубка

Однако такой фундамент на пучинистых грунтах с высоким уровнем грунтовых вод и чрезмерно вспучиваемыми почвами требует замены основания на сваи. А вот при воздействии неравномерных нагрузок лучше отдать предпочтение первому варианту.

Несложная технология возведения ленточных фундаментов и возможность применения на любых почвах существенно облегчает строительные работы. Не стоит беспокоиться также о привлечении специализированного оборудования и техники, что позволяет в кратчайшие сроки и с минимальными затратами справиться с поставленными задачами.

В таком случае возведение домов осуществляется на песчаную подушку с использованием следующих видов ленточного фундамента:

    монолитного растверка, установленного непосредственно на поверхности грунта исключает воздейтсвие касательных сил, а вертикальное воздействие может быть снивелировано за счет армирования монолитным контуром; сборно-монолитной модели серии 20/60, представляющей установку комплекса железобетонных блоков на армированую цельную основу; монолитной основы серии 20/60 с армированием и обработкой композитной строительной смесью; монолитно-усиленного цоколя, который характеризуется повышенной площадью опоры и позволяет создать надежное основание.

Часто используется комбинированный столбчато-ленточный фундамент

Расширяя ленту, используя утеплитель и водоотведение можно увеличить возможности перечисленных типов фундаментов.

Мелкозаглубленный ленточный цоколь потребует больше земляных работ, применения опалубки и значительных затрат времени на застываение. Но полученного в результате запаса прочности хватит на сотню лет. Такой вариант фундамента обладает премуществами:

    надежен в эксплуатации; подходит для любой конфигурации оснований; не возникает сложностей с монтажом и возведением зданий; отличается высоким сопротивлением к внешнему воздействию.

При глубоком промерзании грунтов для сооружения надежного фундамента потребуются дополнительные объемы строительных материалов. Однако, только так вы сможете справиться с неравномерной усадкой при строительстве малоэтажек, массивных зданий, подвальных помещений, обустройстве цокольных этажей, а также малоэтажного строительства.

Одним из вариантов избежать проблем с грунтами является ленточный фундамент. Подробнее в видеоролике:

Это может быть интересно!В статье по следующей ссылке читайте про фундамент под сарай.

Устройство ленточного фундамента на пучинистых грунтах

Мелкозаглубленный ленточный фундамент на пучинистых грунтах требует организации специальной подушки из песка или гравия.

Также необходимо предусмотреть гидроизоляцию. Для этого в бетонные составы добавляется гидрофобные примеси. В процессе обустройства таких основ выполняют защитные мероприятия по предотвращению воздействия холода:

    для подушки толщиной до 0,5 м под цоколь засыпается непучинистый материал, а с целью исключения заиливания дополнительно укладывается слой геотекстиля; на уровне подошвы основания производится устройство дренажа с закладыванием специальной трубы под уклоном; гидроизоляция и утепление на вертикальных слоях фундамента осуществляется при помощи экструдированного пенополистирола, жидкого полиуретана и сооружения наружного слоя из пеноплекса; следует позаботиться и о ливневой канализации, которая поможет нейтрализовать прохождение водных потоков вблизи несущих конструкций.

Ленточный фундамент с дренажной «подушкой»

Это может быть интересно!В статье по следующей ссылке читайте про укрепление фундамента.

Подготовительные работы

Прежде чем приступать к работе, производится определение геометрических параметров и размеров постройки, а также подбор материалов. Количество бетона определяется из расчета его плотности и габаритов несущих конструкций.

фундамент для пучинистых грунтов

Для фундаментов частных домов рекомендован бетон М200, в то время как для более тяжелых сооружений предпочтение отдают М250, а на чрезмерно пучинистых основания пригоден композитный материал М350.

В расчет включается длина конструкции по периметру и площадь ее внутренних перегородок. При этом глубина строительства фундамента определяются исходя из характеристик грунта, расходных материалов и этажности здания. Следует учесть, что расположение влаги должно быть ниже на 50 см от подошвы основания, иначе велика вероятность проявления деформаций.

По завершению проектировочных работ размеры с бумаги переносятся на местность, производится проверка правильности расстановки отметок. Обозначенный участок очищается от мусора и снимается верхний слой почвы.

Разметка будущего фундамента на участке

Работы по укладке

Незаглубленный и мелкозаглубленный фундамент на пучинистом грунте должен быть возведен в соответствии с такими требованиями:

    копка траншей производится с учетом ширины основания, опалубки, утеплителя, гидроизоляции и декора; поверхность подушки выстилается гидрозащитным барьером, а боковые поверхности несущих конструкций обрабатывают гидроизолирующим материалом – пленкой или толью; утрамбка материала подушки осуществляется при помощи смачивания слоев материала водой насыпают песчаную подушку толщиной 20-30 см; установка опалубки осуществляется из доступных подручных материалов – фанеры, обрезной доски, элементы которой нужно скрепить между собой; стальной армирующий пояс укрепляется вдоль и поперек основания путем связывания специальной проволокой; заливка пояса бетонным уплотнителем производится за один прием с высоты не более 0,5 м; возможна закладка второго слоя армирующего пояса.

Примерно такой «пирог» должен получиться в результате после заливки мелкозаглубленного фундамента

Это может быть интересно!В статье по следующей ссылке читайте про фундамент для каркасного дома.

Область применения ленточных фундаментов

Самый простой способ борьбы с пучинистыми почвами – обустройство свайного фундамента ниже отметки промерзания. В случае невозможности осуществления подобного строительства альтернативное решение – мелкозаглубленные фундаменты, которые потребуют значительно меньшие объемы строительных смесей, количества арматуры и трудовых затрат.

Эффективно использование технологии мелкого заглубления при расположении грунтовых вод на глубине более 1,5 м. Ленточные конструкции на крутых склонах, где должно быть учтено боковое давление, позволяют компенсировать неравномерное воздействие движения почв в продольном и поперечном сечении.

фундамент для пучинистых грунтов

Фундамент на пучинистых грунтах подходит для сооружения каркасных и брусовых построек, использования пенобетонных и газобетонных материалов. При необходимости сооружения неглубокого заложения или строительстве мощных конструкций на слабых грунтах ленточных фундамент в приоритете. Такие методы строительства применимы для глинистых и супесчаных грунтов, рыхлых горных пород, а также водонасыщенных поверхностных слоев.

Ленточное основание дома с кирпичным цоколем

Рекомендации

Чтобы возвести крепкий и надежный фундамент обратите внимание на такие нюнасы:

    из-за высокой подвижности грунтов рекомендуется использовать монолитные фундаменты вместо сборных конструкций; работы по возведению несущих конструкций проводятся в летний период времени до наступления холодов, в случае остановки строительства объект нуждается в консервации; сварка частей арматурного каркаса не рекомендуется, поскольку после нагревания металл становится более хрупким и на нем могут появиться трещины; для массивных зданий рекомендуется увеличить несущую способность основания, отдав предпочтение плите мелкого углубления; в случае применения незаглубенного ленточного фундамента необходимо сооружать несущие конструкции наподобие рамы, что позволит равномерно распределить сезонные нагрузки; для придания дополнительной жесткости конструкции ленточный фундамент можно комбинировать с буронабивными сваями; для утепления и гидроизоляции не рекомендовано использование дешевого пенопласта, имеющего гораздо меньший ресурс работоспособности; для утепления необходим выбор плотного пенопласта специальной марки ПСБ, предназначенной конкретно для утепления; гидроизоляция рубероидом производится путем его приклеивания внахлест на горячую мастику и дополнительного промазывания шовных соединений.

О том как избежать проблем с домом на пучинистых грунтах на видео:

незаглубленный ленточный фундамент на пучинистых грунтах

Это может быть интересно!В статье по следующей ссылке читайте про фундамент для террасы к дому.

Заключение

Грамотный выбор типа фундамента и соблюдение технологии строительства позволят вам построить надежные здания и сооружения. Несмотря на проблему морозного пучения проектирование и возведение зданий возможно осуществить в любом месте земного шара.

Оцените статью, мы старались для Вас

Источники:

фундамент на пучинистых грунтах с высоким уровнем грунтовых вод

Рекомендации по проектированию оснований и фундаментов на пучинистых грунтах, от 01 января 1972 года

«Рекомендации по
проектированию оснований и фундаментов на пучинистых грунтах»
составлены по результатам научных исследований и обобщения
передового опыта фундаментостроения на пучинистых грунтах.

В
Рекомендациях изложены инженерно-мелиоративные,
строительно-конструктивные и термохимические мероприятия по борьбе
с вредным влиянием морозного пучения грунтов на фундаменты зданий и
сооружений, а также даны основные требования к производству
строительных работ по нулевому циклу.

Рекомендации
предназначены для инженерно-технических работников проектных и
строительных организаций, которые осуществляют проектирование и
строительство фундаментов зданий и сооружений на пучинистых
грунтах.

ПРЕДИСЛОВИЕ


Действие сил морозного
пучения грунтов ежегодно наносит народному хозяйству большой
материальный ущерб, заключающийся в снижении сроков службы зданий и
сооружений, в ухудшении условий эксплуатации и в больших денежных
затратах на ежегодный ремонт поврежденных зданий и сооружений, на
исправление деформированных конструкций.

В
целях снижения деформаций фундаментов и сил морозного выпучивания
Научно-исследовательским институтом оснований и подземных
сооружений Госстроя СССР на основании проведенных теоретических и
экспериментальных исследований с учетом передового опыта
строительства разработаны новые и усовершенствованы уже
существующие в настоящее время мероприятия против деформации
грунтов при их промерзании и оттаивании.

Обеспечение проектных
условий прочности, устойчивости и эксплуатационной пригодности
зданий и сооружений на пучинистых грунтах достигается применением в
практике строительства инженерно-мелиоративных,
строительно-конструктивных и термохимических мероприятий.

Инженерно-мелиоративные
мероприятия являются коренными, поскольку они направлены на
осушение грунтов в зоне нормативной глубины промерзания и на
снижение степени увлажнения слоя грунта на глубине 2-3 м ниже
глубины сезонного промерзания.

Строительно-конструктивные
мероприятия против сил морозного выпучивания фундаментов направлены
на приспособление конструкций фундаментов и частично
надфундаментного строения к действующим силам морозного пучения
грунтов и к их деформациям при промерзании и оттаивании (например,
выбор типа фундаментов, глубины их заложения в грунт, жесткости
конструкций, нагрузок на фундаменты, анкеровки их в грунтах ниже
глубины промерзания и многие другие конструктивные
приспособления).

Часть предлагаемых
конструктивных мероприятий приведена в самых общих формулировках
без надлежащей конкретизации, как, например, толщина слоя
песчано-гравийной или щебеночной подушки под фундаментами при
замене пучинистого грунта непучинистым, толщина слоя
теплоизолирующих покрытий во время строительства и на период
эксплуатации и др.; более детально даются рекомендации по размерам
засыпки пазух непучинистым грунтом и по размерам теплоизоляционных
подушек в зависимости от глубины промерзания грунтов по опыту
строительства.

В
помощь проектировщикам и строителям приводятся примеры расчетов
конструктивных мероприятий и, кроме того, даны предложения по
заанкериванию сборных фундаментов (монолитное соединение стойки с
анкерной плитой, соединение на сварке и на болтах, а также
замоноличивание сборных железобетонных ленточных фундаментов).

Рекомендуемые для
строительства примеры расчетов по конструктивным мероприятиям
составлены впервые, а поэтому они не могут претендовать на
исчерпывающее и эффективное решение всех затронутых вопросов по
борьбе с вредным влиянием морозного пучения грунтов.

Термохимические
мероприятия предусматривают, главным образом, снижение сил
морозного выпучивания и величин деформации фундаментов при
промерзании грунтов. Это достигается применением рекомендуемых
теплоизоляционных покрытий поверхности грунта вокруг фундаментов,
теплоносителей для обогрева грунтов и химических реагентов,
понижающих температуру смерзания грунта и сил сцепления мерзлого
грунта с плоскостями фундаментов.

При назначении
противопучинных мероприятий рекомендуется руководствоваться в
первую очередь значимостью зданий и сооружений, особенностями
технологических процессов, гидрогеологическими условиями
стройплощадки и климатическими характеристиками данного района. При
проектировании предпочтение должно отдаваться таким мероприятиям,
которые исключают возможность деформации зданий и сооружений силами
морозного выпучивания как в период строительства, так и за весь
срок эксплуатации. Рекомендации составлены доктором технических
наук М.Ф.Киселевым.

1.
ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Настоящие
Рекомендации содержат данные по проектированию и строительству
фундаментов зданий, промышленных сооружений и различного
специального и технологического оборудования на пучинистых
грунтах.

1.2. Рекомендации
разработаны в соответствии с основными положениями глав СНиП
II-Б.1-62 «Основания зданий и сооружений. Нормы проектирования»,
СНиП II-Б.6-66 «Основания и фундаменты зданий и сооружений на
вечномерзлых грунтах. Нормы проектирования», СНиП II-А.10-62 «Строительные конструкции и
основания. Основные положения проектирования» и СН 353-66
«Указания по проектированию населенных мест, предприятий, зданий и
сооружений в северной строительно-климатической зоне» и могут быть
использованы для инженерно-геологических и гидрогеологических
изысканий, выполняемых в соответствии с общими требованиями по
исследованию грунтов для строительных целей. Материалы
инженерно-геологических изысканий должны удовлетворять требованиям
п.1.6 настоящих Рекомендаций.

Примечание. Рекомендации
не распространяются на площадки, где сезонное промерзание грунта
сливается с вечномерзлым грунтом.

1.3. Пучинистыми
(морозоопасными) грунтами называются такие грунты, которые при
промерзании обладают свойством увеличиваться в объеме. Изменение
объема грунта обнаруживается в поднятии при промерзании и опускании
при оттаивании дневной поверхности грунта, в результате чего
наносятся повреждения основаниям и фундаментам зданий и
сооружений.

К
пучинистым грунтам относятся пески мелкие и пылеватые, супеси,
суглинки и глины, а также крупнообломочные грунты с содержанием в
виде заполнителя частиц размером менее 0,1 мм в количестве более
30% по весу, промерзающие в условиях увлажнения. К непучинистым
(неморозоопасным) грунтам относятся скальные, крупнообломочные с
содержанием частиц грунта диаметром менее 0,1 мм, менее 30% по
весу, пески гравелистые, крупные и средней крупности.

1.4. В зависимости от
гранулометрического состава, природной влажности, глубины
промерзания грунтов и уровня стояния грунтовых вод грунты, склонные
к деформациям при промерзании, по степени морозного пучения по
табл.1 подразделяются на: сильнопучинистые, среднепучинистые,
слабопучинистые и условнонепучинистые.

Таблица
1

Подразделение грунтов по степени морозной пучинистости

Степень
пучинистости грунтов при консистенции

Положение
уровня грунтовых вод в м для грунтов

песков
мелких

песков
пылеватых

супесей

суглинков

глин

I.
Сильнопучинистые при 0,5

0,5

1

1,5

II.
Среднепучинистые при 0,250,5

0,6

0,51

11,5

1,52

III.
Слабопучинистые при 00,25

0,5

0,61

11,5

1,52

23

IV.
Условнонепучинистые при 0

1

1

1,5

2

3


Примечания: 1.
Наименование грунта по степени пучинистости принимается при
удовлетворении одного из двух показателей или .

2. Консистенция глинистых
грунтов определяется по влажности грунта в слое
сезонного промерзания как средневзвешенное значение. Влажность
грунта первого слоя на глубину от 0 до 0,5 м в расчет не
принимается.

3. Величина , превышающая расчетную глубину промерзания
грунта в м, т.е. разность между глубиной залегания уровня грунтовых
вод и расчетной глубиной промерзания грунта, определяется по
формуле:

,


где — расстояние от планировочной отметки до
залегания уровня грунтовых вод в м;

— расчетная глубина промерзания грунта в м
по главе СНиП II-Б.1-62.

1.5. Приведенные в табл.1
подразделения грунтов по степени пучинистости на основании
показателя консистенции следует учитывать также возможные изменения
влажности грунта в слое сезонного промерзания как в период
строительства, так и за весь период эксплуатации зданий и
сооружений.

1.6. Основанием для
определения степени пучинистости грунтов должны служить материалы
гидрогеологических и грунтовых исследований (состав грунта, его
влажность и уровень грунтовых вод, которые могут охарактеризовать
участок застройки на глубину не менее удвоенной нормативной глубины
промерзания грунта, считая от планировочной отметки).

1.7. Основания и
фундаменты зданий и сооружений на пучинистых грунтах, подверженных
деформациям при промерзании и оттаивании, должны проектироваться с
учетом:

а) степени пучинистости
грунтов;

б) рельефа местности,
времени и количества выпадающих атмосферных осадков,
гидрогеологического режима, условий увлажнения грунтов и глубины
сезонного промерзания;

в) экспозиции
строительной площадки по отношению освещаемости солнцем;

г) назначения, срока
службы, значимости сооружений и условий их эксплуатации;

д) технической и
экономической целесообразности конструкций фундаментов,
трудоемкости и сроков возведения и экономии строительных
материалов;

е) возможности изменения
гидрогеологического режима грунтов, условий их увлажнения в период
строительства и за весь срок эксплуатации здания или
сооружения.

1.8. Объем и виды
гидрогеологических и грунтовых исследований предусматриваются в
зависимости от инженерно-геологических условий и стадии
проектирования общей программой изысканий, составляемой
проектно-изыскательской организацией и согласовываемой с
заказчиком.

2.
ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ

2.1. При выборе грунтов в
качестве оснований на строительной площадке следует отдавать
предпочтение непучинистым грунтам (скальным, щебенистым,
галечниковым, дресвяным, гравийным, пескам гравелистым, пескам
крупным и средней крупности, а также глинистым грунтам, залегающим
на возвышенных участках местности с обеспечением поверхностного
стока и с уровнем стояния грунтовых вод ниже планировочной отметки
на 4-5 м).

2.2. При проектировании
фундаментов под каменные здания и сооружения на сильно- и
среднепучинистых грунтах надлежит принимать столбчатые или свайные
фундаменты, заанкеренные по расчету на силу выпучивания и на разрыв
в наиболее опасном сечении, или же предусматривать замену
пучинистых грунтов непучинистыми на глубину сезонного промерзания.
Возможно также устройство подсыпки (подушки) из гравия, песка,
горелых пород и других дренирующих материалов под всем зданием или
сооружением слоем на расчетную глубину промерзания без удаления
пучинистых грунтов или только под фундаментами при надлежащем
технико-экономическом обосновании расчетом.

2.3. Основные
мероприятия, направленные против деформаций конструктивных
элементов зданий и сооружений при промерзании и пучении грунтов,
должны быть предусмотрены при проектировании оснований и
фундаментов.

В
тех случаях, когда проектом мероприятия против пучения не
предусмотрены, а гидрогеологические условия грунтов строительной
площадки в период выполнения работ по нулевому циклу изменились с
ухудшением свойств грунтов оснований, то авторский надзор должен
возбудить вопрос перед проектной организацией о назначении
мероприятий против пучения (осушение грунтов, уплотнение с
втрамбовыванием щебня и др.).

2.4. Прочность,
устойчивость и эксплуатационная пригодность зданий и сооружений на
пучинистых грунтах должны обеспечиваться инженерно-мелиоративными,
строительно-конструктивными и термохимическими мероприятиями.

3.
ИНЖЕНЕРНО-МЕЛИОРАТИВНЫЕ МЕРОПРИЯТИЯ

3.1.
Инженерно-мелиоративные мероприятия направлены на осушение грунтов
в слое сезонного промерзания и снижение влажности грунтов в
основании фундаментов в осенне-зимний период до их промерзания.

Примечание. При
проектировании и осуществлении мелиоративных работ необходимо
учитывать характер растительного покрова и требования к его
сохранению.

3.2. При проектировании
фундаментов на пучинистых грунтах надлежит предусмотреть надежный
отвод подземных, атмосферных и производственных вод с площадки
путем своевременной вертикальной планировки застраиваемой
территории, устройства ливневой канализационной сети, водоотводных
каналов и лотков, дренажа и других гидромелиоративных сооружений
сразу же после окончания работ по нулевому циклу, не дожидаясь
полного окончания строительных работ.

При составлении проектов
и выполнении в натуре работ по вертикальной планировке площадок,
сложенных пучинистыми грунтами, следует по возможности не изменять
естественных водостоков.

3.3. При планировочных
работах следует стремиться к минимальному нарушению природного
дерново-почвенного покрова, а на срезках, где позволяют условия,
поверхность грунта покрывать почвенным слоем толщиной 10-12 см с
последующим посевом многолетних дернообразующих трав.

3.4. Насыпной глинистый
грунт при планировке местности в пределах застройки должен быть
послойно уплотнен механизмами до объемного веса скелета не менее
1,6 т/м и пористости не более 40% (для глинистого
грунта без дренирующих прослоек). Поверхность насыпного грунта так
же, как и поверхность на срезке, должна покрываться почвенным слоем
и задерняться.

3.5. Уклон при твердых
покрытиях (отмостки, площадки, подъезды) должен быть не менее 3%, а
для задерненной поверхности — не менее 5%.

3.6. Для снижения
неравномерного увлажнения пучинистых грунтов вокруг фундаментов при
проектировании и строительстве рекомендуется: земляные работы
производить с минимальным объемом нарушения грунтов природного
сложения при рытье котлованов под фундаменты и траншей подземных
инженерных коммуникаций; тщательно послойно уплотнять грунты при
обратной засыпке пазух фундаментов и траншей ручными и пневмо- или
электротрамбовками; обязательно устраивать водонепроницаемые
отмостки шириной не менее 1 м вокруг здания с глиняными
гидроизолирующими слоями в основании или покрывать почвенным слоем
толщиной 10-12 см и задернять многолетними травами.

3.7. На строительных
площадках, сложенных глинистыми грунтами и имеющих уклон местности
более 2‰, при проектировании следует избегать устройства
резервуаров для воды, прудов и других источников увлажнения, а
также расположения вводов в здание трубопроводов канализации и
водоснабжения с нагорной стороны здания или сооружения.

3.8. Строительные
площадки, расположенные на склонах, должны быть ограждены от
стекающих со склонов поверхностных вод постоянной нагорной канавкой
с уклоном не менее 5‰ до начала земляных работ по рытью
котлованов.

3.9. Нельзя допускать при
строительстве скопления воды от повреждения временного водопровода.
При обнаружении на поверхности грунта стоячей воды или при
увлажнении грунта от повреждения трубопровода необходимо принять
срочные меры по ликвидации причин скопления воды или увлажнения
грунта вблизи расположения фундаментов.

3.10. При засыпке
коммуникационных траншей с нагорной стороны от здания или
сооружения необходимо устраивать перемычки из мятой глины или
суглинка с тщательным уплотнением для предотвращения попадания (по
траншеям) воды к зданиям и сооружениям и увлажнения грунтов вблизи
фундаментов.

3.11. Устройство прудов и
водоемов, которые могут изменить гидрогеологические условия
стройплощадки и повысить водонасыщение пучинистых грунтов
застраиваемой территории, не допускается. Необходимо учитывать
проектируемое изменение уровня воды в реках, озерах и прудах в
соответствии с перспективным генеральным планом.

3.12. Следует избегать
расположения зданий и сооружений ближе 20 м к действующим колонкам
для заправки тепловозов, обмывки автомашин, снабжения населения и
для других целей, а также не проектировать колонок на пучинистых
грунтах ближе 20 м к существующим зданиям и сооружениям. Площадки
вокруг колонок должны быть спланированы с обеспечением отвода
воды.

4.
СТРОИТЕЛЬНО-КОНСТРУКТИВНЫЕ МЕРОПРИЯТИЯ ПРОТИВ ДЕФОРМАЦИИ ЗДАНИЙ И
СООРУЖЕНИЙ ПРИ ПРОМЕРЗАНИИ И ПУЧЕНИИ ГРУНТОВ

4.1. Фундаменты зданий и
сооружений, возводимые на пучинистых грунтах, могут быть
запроектированы из любых строительных материалов, которые
обеспечивают эксплуатационную пригодность зданий и сооружений и
удовлетворяют требованиям прочности и долголетней сохранности. При
этом необходимо считаться с возможными вертикальными
знакопеременными напряжениями от морозного пучения грунтов
(поднятие грунтов при промерзании и осадка их при оттаивании).

4.2. При размещении
зданий и сооружений на строительной площадке необходимо по
возможности учитывать степень пучинистости грунтов с тем расчетом,
чтобы не могли оказаться под фундаментами одного здания грунты с
различной степенью пучинистости. При неизбежности строительства
здания на грунтах с различной степенью пучинистости следует
предусматривать конструктивные мероприятия против действия сил
морозного пучения, например, при ленточных сборных железобетонных
фундаментах устраивать по фундаментным подушкам монолитный
железобетонный пояс и др.

4.3. При проектировании
зданий и сооружений с ленточными фундаментами на сильнопучинистых
грунтах в уровне верха фундаментов надлежит предусматривать для
1-2-этажных каменных зданий по периметру наружных и внутренних
капитальных стен конструктивные железобетонные пояса шириной не
менее 0,8 толщины стены, высотой 0,15 м и над проемами последнего
этажа — армированные пояса.

Примечание.
Железобетонные пояса должны иметь марку бетона не менее 150,
арматуру с минимальным сечением, 3* диаметром 10 мм; с усиленным
стыкованием стержней по длине.
_______________
*
Текст соответствует оригиналу. — Примечание изготовителя базы
данных.

4.4. При проектировании
свайных фундаментов с ростверком на сильно- и среднепучинистых
грунтах необходимо учитывать действие нормальных сил морозного
пучения грунтов на подошву ростверка. Сборные железобетонные
подстеновые рандбалки должны быть монолитно связаны между собой и
уложены с зазором не менее 15 см между рандбалкой и грунтом.

4.5. Глубина заложения
фундаментов каменных гражданских зданий и промышленных сооружений
на пучинистых грунтах принимается не менее расчетной глубины
промерзания грунтов согласно табл.6 главы СНиП II-Б.1-62. В тех
случаях, когда влажность грунтов не повышается в период
строительства и эксплуатации зданий на слабопучинистых грунтах
(полутвердой и тугопластичной консистенции), глубина заложения
фундаментов должна приниматься при нормативной глубине
промерзания:

до 1 м — не
менее 0,5 м от планировочной
отметки

до

1,5

«

«

«

0,75

«

«

«

«

от

1,5

до

2,5 м

«

1

«

«

«

«

»

2,5

«

3,5

«

1,5

«

«

«

Фундамент на пучинистых грунтах с высоким уровнем грунтовых вод: возможные варианты

Высокий уровень грунтовых вод

Основной проблемой при возведении фундаментов становятся неудовлетворительные характеристики грунта. Фундамент на пучинистых грунтах — распространенное явление на всей территории России. Пучение крайне опасное явление, которое может привести к значительным повреждениям несущих конструкций здания. Пред постройкой необходимо разобраться, что такое морозное пучение, и что нужно сделать, чтобы предотвратить его появление в почве.

Содержание статьи

Что такое пучение грунта и как оно возникает

Морозное пучение грунта — это изменение его структуры. Возникает явление при одновременном воздействии на почву воды и минусовых температур. Если описывать проблему в физическом смысле, то нужно обязательно упомянуть об уникальном свойстве самой распространенной на земле жидкости, которое в этом случае играет против фундамента дома.

Силы морозного пучения

Схематичное изображение действия сил морозного пучения.

Вода — единственное вещество на планете, которое при замерзании не уменьшается в объеме, напротив, лед имеет больший объем, чем жидкость при той же массе. При высоком расположении грунтовых вод в зимний период в почве происходит процесс замерзания, при этом грунт увеличивается в объеме, приподнимая подошву фундамента и оказывая дополнительное давление на стенки.

Какие грунты представляют опасность

Классификация оснований приведена в ГОСТ 28622-2012. По таблице 1 этого нормативного документа выделяют пять групп почв в зависимости от степени склонности к появлению пучения:

  • не склонные к пучению;
  • слабо пучинистые;
  • средне пучинистые;
  • сильно пучинистые;
  • чрезмерно пучинистые.

Главным критерием при разделении является относительная деформация образца для испытаний при морозном пучении. Чтобы понять, какие типы грунтов могут вызвать проблемы, рекомендуется ознакомиться с таблицей.

Категория грунта Типы грунта
непучинистые (условно) пески (гравелистые, крупные средние)

крупнообломочные и скальные с содержанием заполнителя менее 10 %

глины при показателе текучести меньшем или равном 0

слабо пучинистые крупнообломочные с количеством мелкого или пылеватого заполнителя от 10% до 30% по массе

глины при показателе текучести от 0 до 0,25

средне пучинистые глины, суглинки, супеси при показателе текучести от 0,25 до 0,5

крупнообломочные с содержанием заполнителя более 30%

сильно пучинистые пески (пылеватые и мелкие)

глины при показателе текучести более 0,5

чрезмерно пучинистые

Важно! Деление грунтов на пучинистые и непучинистые носит условный характер, т.к. при насыщении водой любой грунт будет пучинистым, потому что при замерзании расширяется именно вода, а не сам грунт.  Но разные грунты по разному склонны к накоплению и капиллярному подсосу влаги. Например глина способна подтягивать воду вверх до 2-х метров, поэтому при уровне грунтовых вод (УГВ) ниже подошвы фундамента менее чем 2 м, грунт около фундамента может быть очень влажным.

Песок же подтягивает влагу значительно хуже глины (20-30 см) поэтому его часто используют для подушки и обратной засыпки, но тут таится другая опасность. Если делать подушку и обратную подсыпку в глинистом грунте, то при попадании воды в песок она будет скапливаться в нем как в ванной, т.к. глина медленно пропускает влагу. Вода может попасть в песок либо при плохой отмостке и отсутствии ливневки, либо при внезапном поднятии УГВ весной или осенью. Чтобы этого избежать необходимо делать качественную систему водоотведения – ливневку и дренаж.

Перед строительством потребуется провести геологические исследования и определить тип почвы на участке. Для этого работу выполняют способом отрывки шурфов или ручного бурения в условиях возведения фундамента. Признаки грунтов различных типов приведены в ГОСТ «Грунты. Классификация». При этом также определят водонасыщенность грунта.

Пучинистость грунтов совместно с высоким уровнем грунтовых вод диктуют условия по глубине заложения фундамента. Глубина заложения определяется по нормативным документам для каждого отдельного региона. В последней редакции СП «Основания зданий и сооружений» вычисляется по формуле в зависимости от многих показателей.

Совет! Если нет желания разбираться в расчетах, можно воспользоваться СНиП «Строительная климатология и геофизика», в приложении которого есть карты для определения глубина промерзания. Этот документ на данный момент не действует, но для частного строительства можно пользоваться им в качестве рекомендаций.

Проектирование и устройство фундаментов на пучинистом основании выполняется с учетом пункта 6.8 СП «Проектирование и устройство оснований и фундаментов зданий и сооружений». При глинистых или пылеватых грунтах необходимо закладывать подошву ниже глубины промерзания или предусматривать дополнительные мероприятия.

Какие типы фундаментов можно использовать

Для пучинистых грунтов самое важное — глубина заложения и уровень воды. Именно в зависимости от них подбирается фундамент. Можно привести несколько наиболее распространенных вариантов для различных случаев.

Заглубленные и мелкозаглубленные

Если УГВ расположен достаточно глубоко (более 1,5 м) применяют ленточные и столбчатые фундаменты. При этом контролируют, чтобы отметка подошвы находилась на расстоянии не менее 50 см от воды в глинистой почве. Если говорить о водонасыщенных грунтах, то глубина закладки для глин, суглинков, супесей и мелких песков не менее промерзания, а для крупнообломочных — любая (для заглубленных зависит от высоты подвала, для мелкозаглубленных от 0,5 м). Можно также выбрать плитный фундамент мелкого или глубокого заложения.

Мелкозаглубленный ленточный фундамент

При этом для предотвращения появления сил морозного пучения и подтопления конструкций необходимо предусмотреть следующие мероприятия для фундамента:

  • Подсыпка. Под подошву ленты или отдельных столбов предусматривают слой сыпучего материала. Он станет дренирующим и разравнивающим элементом. В качестве материала для создания применяют щебень, гравий, крупный или средний песок. Иногда строители в целях экономии предлагают использовать в качестве подсыпки шлак. Этот материал характеризуется низкой стоимостью, но может привести к негативным последствиям: усадки, опасность для здоровья человека. Толщина подсыпки зависит от характеристик грунта, в среднем составляет 30-50 см.
  • Гидроизоляция фундамента. Для ленточного в обязательном порядке потребуется вертикальная обмазка битумом или обработка другими материалами, укладка рулонной изоляции по обрезу фундамента (например рубероида) и отмостка, которая предотвратит попадание дождевой и талой воды.
  • Дренаж. Он устраивается по периметру здания на 30-50 см ниже отметки подошвы фундамента. Труба укладывается не дальше, чем на расстоянии 1 метр от конструкции.

При закладке ниже глубины промерзания опорам не потребуется утепление, для мелкозаглубленных оно необходимо. В качестве наиболее оптимального материала для выполнения работ можно назвать экструдированный пенополистирол.

Незаглубленные (плита и лента)

Если УГВ приближен к поверхности, но глубина расположения более 50 см, используют плитные основания и незаглубленные ленточные фундаменты. Важно помнить, что не зарытая в землю лента может устраиваться только для небольших строений и применять ее требуется с крайней осторожностью. Незаглубленные столбчатые опоры использовать нельзя, ввиду их низкой несущей способности.

Незаглубленный плитный фундамент

При этом важно позаботится об утеплении фундамента, поскольку он не защищен от морозов слоем почвы. Для заливки ленточного фундамента можно применять опалубку из пенополистирола. Этот элемент не снимается после заливки и служит теплоизоляцией. Для утепления фундаментных плит используют экструдированный пенополистирол, который от обычного отличается более высокой прочностью.

Для обеспечения надежности можно заменить часть грунта на участке на грунт с достаточными прочностными характеристиками. Если имеющийся на участке грунт неустойчивый, можно сделать подсыпку. При этом сложно рассчитать, какое количество материала потребуется, его добавляют до тех пор, пока основание не станет устойчивым, не вытиснится лишняя влага, а сыпучий материал не перестанет уходить в почву.

Свайные

Если УГВ расположен ближе, чем на 50 см от поверхности земли, стоит отказаться от незаглубленных фундаментов в пользу свайных элементов. Возможно два варианта, первый из которых наиболее трудоемкий. Заключается метод в том, что на площадке выполняют временное водопонижение и заглубляют ниже глубины промерзания буронабивные сваи. Второй вариант — винтовые сваи. Это более простой способ. Винтовые сваи также применяют для болотистых участков местности, на которых невозможно применение других типов оснований.

Свайный фундамент

Одним из вариантов буронабивных свай могут стать элементы по технологии ТИСЭ. Это сваи с уширенной нижней частью (напоминают гвоздь со шляпкой вниз). Уширение предотвратит выдергивание под действием сил морозного пучения и увеличит несущую способность.

Какой бы тип фундаментов не был выбран все необходимые действия при глинистых грунтах и высоком уровне подземных вод нужно сделать одновременно и в полном объеме. Только комплекс этих мероприятий позволит предотвратить повреждение фундамента, заложенного выше глубины промерзания при пучинистой почве.

Совет! Если вам нужны строители для возведения фундамента, есть очень удобный сервис по подбору спецов от PROFI.RU. Просто заполните детали заказа, мастера сами откликнутся и вы сможете выбрать с кем сотрудничать. У каждого специалиста в системе есть рейтинг, отзывы и примеры работ, что поможет с выбором. Похоже на мини тендер. Размещение заявки БЕСПЛАТНО и ни к чему не обязывает. Работает почти во всех городах России.

Если вы являетесь мастером, то перейдите по этой ссылке, зарегистрируйтесь в системе и сможете принимать заказы.

Хорошая реклама

Читайте также

фундаментов на обширных почвах — 1-е издание

перейти к содержанию

  • О Эльзевире

    • О нас

    • Elsevier Connect

    • Карьера

  • Продукты и решения

    • Решения НИОКР

    • Клиническая

.

Экспериментальное исследование характеристик морозного пучения гравийного грунта и прогноз многофакторной регрессии

Гравийный грунт обычно считается нечувствительным к морозному пучению. Однако многочисленные деформации фундамента в результате морозного пучения в сезонных промерзших регионах указывают на то, что гравийный грунт может также вызывать морозное пучение при определенных особых условиях. Чтобы получить более полное представление о характеристиках морозного пучения гравийного грунта, была проведена серия лабораторных экспериментов по одномерному морозному пучению в условиях пополнения запасов открытой и закрытой воды с использованием усовершенствованной экспериментальной установки.Проанализировано влияние различных факторов, включая начальную влажность, глинистость, плотность, перекрывающую нагрузку и водовосстановление, на коэффициент морозостойкости гравийного грунта. Были проанализированы основные характеристики морозного пучения, включая величину морозного пучения, скорость морозного пучения, глубину промерзания, скорость промерзания и распределение влажности после промерзания в образце гравийного грунта. Обсуждались также соответствующие механизмы. Результаты показали, что в условиях пополнения открытой воды существует линейная зависимость между исходной влажностью, перекрывающей нагрузкой и коэффициентом морозного пучения, а также квадратичная полиномиальная зависимость между содержанием глины, плотностью и коэффициентом морозного пучения.Можно обнаружить, что коэффициент морозостойкости в условиях пополнения открытой воды увеличивается более чем в три раза, чем в условиях пополнения закрытой воды. Эмпирическая формула многофакторной регрессии была получена путем множественного регрессионного анализа для прогнозирования коэффициента морозостойкости гравийного грунта при определенном совмещении факторов и уровней при закрытых условиях пополнения запасов воды. Значительное влияние на коэффициент морозостойкости было, по порядку, пополнением воды> начальным содержанием влаги> содержанием глины> компактностью> перекрывающей нагрузкой.

1. Введение

Крупнозернистые грунты, которые могут показывать выдающиеся характеристики уплотнения, интенсивности сдвига, водопроницаемости и разжижения при динамической нагрузке, а также обладают преимуществами богатых запасов, легкого доступа и экономичности, широко используются в качестве натуральные фундаментные материалы при строительстве фундаментов, таких как шоссе, железные дороги, аэропорты, плотины и земляные работы. Традиционно крупнозернистые почвы обычно идентифицируются как материалы, нечувствительные к морозному пучению из-за большого размера зерен, небольшой поверхностной энергии зерен, слабых гидрофильных характеристик, небольшого количества воды в пленке, большой пористости, незаметной капиллярности и слабой миграции воды, а вода легко поддается вмерзнуть в лед на месте [1–4].Однако, основываясь на наблюдениях за морозным пучением земляного полотна высокоскоростной железной дороги Харбин-Далянь в Северо-Восточном Китае и фундамента дорожной одежды аэропорта Гуолуо, расположенного в аэропорту Цинхай, Китай, Лю и др. [5, 6], Чжан [7], Лю и др. [8] обнаружили, что крупнозернистые почвы могут также вызывать явное явление морозного пучения при сочетании определенного содержания глины (массовая доля частиц диаметром менее 0,075 мм), начального содержания влаги и температуры в сезонных промерзших регионах. .Таким образом, актуальным является комплексное исследование характеристик морозного пучения крупнозернистого грунта для эффективного предотвращения морозных деформаций крупнозернистого грунтового основания.

Это всегда было центром внимания и горячей точкой для проведения исследований характеристик морозного пучения почвы. С тех пор, как Эверетт [9] предложил первую теорию инея, а Миллер [10] выдвинул вторую теорию замораживания, было проведено множество исследований [11–19] в области механизма морозного пучения, и были достигнуты определенные результаты.По мере углубления представлений о механизме морозного пучения в вечной мерзлоте, также исследуются наполнители морозного пучения, особенно характеристики морозостойкости крупнозернистого грунта. После этого, в 1988 г., экспериментальные исследования Chen et al. [20] показали, что в условиях пополнения открытой воды коэффициент морозостойкости песчаного гравия увеличивается с уменьшением скорости замерзания как степенная функция, так как это способствует криосакции [21, 22]. Кроме того, поскольку небольшое количество измельченной глины было смешано с песчаным гравием, чувствительность гравия к морозному пучению в условиях пополнения открытой воды увеличивается с увеличением вязкости частиц.Винсон и др. [23] и Чен и Ван [24] обнаружили, что увеличение содержания мелкозернистой почвы и содержания глинистых минералов увеличивает чувствительность крупнозернистой почвы к морозному пучению. Среди них Винсон и др. [23] далее изучили влияние мелкодисперсных частиц на восприимчивость крупнозернистого грунта к морозному пучению, установили корреляцию между коэффициентом морозного пучения и потенциалом сегрегации, а затем указали, что чем меньше размер частиц, тем больше корреляция коэффициент.В ходе лабораторного эксперимента Сюй [25] указал, что при содержании порошка и глины в зернистом грунте менее 12% даже в условиях полного водонасыщения коэффициент морозостойкости не превышает 2%. При содержании порошка и глины более 12% коэффициент морозостойкости заметно увеличивается. Викландер [26] обнаружил, что пористость является важным фактором, влияющим на морозное пучение, при исследовании характеристик морозного пучения горных пород в цикле замерзания-оттаивания. Конрад и Лемье [27, 28] полагают, что при содержании мелкозернистой почвы в крупнозернистой почве менее 7% морозное пучение крупнозернистой почвы относительно невелико, но количество добавки воды очень очевидно. , а коэффициент морозостойкости 1% является стандартом для определения чувствительности крупнозернистого грунта к морозному пучению при лабораторных испытаниях на замерзание.Аренсон и Сего [29] определили положение пленки незамерзшей воды в процессе промерзания крупнозернистого грунта с помощью метода флуориметрического отслеживания. Согласно классификационным характеристикам материала для засыпки земляного полотна и критерию технического обслуживания железнодорожного пути Ye et al. [30] указали, что гравий с содержанием мелкого зерна менее 15% относится к материалам, нечувствительным к морозному пучению, и может быть использован для создания антизамерзающего слоя земляного полотна. Lai et al. [31] изучали особенности морозного пучения и оттаивания насыпи нового типа и крупнозернистой насыпи.В ходе экспериментов по морозному пучению в помещении Nie et al. [32] указали на то, что характеристики морозостойкости отсортированного щебня в качестве наполнителя на поверхности фундамента зависят от содержания влаги, пористости и содержания мелких частиц, а содержание влаги является доминирующим фактором, влияющим на морозное пучение сортированный щебень. Благодаря ортогональному эксперименту и серому корреляционному анализу градации щебня в холодном регионе Zhao et al. [33], а также Wang et al.[34] указали, что основным фактором, влияющим на коэффициент морозостойкости сортированного щебня, было содержание влаги, за которым следовали содержание мелких частиц, компактность и температура холодного конца, и степень корреляции между ними не была значительной.

Подводя итог, можно сказать, что сочетание некоторых факторов и уровней крупнозернистого грунта также создает определенное морозное пучение. Факторы, влияющие на морозное пучение крупнозернистого грунта, включают следующие аспекты: градацию почвенных частиц, содержание мелких частиц и их минеральный состав, влажность, плотность, коэффициент проницаемости, капиллярное действие и внешнюю нагрузку [35–37 ].Однако результаты исследований закономерностей воздействия различных факторов на морозное пучение крупнозернистых грунтов и их интерпретация сильно различаются. В частности, недостаточно ясны представления о характеристиках морозного пучения при различных факторах. Необходимы дальнейшие исследования взаимодействия и корреляции между различными факторами морозостойкости крупнозернистого грунта. Необходимо усилить взаимосвязь между результатами исследований и реальной инженерией. Поэтому необходимо систематически исследовать характеристики морозостойкости крупнозернистого грунта.Исследовательская группа в течение многих лет посвятила исследованию повреждений от заморозков в сезонных промерзших регионах Цинхай-Тибетского плато, особенно систематическому и непрерывному мониторингу морозного пучения в основании гравийного грунта конструкции дорожного покрытия аэропорта Гуолуо [8, 38]. Поэтому гравийный грунт в сезонном мерзлоте региона Цинхай-Тибетского плато был выбран в качестве репрезентативного объекта исследования для изучения характеристик морозного пучения крупнозернистого грунта. Основываясь на уникальных климатических и почвенных характеристиках местности (см. Раздел 2.1 раздел подробно) была проведена серия лабораторных экспериментов по оценке морозостойкости гравийного грунта в условиях пополнения запасов открытой и закрытой воды с использованием усовершенствованной экспериментальной аппаратуры для систематического исследования характеристик морозного пучения. Обобщены и обсуждены законы влияния факторов, включая начальную влажность, глинистость, плотность, перекрывающую нагрузку и водовыполнение, на коэффициент морозостойкости. Были проанализированы и обсуждены основные характеристики морозного пучения, включая величину морозного пучения, скорость морозного пучения, глубину промерзания, скорость промерзания и распределение влажности после замерзания в образце гравийного грунта.Для прогнозирования коэффициента морозостойкости гравийного грунта при определенном совмещении факторов и уровней в условиях замкнутого водоснабжения эмпирическая формула многофакторной регрессии была получена путем множественного регрессионного анализа. Наконец, были выдвинуты эффективные предложения по предотвращению морозного пучения и борьбе с крупнозернистым грунтом на сезонных промерзших участках.

2. Материалы и методы
2.1. Подготовка образцов почвы

Аэропорт Гуолуо, расположенный в районе сезонного мерзлого грунта Цинхай-Тибетского плато, был выбран в качестве основы исследования и прототипа в этой статье [39].Климат аэропорта Гуолуо характеризуется низкой температурой воздуха (среднегодовая температура около −4 ° C), обильным количеством осадков (снега) (среднегодовое количество осадков составляет 400–760 мм, а годовое количество дней с осадками составляет 118–175 дней ), длительный период отрицательных температур (даже более 8 месяцев), большая глубина промерзания (максимальная глубина промерзания около 2,5 м), малая скорость охлаждения и длительное время удержания фронтов промерзания в почве. Соответственно, такие региональные климатические условия могут усиливать миграцию влаги и морозное пучение.Все образцы почвы были собраны в секции полевых экспериментов в аэропорту Цинхай Гуолуо. Заливная секция аэропорта Гуолуо была в основном заполнена естественным гравием, но, как обычно в процессе строительства, в него может примешиваться поверхностный ил, что приводит к неравномерному распределению содержания глины. Поскольку при взятии, транспортировке и сохранении образцов нетронутой почвы возникли некоторые трудности, в этом исследовании было принято изменение формы нарушенной почвы путем упаковки в мешки, перевозки, фильтрации примесей и сушки на воздухе.В качестве основного объекта эксперимента мы выбрали природный гравийный грунт, а в качестве эталонного объекта выбрали поверхностный ил. В результате отбора содержание глины в грунте из природного гравия составляет 6,9%, а содержание глины в поверхностном иле — 50%. Среднее содержание глины в почвенной основе дорожного покрытия аэропорта Гуолуо составляло 9,7%, содержание глины в некоторых измеренных точках даже достигало около 20%. Поэтому мы выбрали четыре типа глины с содержанием 10%, 15%, 20%, 25% для изучения влияния содержания глины на характеристики морозного пучения гравийного грунта и выбрали 45% в качестве группы сравнения.Пять видов образцов почвы с содержанием глины 10%, 15%, 20%, 25% и 45% были получены путем равномерного смешивания двух образцов почвы (естественный гравий и поверхностный ил) в соответствии с различными пропорциями.

2.2. Испытание физических характеристик гравийного грунта

В соответствии с требованиями к испытаниям (Методы испытаний грунтов для дорожного строительства) кривая градации двух вышеуказанных образцов грунта была получена с помощью испытания на анализ размера зерен, которое показано на рисунке 1. Известно Из рисунка 1 видно, что в грунте из природного гравия содержание мелких частиц меньше, а в поверхностном иле больше.Более того, можно было получить, что коэффициент неоднородности и кривизна природного гравийного грунта (значения 47 и 2,1) больше, чем у поверхностного ила (значения 25 и 1,4). Коэффициент неоднородности поверхностного ила составляет не менее 5, а кривизна находится между 1 и 3, что указывает на хорошую градацию поверхностного ила. Однако коэффициент неоднородности природного гравийного грунта слишком велик, что свидетельствует об отсутствии промежуточных частиц и плохой градации.В фактическом процессе строительства поверхностный ил имеет тенденцию быть легированным в грунт из природного гравия и не только увеличивает содержание глины в грунтовом основании, но также в некоторой степени для заполнения недостающего среднего диаметра грунта из природного гравия. Этот эффект усугубляет явление морозного пучения песчаного грунтового основания.

В соответствии с методами, описанными в разделе «Подготовка образцов почвы», было подготовлено пять видов образцов почвы, содержащих 10%, 15%, 20%, 25% и 45% ила, соответственно, и результаты показаны в таблице 1.Из таблицы 1 можно было получить, что оптимальное начальное содержание влаги увеличивалось с увеличением содержания глины, тогда как стандартная максимальная плотность в сухом состоянии снижалась с увеличением содержания глины.


Содержание глины (%) Стандартная максимальная плотность в сухом состоянии (г / см 3 ) Оптимальная начальная влажность (%)

10 2,36 6,69
15 2.33 7,00
20 2,29 7,66
25 2,25 8,27
45 2 13,02

Относительная плотность двух типов образцов почвы составляла 2,71, что указывает на то, что влияние состава зерна на относительную плотность зерна почвы было очень небольшим, и для всех видов глинистости гравийной почвы можно использовать одно и то же значение (2.71). Относительная плотность образца почвы с содержанием глины 10% измерялась сосудом, а образец почвы с содержанием глины 45% измерялся пикнометром.

2.3. Принцип эксперимента

Величина морозного пучения и коэффициент морозного пучения являются основными параметрами для измерения характеристик морозного пучения почвы. Величина морозного пучения — это вертикальное смещение почвы, вызванное промерзанием почвы. В то время как последний (также известный как коэффициент морозного пучения) представляет собой отношение приращения продольной высоты к исходной высоте образца в условиях небоковой деформации и одномерного замораживания.Коэффициент морозного пучения обычно выражается следующим образом: где — коэффициент морозного пучения, — величина морозного пучения в конце промерзания (мм) и — глубина промерзания (см) (Методы испытаний грунтов для дорожного строительства ).

Глубину промерзания можно определить с помощью уравнения (2). Где — глубина промерзания, — расстояние между элементом измерения температуры (= 2,0 см), — количество слоев элемента измерения температуры от поверхности для расчета, — абсолютное значение отрицательной температуры уровня, а — абсолютное значение положительной температуры уровня, а расчетная диаграмма приведена на рисунке 2.

2.4. Усовершенствование экспериментальной аппаратуры

В соответствии с методами испытаний грунтов для дорожного строительства JTG E40-2007 [40], традиционная установка для экспериментов с морозным пучением состоит из контейнера для образцов грунта, системы давления, системы пополнения воды, системы контроля за перемещением, система контроля температуры и калоростат. Принципиальная схема традиционной установки для экспериментов с морозным пучением показана на рисунке 3.

Однако из-за небольшого размера прибора стандартное правило применимо только к почве небольшого размера, такой как связная почва и песчаный грунт, но не подходит для определения коэффициента морозостойкости гравийного грунта с большим размером частиц.Кроме того, традиционная установка для экспериментов по измерению коэффициента морозостойкости также имеет некоторые дефекты; поэтому были внесены следующие улучшения. (1) Размер ящика для образцов почвы был увеличен. По принципу подобия внутренний диаметр увеличен с 10 до 15 см, высота увеличена с 10 до 16 см, а расстояние между датчиками температуры увеличено с 1 до 2 см. (2) В эксперименте использовалась модифицированная система давления. Давление веса было заменено давлением в воздушном баллоне, а диапазон давления был увеличен, чтобы сделать регулировку более удобной.Новая система давления состоит из воздушного компрессора, клапанов регулирования давления, воздушного цилиндра и соединительной трубы. (3) Улучшена система сбора данных. Циферблатный индикатор с точностью до 0,05 мм был заменен датчиком перемещения с точностью до 0,001 мм для наблюдения за изменением величины морозного пучения. Все датчики могли автоматически собирать сигналы смещения и температуры, а сигналы записывались и сохранялись автоматически компьютером. (4) Усовершенствована система холодной ванны.В традиционном экспериментальном аппарате для измерения коэффициента морозостойкости система холодной ванны устанавливала только фиксированную температуру замерзания, что не соответствовало действительному закону атмосферного охлаждения. Поэтому была принята система холодной ванны с функцией автоматического охлаждения, чтобы сделать температуру замерзания более соответствующей реальной ситуации. Кроме того, холодная сторона была установлена ​​внизу в традиционном экспериментальном аппарате для определения коэффициента морозостойкости, что не соответствует фактическому охлаждению фундамента сверху вниз.В экспериментальной установке с улучшенным коэффициентом морозостойкости холодная сторона была установлена ​​наверху в соответствии с реальной ситуацией. (5) Усовершенствована система пополнения воды. Бутылка для пополнения воды Мэддокса использовалась для поддержания постоянного уровня воды, а импорт воды взимался сверху вниз для адаптации фактического пополнения подземных вод. Датчик перемещения, автоматически собирающий и сохраняющий данные, использовался для наблюдения за изменением уровня воды в системе пополнения воды. После усовершенствования новый аппарат для экспериментов с морозным пучкованием состоит из контейнера для образцов грунта, окружающей среды камеры с постоянной температурой и системы контроля температуры, системы мониторинга температуры, системы мониторинга блока сбора данных, блока сбора данных, системы давления и системы пополнения воды, как показано на рисунках 4 и 5.


Датчик температуры, датчик перемещения и терминал сбора данных, использованные в эксперименте, были высокоточным оборудованием. Перед началом эксперимента все экспериментальные установки были откалиброваны, что обеспечило точность результатов эксперимента. При этом верхняя и нижняя стороны стенки цилиндра стягивались, чтобы уменьшить погрешность, вызванную деформацией самого цилиндра с образцом. Ящик для образца грунта был окружен теплоизоляционным материалом для предотвращения потери температуры.Сверху и снизу образца почвы помещали две фильтровальные бумаги, чтобы предотвратить потерю влаги во время эксперимента. Кроме того, чтобы проверить надежность усовершенствованной установки для экспериментов с морозным пучением, было проведено несколько групп испытаний по сравнению с традиционной установкой для экспериментов с морозным пучением.

В частности, лабораторные испытания на одномерное морозное пучение проводились с использованием традиционной экспериментальной установки и улучшенной экспериментальной установки, соответственно, в условиях одного и того же образца грунта (содержание глины 45%), одного и того же индекса фактора испытаний ( компактность 95%, максимальная нагрузка 20 кПа) и такая же охлаждающая среда.Результаты испытаний на контрастность показаны на фиг. 6. Можно видеть, что результаты двух групп результатов испытаний почти совпадают, подтверждая надежность усовершенствованного устройства для экспериментов с морозным пучением. Следовательно, усовершенствованная установка для экспериментов с морозным пучением может быть использована для проверки коэффициента морозостойкости крупнозернистых грунтов.

2.5. Программа и процедуры эксперимента

Исходное содержание воды, глинистость, плотность и верхняя нагрузка были выбраны как 4 фактора, и был проведен многофакторный экспериментальный план.Начальное содержание влаги было рассчитано в соответствии с оптимальным начальным содержанием влаги для вышеуказанных 5 видов содержания глины в почве размером 3–18%, соответствующих 3-5 уровням. Учитывая, что компактность фактического фундамента аэропорта обычно контролировалась на уровне около 90–98%, мы выбрали 85%, 90%, 95% и 100% в качестве индексов уплотнения. Вышеуказанная нагрузка была выбрана из 4 уровней, таких как 10 кПа, 20 кПа, 30 кПа и 40 кПа. Для изучения порядка влияния различных факторов на коэффициент морозостойкости и получения эмпирической формулы многофакторной регрессии для прогнозирования коэффициента морозостойкости гравийного грунта при определенном совмещении факторов и уровней был проведен многофакторный анализ на основе результатов однофакторного тестирования.

Температура холодной бани и калорстата была установлена ​​на 1 ° C на 6 часов, чтобы гарантировать, что внутренняя температура образца достигнет 1 ° C, после чего начался процесс замораживания. Во время процесса замораживания температура холодной ванны снижалась с 1 ° C со скоростью 0,2 ° C / ч, продолжаясь примерно 72 часа до стабилизации деформации, чтобы моделировать закон атмосферного охлаждения [41]. После замораживания образец сразу же извлекали из ящика для образцов почвы, а затем поровну делили на 7 частей по срезам.Распределение влаги в образце измеряли методом сушки.

3. Результаты и анализ
3.1. Влияние различных факторов на коэффициент морозостойкости
3.1.1. Исходное содержание влаги

Влияние различных начальных значений влажности на коэффициент морозостойкости показано в таблице 2. Коэффициент морозного пучения увеличивается с увеличением исходного содержания влаги, когда содержание глины остается неизменным. Причина заключается в следующем: увеличение влажности делает связь воды в образце почвы более плотной, и более очевидным становится непрерывное движение воды.Как видно из аппроксимирующих кривых, коэффициент морозостойкости и начальная влажность указывают на одинарную линейную зависимость. Порядок величины наклона аппроксимирующей кривой составляет 25%> 45%> 15%. Это может быть связано с тем, что сухая плотность образца грунта с содержанием глины 45% была наименьшей из трех (см. Результаты стандартного испытания на уплотнение). Чем более рыхлая структура почвы, тем больше поры почвы, тем больше вмещается лед и тем меньше коэффициент морозостойкости. Сухая плотность образца почвы с содержанием глины 25% больше, чем плотность глины 45%, а миграция влаги была более очевидной из-за меньшей пористости почвы.Плотность в сухом состоянии и сила сцепления между частицами почвы в образцах почвы с содержанием глины 15% являются самыми большими среди трех. Следовательно, наиболее вероятно возникновение перекрывающейся и утолщающейся комбинированной водной пленки, что снижает проницаемость почвы и сужает канал миграции воды.


Номер испытания Плотность (%) Нагрузка сверху (кПа) Содержание глины (%) Начальная влажность (%) Степень морозного пучения (%) Кривая фитинга R 2

1 95 20 15 3 0.43 y = 0,093 x + 0,137 0,952
2 5 0,62
3 7 0,71
4 9 1,02
5 25 6,43 0,81 y = 0,244 x — 0,767 0,991
6 7,35 0,99
7 8.27 1,28
8 9,19 1,46
9 45 10 0,88 y = 0,173 x — 0,802 0,995
10

12 1,32
11 14 1,64
12 16 1,98
13 18 2,28

3.1.2. Содержание глины

Влияние различного содержания глины на коэффициент морозостойкости показано в таблице 3. Как видно из аппроксимирующих кривых, коэффициент морозостойкости увеличивается с содержанием глины, соответствующим полиномиальной функции, когда степень насыщения остается неизменной. . Причина заключается в следующем: увеличение содержания глины приводит к увеличению общей площади поверхности и поверхностной энергии частиц почвы, а большая поверхностная энергия заставляет частицы почвы поглощать больше водной пленки.Пленка воды между частицами почвы соединена между собой, образуя тонкопленочный канал, способствующий непрерывной миграции влаги. При фиксированном содержании глины коэффициент морозостойкости увеличивается с увеличением насыщения. Причина заключается в следующем: помимо того, что начальная влажность увеличивается с увеличением насыщенности, объем поры почвы уменьшается с увеличением насыщенности, и поры легче заполняются мерзлым льдом, который с большей вероятностью вызовет перемещение частиц почвы при морозном пучении.Сравнивая коэффициенты трех аппроксимирующих кривых в таблице 3, известно, что коэффициент морозостойкости и содержание глины имеют нелинейную зависимость увеличения, а скорость роста постепенно уменьшается. При небольшом содержании глины быстро увеличивается морозостойкость. При большом содержании глины скорость роста морозостойкости постепенно замедляется.


Номер испытания Плотность (%) Верхняя нагрузка (кПа) Насыщенность Содержание глины (%) Степень морозного пучения (%) Кривая фитинга R 2

1 95 20 0.8 10 0,10 y = −0,0012 x 2 + 0,1012 x — 0,791 1
2 15 0,46
3 20 0,75
4 25 0,99
5 0,9 10 0,19 y = −0,0025 x 2 + 0,1589 x — 1.1395 0,9972
6 15 0,71
7 20 1,01
8 25 1,28
9 1 10 0,28 y = −0,0042 x 2 + 0,2258 x — 1,559 1
10 15 0,88
11 20 1.28
12 25 1,46

3.1.3. Компактность

Влияние различной плотности на коэффициент морозостойкости показано в таблице 4. Коэффициент морозного пучения сначала увеличивался, а затем уменьшался с увеличением компактности в виде полиномиальной функции и приближался к своему максимуму при компактности 95%. при превышении нагрузки исходная влажность и глинистость остаются неизменными.Когда компактность составляет менее 95%, непрерывность пленки незамерзшей влаги увеличивается с компактностью, что способствует миграции и замерзанию влаги и приводит к увеличению интенсивности морозного пучения. Когда компактность достигает некоторого критического значения, когда тонкопленочный канал наименьший, интенсивность морозного пучения приближается к своему максимуму. Однако с повышением плотности снижается морозостойкость грунта. Это связано с уменьшением объема пор в почве и увеличением эффективной площади контакта между частицами почвы, что приводит к наложению водной пленки на периферию и препятствованию миграции влаги при замерзании.

6


Номер испытания Верхняя нагрузка (кПа) Начальная влажность (%) Содержание глины (%) Плотность (%) Степень морозного пучения (%) Кривая фитинга R 2

1 20 7 15 85 0,51 y = −0.0022 x 2 + 0,4158 x — 18,939 0,9991
2 90 0,66
3 95 0,71
4 100 4 100
5 8,27 25 85 0,98 y = −0,0031 x 2 + 0,5869 x — 26,515 0,9871
1.18
7 95 1,28
8 100 1,17
9 18 45 85 2,08 y = −0,0023 x 2 + 0,4329 x — 18,105 0,9707
10 90 2,21
11 95 2,28
12 100 2.18

3.1.4. Верхняя нагрузка

Влияние различного начального содержания влаги на коэффициент морозостойкости показано в таблице 5. Коэффициент морозного пучения уменьшается с увеличением перекрывающей нагрузки, что указывает на то, что перекрывающая нагрузка оказывает ингибирующее влияние на коэффициент морозостойкости. С помощью трех аппроксимирующих кривых в Таблице 5 установлено, что коэффициент морозостойкости плавно линейно уменьшался с увеличением перекрывающей нагрузки.


Номер испытания Плотность (%) Начальная влажность (%) Содержание глины (%) Верхняя нагрузка (кПа) Степень морозного пучения (%) Кривая фитинга R 2

1 95 6,69 10 10 0,22 y = −0.0021 x + 0,235 0,8909
2 20 0,19
3 30 0,16
4 40 0,16
5 7 15 10 0,76 y = −0,0022 x + 0,775 0,7118
6 20 0,71
7 30 0.73
8 40 0,68
9 7,66 20 10 1,07 y = −0,0034 x + 1,095 0,9323
20 1,01
11 30 1
12 40 0,96

3.1.5. Пополнение воды

Взаимосвязь между коэффициентом морозного пучения и пополнением воды показана на рисунке 7. В отличие от условий пополнения закрытой и открытой воды, коэффициент морозного пучения в условиях пополнения открытой воды может увеличиваться в несколько раз. больше, чем в закрытом состоянии пополнения воды. Это может быть связано с тем, что поровое давление, которое создается за счет миграции влаги, пополняющей воду на фронтальную поверхность промерзания, а затем нарастания линзы льда, вызвало резкое увеличение коэффициента морозостойкости.Полностью указано, что внешнее водное пополнение является основным фактором, вызывающим морозное пучение гравийного грунтового основания. При предотвращении и борьбе с морозным пучением предотвращение пополнения запасов воды более важно, чем другие факторы.

.

Строительство фундамента удаленной хижины на Mucky Soil

Привет, ребята, Джейкоб.

Если я напишу пост, он должен начинаться с классной фотографии Аляски.

Мы заметили этих больших быков по дороге к хижине. К сезону охоты они станут хорошими быками.

Итак, по поводу этой каюты. Это обязательно!

На прошлой неделе мы сделали тонну! Обязательно подписывайтесь на Ану в Instagram — она ​​делится живыми фотографиями прогресса.

Но все это было бы невозможно без фундамента. Я заложил фундамент прошлым летом.

Всю зиму перед закладкой фундамента я проводил исследования и пытался найти лучший способ заложить фундамент на удаленной Аляске. Я и раньше строил коттеджи, но не для таких почв, как озеро Паксон.

Давайте не будем забывать о трех вещах: у нас есть ребенок, строительная площадка находится вне дорог, и нельзя использовать тяжелую технику.И я все еще молод — 36 лет на тот момент — скажем так, выкопать фундамент лопатой немного сложнее, чем десять лет назад. Итак, я исследовал всевозможные способы создания удаленного фундамента. Мы вернемся к этому через минуту.

Поскольку мы купили недвижимость зимой, у нас были только подсказки относительно того, что это за почва. Посмотрев на деревья, я понял, что почва не будет хорошей — маленькая черная ель — признак грязной почвы. Я также разговаривал с другими владельцами коттеджей в этом районе, и все они подтвердили мое подозрение, что я буду работать с далеко не идеальной почвой для фундамента.

Но мне нужно было выкопать пробную яму, чтобы точно посмотреть, что у меня есть на этом участке.

В первый день просто удалил верхний слой почвы. Я нашел много очень больших валунов со слоем глины вокруг них. Земля все еще будет замерзать под слоем растительности, поэтому я хотел посмотреть, что происходит, когда земля оттаивает.

Земля была промерзшей примерно на фут глубиной, поэтому мы покинули яму и решили вернуться на следующий день и посмотреть, как выглядела яма, когда солнце нагрело ее.

На следующий день я вернулся в яму, которую вырыл, и это была сплошная гадость. Не самые лучшие новости, которые у меня были.

Чем больше я топал, тем глубже забиралась гадость.

Затем я забил в яму стержень из арматуры, попав туда, где было много камней и много грязи. И еще плохие новости — я не нашел дна в гадости.

На тот момент я все еще с оптимизмом смотрел на почву.Вода могла быть только потому, что почва вокруг ямы все еще замерзла, поэтому воде некуда было стечь.

За зиму я провел довольно много исследований о спиральных сваях или столбах для пирсов. Иногда их также называют «винтовые сваи». По сути, это гигантские винты, которые просверливаются не в земле, а фундамент располагается сверху.

Источник

Все, что я читал о спиральных сваях, говорит о том, что они идеально подходят для грязных участков и даже могут быть установлены под водой.Винты фиксируются в почве, намного ниже слоя инея, поэтому ваш фундамент не будет вздыматься и подниматься, когда земля замерзает и оттаивает. Это казалось идеальным решением для нашей удаленной строительной площадки с далеко не идеальной почвой.

На всей Аляске всего несколько компаний создают такие фонды. Я начал звонить, и так получилось, что одна из компаний неподалеку создавала фонд. Поэтому я попросил их зайти ко мне на сайт и провести пробную тренировку.

Машина действительно небольшая и легкая, и при некотором маневрировании смогла добраться до места расположения кабины.

Но когда они пошли бурить, машине было нелегко обойти гигантские смельчаки под мхом. Машине было очень трудно сверлить, поскольку он пытался протянуть винты мимо гигантских валунов, удерживая винты вертикально. Он просто продолжал сверлить и сверлить, уворачиваясь от валунов, и не мог найти дна.

Они думали, что, возможно, сработает винтовая свая побольше, но согласились, потому что они наталкивались на большие валуны, что после завершения сваи не будут совпадать или быть точными.Шурупы большего размера обеспечили бы большую проходимость в илистой почве, но при больших валунах их будет сложнее точно просверлить. И это также станет намного дороже.

Винтовые сваи были отличной идеей, потрясающей технологией — но с комбинацией моей грязной почвы и больших валунов они просто не собирались работать на этом участке. Так что для меня это было возвращением к чертежной доске.

Итак, я вернулся и поговорил с парой других владельцев кают, и все они сказали мне одно и то же —

— У вас должен быть плавающий фундамент, который просто устанавливается поверх почвы.

— Ваш фундамент будет тонуть, Джек и вздыбиться из-за температуры, так что будьте готовы внести коррективы

Посоветовавшись с другими владельцами кают, я подумал, почему бы не спроектировать в фундаменте систему, в которой я могу спланировать опускание и вспучивание фундамента с замерзанием и оттаиванием, но вместо того, чтобы постоянно прокладывать фундамент, иметь систему, с которой я могу отрегулируйте высоту фундамента. Я не могу победить экстремальный климат Аляски, но я могу к нему подготовиться.

Вот что я придумал.

— Я буду заливать бетонные подушки каждые 6-8 футов. Эти накладки обеспечат плавучесть на грязной почве. Размер подушечек определяется размером, необходимым для нижнего колонтитула для основы, которую я создаю.

— Затем я просверливаю отверстие в середине бетонных подушек и продеваю большую сквозную резьбу через центр.

— Я добавлю большую гайку и шайбу к середине резьбы наверху бетонной подушки.

— Затем я приварую к верхней части резьбы кронштейн, который удерживает вертикальные стойки.

— Когда фундамент опускается, я могу повернуть гайку, которая перемещает всю резьбу вверх или вниз, регулируя фундамент по мере необходимости.

Первым делом нужно положить фундамент на землю. Я использовал колья арматуры и струну. Поскольку я нахожусь на наклонном участке, мне пришлось использовать транзит, чтобы убедиться, что я точно размещаю колья на ровной поверхности.

Сама наша каюта будет иметь ширину 30 футов и глубину 24 фута.С каждой стороны будут 8-футовые палубы. Решил заодно сделать фундамент под палубу.

Тогда пора копать.

Те валуны, которые винтовые сваи не хотели передвигать, были для меня не более увлекательными.

Мне не пришлось копать глубоко — достаточно, чтобы удалить слой растительности и создать выравнивающую площадку для форм.

Что касается форм, я предварительно вырезал свои доски для форм домой в гараже и тащил только обрезные доски на своем квадроцикле,

А потом собрал формы на месте.Это сработало очень хорошо, особенно с учетом того, что мне нужно заполнить 18 форм.

Я построил этот прицеп для квадроцикла таким образом, чтобы он вмещал шесть пятигаллонных ведер. Затем я вытащил гравий с помощью пятигаллонного ведра на трейлере.

Таким образом я мог поставить ведра с гравием очень близко к подушкам,

А потом просто насыпьте гравий прямо из трейлера в ямы, которые я вырыл.

Выровняв гравий, я положил форму сверху, а затем забил бетонные колья со всех четырех сторон формы.Затем я просто использовал уровень, чтобы выровнять форму, прибивая к кольям, чтобы формы оставались ровными.

У меня дома была предварительно нарезана арматура, поэтому все, что мне нужно было сделать на месте, — это поместить арматуру в форму, поднять арматурные стулья и закрепить на месте.

Наконец-то мы готовы к бетону.

Так что насчет бетона. Я думал о покупке миксера и смешивании бетона на месте, но после некоторых расчетов я понял две вещи: в любом случае мне придется тащить бетон на месте, а также тащить больше гравия для смешивания с бетоном.Поэтому мы позвонили на ближайший бетонный завод — примерно в 75 милях — и получили расценки на доставку бетона на дорогу. Это было намного разумнее, чем мы думали, поэтому мы решили пойти по этому пути.

Автобетононасос может подъехать близко, но не к площадке. Итак, мы собрали еще несколько прицепов для квадроциклов, а из ведра на пять галлонов

Транспортировка бетона на площадку. Мы с отцом и дядей тащили бетон,

Мой двоюродный брат помогал разливать бетонные ведра в формы, а Ана помогала стяжкой бетона.

Это были очень напряженные пару часов.

Но это то, что будет поддерживать всю нашу каюту, поэтому стоит приложить дополнительные усилия, чтобы добавить бетон.

Когда бетон затвердел, я начал планировать, где просверлить отверстия под кронштейны с резьбой.

Сначала я просверлил внешние отверстия, поправляя квадрат. Как только у меня были четыре внешних угла, оттуда я сделал струнные линии,

И использовал отвес, чтобы найти средние отверстия для просверливания.

Я взял напрокат сверло по бетону для сверления отверстий под резьбу.

Работа Грейс заключалась в том, чтобы на каждой бетонной площадке была квадратная шайба и металлический болт с гайкой. Этот взгляд говорит: «Папа, я играл в озере!»

Вот угол все готово.

И один из средних.

Для этого я поднимусь с вертикальными сообщениями — но мы вернемся к этому в следующем сообщении.

Так что ты думаешь? Это сработает?

Большое спасибо за то, что продолжили и читали!

Иаков

PS — Ана делилась нашими текущими фотографиями прохождения в салоне в Instagram.

.

Заморозка грунта | Geoengineer.org

В этом отчете представлен подробный обзор искусственного замораживания грунта (AGF) как метода улучшения условий на площадке для проектов гражданского строительства.

Искусственное замораживание грунта (AGF) — это метод улучшения грунта, при котором масса грунта определенной геометрии замораживается с использованием процесса охлаждения с использованием хладагента, либо охлажденного рассола, либо жидкого азота, который циркулирует по трубам замораживания, встроенным в земля.AGF обычно используется для стабилизации грунта и контроля грунтовых вод в самых разных областях, включая все типы почв.

Этот отчет основан на обзоре доступной литературы по промерзанию грунта и содержит краткую историю промерзания грунта и его влияния на типичные инженерно-геологические свойства. Далее обсуждаются соображения по внедрению замораживания грунта в полевых условиях, а также преимущества и недостатки этого процесса. Наконец, рассмотрены два примера внедрения AGF в полевых условиях.

История

Искусственное замораживание грунта (AGF) — это метод стабилизации грунта, включающий отвод тепла от земли для замораживания поровой воды почвы. Концепция промерзания грунта была впервые представлена ​​во Франции, а промышленное применение началось с 1862 года, когда оно использовалось в качестве метода строительства шахтного ствола в Южном Уэльсе (Schmidt 1895). В конце концов, этот метод был запатентован немецким горным инженером Ф. Х. Поетчем в 1883 году (иногда называемый процессом Поэтша). Способ включает систему труб, состоящую из внешней трубы и концентрических внутренних питающих труб, по которым циркулирует охлажденный хладагент (обычно хлорид кальция).Хладагент закачивается по внутренней трубе и обратно по внешней трубе. Затем он снова охлаждается в процессе охлаждения и возвращается по системе трубопроводов. Дальнейшее развитие технологии AGF произошло во Франции в 1962 году, когда жидкий азот (LN2) закачивался в замораживающие трубы вместо охлажденного соляного раствора хлорида кальция. Это позволяет при необходимости намного быстрее промерзать грунт. Жидкий азот проходит через трубы замораживания и испаряется в атмосферу (Sanger and Sayles, 1979).

В настоящее время AGF применяется в большом количестве инженерных проектов, где важны стабильность, состояние грунтовых вод и локализация. Примеры ситуаций включают: строительство вертикального ствола для добычи полезных ископаемых или проходки туннелей, стабилизация непроектированных земляных насыпей (большие препятствия), площадки, требующие горизонтального доступа (например, навес ТБМ для строительства поперечного перехода), боковая и вертикальная локализация загрязняющих веществ, перенаправление загрязняющих веществ, грунтовые воды отсечка (может быть привязана к скальной породе) и аварийная поддержка / стабилизация с использованием LN2 (Schmall and Braun 2006).

Во время процесса тепло отводится от почвы по цилиндрической форме вокруг замораживающих труб. Это создает столбики из мерзлого грунта. Столбцы продолжают расширяться, пока не пересекутся. Отсюда замерзшая масса будет расширяться наружу, создавая стену или твердое кольцо из мерзлого грунта (Sanger and Sayles, 1979).

В следующих разделах описывается влияние AFG на инженерные свойства грунтов, а именно на гидравлическую проводимость, жесткость, прочность на сдвиг и способность к изменению объема.Кроме того, вводятся лабораторные испытания и классификация мерзлых грунтов в соответствии со стандартами JGS и ASTM.

Гидравлическая проводимость мерзлых грунтов

При применении в проектах гражданского строительства для локализации или контроля грунтовых вод мерзлый грунт практически непроницаем. Трещины льда также могут излечиться путем повторного замораживания. Проблемы с проницаемостью возникают, когда процедуры замораживания не выполняются правильно, и почва не замерзает полностью как одна масса, оставляя «окна» из незамерзшей почвы, которые могут поставить под угрозу способность замороженного барьера удерживать и контролировать грунтовые воды или изолировать загрязнитель в почве. .Окна незамерзшей почвы часто определяют и определяют их размер с помощью ультразвукового метода измерения (Jessberger 1980).

Прочностное поведение мерзлого грунта

Прочностное поведение мерзлого грунта, как и любого другого грунта, зависит от ряда факторов, включая тип грунта, температуру, ограничивающее напряжение, относительную плотность и скорость деформации. Мерзлые грунты обладают большей прочностью, чем незамерзшие. Как правило, прочность мерзлого грунта увеличивается при понижении температуры и увеличении ограничивающего напряжения.

Da Re et al. В 2003 году было проведено исследование характеристик трехосной прочности замороженного мелкозернистого песка Manchester Fine Sand (MFS), в котором образцы были приготовлены с различными относительными плотностями (20 — 100%), ограничивающими напряжениями (0,1 — 10 МПа), скоростями деформации (3 x 10-6 — 5 x 10-4 с-1) и температуры (от -2 до -25 ° C).

Результаты, графически представленные на Рисунке 1, показывают две отдельные области деформации, на которые мерзлая почва действует по-разному. Небольшие деформации (менее 1% в осевом направлении) приводят к линейному увеличению прочности, наклон (модуль) которого не зависит от относительной плотности или ограничивающего напряжения.Величина начального предела текучести (при осевой деформации 0,5–1% во всех случаях) увеличивается с увеличением скорости деформации и понижением температуры. Поведение при больших деформациях включает в себя деформационное разупрочнение, проявляемое образцами, подготовленными при низкой относительной плотности и при низком ограничивающем напряжении, до деформационного упрочнения, проявляемое образцами, приготовленными при высокой относительной плотности и высоком ограничивающем напряжении.

Рис. 1. Прочностные характеристики MFS (Da Re et al. 2003)

Поведение MFS при деформационном смягчении, показанное в Da Re et al.Исследование объясняется Корнфилдом и Зубеком 2013. Они утверждают, что снижение напряжения выше начального предела текучести происходит из-за увеличения дробления и плавления под давлением замороженной поровой воды. Ян и др. 2009 г. и Xu et al. 2011 год также показал, что по мере увеличения ограничивающего давления прочность на сдвиг достигает пика, а затем уменьшается из-за дробления льда и таяния под давлением. Обычно при -10 ° C мерзлые пески и мерзлые глины имеют прочность на сжатие 15 МПа и 3 МПа соответственно (Klein 2012).

Прочность замороженной глины на сжатие была проанализирована Li et al.при переменных температурах, скоростях деформации и плотности в сухом состоянии. Глина была уплотнена до трех различных плотностей в сухом состоянии и имела предел текучести 28,8% и предел пластичности 17,7%. Испытания на одноосное сжатие проводились при различных температурах (от -2 до -15 ° C) и различных скоростях деформации (приблизительно от 1 x 10-6 до 6 x 10-4 с-1) для каждой плотности в сухом состоянии. Результаты исследования показали, что поведение силы аналогично исследованию, проведенному Da Re et al. для замороженных MFS. Прочность на сжатие испытанной глины увеличивалась с увеличением скорости деформации, понижением температуры и увеличением плотности в сухом состоянии, аналогично поведению MFS, испытанного в Da Re et al.учиться. Кроме того, замороженные глины проявляли как деформационное упрочнение, так и деформационное разупрочнение после достижения начального предела текучести, который сильно зависел от времени до разрушения, которое само по себе зависит от скорости деформации. Результаты исследования показали, что образцы замороженной глины, нагруженные при низких скоростях деформации, достигли низкой прочности на одноосное сжатие (приблизительно 2 МПа при 10% деформации, если разрушение не было достигнуто) при более длительном времени до разрушения, но демонстрировали характеристики деформационного упрочнения. Напротив, образцы замороженной глины, нагруженные при высоких скоростях деформации, достигают гораздо более высокой прочности на одноосное сжатие (примерно 6 МПа при разрушении), но демонстрируют деформационное разупрочнение (Li et al.2004 г.).

Жесткость мерзлых грунтов

В целом мерзлые грунты жестче, чем незамерзшие. Да Ре и др. В своем исследовании прочности мерзлого грунта на MFS провели исследование модуля Юнга. Они обнаружили, что замороженный MFS имел модуль Юнга от 23 до 30 ГПа. Поскольку поведение замороженного MFS при малых деформациях было одинаковым во всех тестируемых переменных, модуль Юнга не зависел от тестируемых переменных (относительная плотность, ограничивающее напряжение, скорость деформации и температура).

Рис. 2. Нормированное поведение напряженно-деформированного состояния MFS (Da Re et al. 2003)

Рис. 2 из Da Re et al. al., 2003 исследование показывает независимость модуля Юнга мерзлых песков путем нормализации напряжения сдвига с начальным пределом текучести. На рисунке 2 также показаны различные объемные деформации из-за деформационного упрочнения или разупрочнения замороженного MFS после начального напряжения текучести, что обозначено как поведение типа A, B, C или D.

Характеристики изменения объема мерзлого грунта

Во время фазового перехода от жидкого к твердому, вода увеличивается в объеме примерно на 9%, что приводит к вспучиванию грунта на поверхности земли (Lackner et al. 2005). Пучка из-за увеличения объема может повредить близлежащие конструкции (туннели, поверхностные конструкции) во время замерзания и оттаивания, поэтому во время AGF важно понимать свойства почвы и то, как они влияют на вспучивание почвы. Почва, подвергшаяся вспучиванию, также будет оседать при оттаивании, что необходимо учитывать.Грунт может также наблюдать изменения объема из-за ползучести под нагрузкой.

Пучкование почвы происходит в почвах, где линзы льда образуются внутри пустот. Структура почвы должна способствовать переносу воды из окружающих пустот к фронту замерзания ледяной линзы за счет капиллярных сил. По этой причине илистые почвы особенно чувствительны к заморозкам (Widianto et al. 2009).

Также важно отметить, что в некоторых случаях глины могут проявлять низкую морозостойкость. По мере того как фронт замерзания движется наружу, глины демонстрируют вспучивание из-за объемного расширения ледяной линзы, однако уплотнение может происходить перед фронтом замерзания, где отрицательное поровое давление создается движением воды в зону замерзания.Чистый эффект вспучивания и уплотнения под ледяной линзой может быть небольшим или незначительным на поверхности (Han and Goodings, 2006). Несмотря на это, грунты для конкретных участков должны быть проверены на морозостойкость, если ожидается, что морозное пучение будет проблемой для близлежащих строений.

Общие лабораторные испытания мерзлых грунтов

Что касается мерзлых грунтов, как ASTM, так и JGS имеют некоторые стандарты для лабораторных испытаний. Однако многие из этих испытаний относятся либо к дорожному покрытию, многократным циклам замораживания-оттаивания, либо дают информацию только в направлении теплового потока.JGS 0171-2003 — это метод испытаний для прогнозирования морозного пучения почвы. В этом стандарте используется уравнение Такаши для морозного пучения в направлении теплового потока. Kanie et al. В 2013 году было предложено использовать метод трехмерной оценки с использованием уникального лабораторного оборудования и моделирования методом конечных элементов.

В настоящее время существуют стандарты для определения прочностных свойств при постоянной деформации (ASTM D7300-11) и свойств ползучести (ASTM D5520-11). Оба этих теста выполняются при одноосном сжатии.Стандарты трехосного испытания незамерзшей почвы не применяются к мерзлым грунтам, и для получения сопоставимых результатов необходимы новые стандарты.

Существует множество нестандартных лабораторных и полевых испытаний, используемых в настоящее время для мерзлых грунтов, включая (Oestgaard and Zubeck 2013):

  • Прямой сдвиг (Bennett and Nickling 1984, Yasufuku et al. 2003).
  • Трехосное сжатие (Бейкер и др. 1984, Аренсон и др. 2004).
  • Одноосное растяжение (Zhu and Carbee 1987, Erckhardt 1981).
  • Постоянная ползучесть (Андерсленд и Ладаньи, 2004).
  • Тест на расслабление (Андерсленд и Ладаньи, 2004).
  • Консолидация оттепели (Моргенштерн и Никсон, 1971).
  • Давление ползучести (Ladanyi 1982).
  • Давление релаксации давления (Ladanyi 1982, Ladanyi and Melouki 1992).

Классификация мерзлых грунтов

Классификация и описание мерзлых грунтов в настоящее время задокументированы ASTM D4083-89 (повторно утверждены в 2007 г.). Это включает в себя описание как почвенной фазы, так и ледяной фазы материала.Описание фазы почвы такое же, как у незамерзшей почвы, ASTM D2488. Затем замороженная фаза классифицируется на одну из двух групп: N для почвы без видимого льда и V для почвы со значительной видимой частью льда.

Эти группы впоследствии разбиваются на подгруппы, описанные в стандарте. На рисунках 3 и 4 показаны визуальные представления классификации видимого и невидимого льда в соответствии со стандартом ASTM D4083-89.

Young

Рис. 3. Видимый лед в мерзлой почве (ASTM D4083-89)

Видимый лед представлен черным цветом на Рис. 3.Видимый лед может существовать в структуре почвы в виде отдельных ледяных карманов (Vx), покрытий вокруг частиц почвы (Vc), нерегулярных образований (Vr) или слоистых образований (Vs).

Young

Рис. 4. Структура мерзлого грунта без видимого льда (ASTM D4083-89)

Как и на Рис. 3, лед представлен черным цветом на Рис. 4. Когда нет видимого льда в структуре Мерзлый грунт, мерзлый грунт классифицируется по тому, насколько хорошо образец скреплен льдом.Замерзший грунт без видимого льда может быть плохо связан (Nf), хорошо связан без лишнего льда (Nbn) или хорошо связан с лишним льдом (Nbe).

Sayles et al. 1987 дает несколько рекомендаций для полного описания мерзлого грунта. К ним относятся символ и описание USCS незамерзшей почвы, символ и описание мерзлого грунта, гранулометрический состав, пределы Аттерберга, а также физические свойства, такие как содержание льда (замороженный), содержание воды (незамерзшее), удельный вес, удельный вес почвы, насыщение процент и соленость.Эти параметры имеют сильное влияние на прочность и поведение почвы в мерзлом состоянии. Для искусственного замораживания грунта рекомендуется использовать систему, описанную в Andersland and Anderson 1978 (Sayles et al. 1987). Still et al. В 2013 году было предложено разработать стандартизированное индексное тестирование для использования при классификации мерзлых грунтов.

Внедрение замораживания грунта в полевых условиях может выполняться с использованием различного оборудования, охлаждающих жидкостей и процедур. В следующих разделах описан общий обзор реализации замораживания грунта.

Оборудование

Замораживание грунта требует использования мобильной холодильной установки. Установка может работать на охлаждающих жидкостях, таких как аммиак или CO2, и отводить тепло от циркулирующей жидкости, которой обычно является хлорид кальция или рассол хлористого магния (Jessberger 1980).

Young

Рис. 5. Мобильные холодильные установки при AGF (SoilFreeze)

Температуры рассола -25 ° C или ниже обычно достаточно для большинства проектов. Также доступны коммерческие рассолы, разработанные специально для использования с AFG.Важно исследовать свойства этих охлаждающих жидкостей, чтобы гарантировать совместимость с другим оборудованием (например, коррозия труб). Используемая охлаждающая жидкость может зависеть от температурных требований проекта, рассол хлорида магния замерзает при -34 °, а рассол хлористого кальция замерзает при -55 ° C.

LN2 кипит при температуре -196 ° C и может использоваться вместо обычной охлаждающей жидкости. Из-за чрезвычайно низкой температуры LN2 промерзание почвы при контакте с LN2 происходит намного быстрее.Таким образом, полное замораживание может быть выполнено намного быстрее, используя LN2 вместо охлажденного рассола. Однако из-за более высокой стоимости его обычно резервируют для аварийной стабилизации, краткосрочного замораживания и проектов небольшого объема. В этом случае LN2 транспортируется на площадку в специализированных резервуарах для хранения и вставляется непосредственно в замораживающие трубы. Он не циркулирует через холодильную установку. Скорее, ему дают испариться на поверхности, как показано на рисунке 5, после того, как он отводит тепло от почвы (Jessberger 1980).

Рис. 6. Испарение жидкого азота во время AGF («замораживание грунта»)

В таблице 1 представлена ​​основная сводка относительных сравнений между охлажденным рассолом с хлоридом кальция и жидким азотом (LN2).

Young

Таблица 1. Сводка свойств рассола хлорида кальция и жидкого азота для AGF

В более холодном климате термосифоны могут использоваться для достижения температур, необходимых для замораживания почвы. Термосифоны реализуют конвекцию рабочего тела для отвода тепла от земли и передачи его воздуху на поверхности земли.Для того чтобы этот процесс работал, температура окружающего воздуха должна быть ниже температуры земли, поэтому он обычно используется в холодных регионах. Рабочая жидкость термосифона закапывается в землю, где содержащаяся в ней жидкость поглощает тепло, испаряется и поднимается к верху сифона. Там он охлаждается окружающим воздухом, в результате чего он конденсируется и возвращается на дно термосифона. Этот процесс показан на рисунке 6 ниже. Этот процесс является энергоэффективным, однако для его эффективного использования в процессе AGF требуется температура воздуха ниже нуля.Если требуется дальнейшее замораживание, можно использовать термосифоны с питанием для снижения температуры земли после того, как они достигли температуры окружающего воздуха (Вагнер и Ярмак, 2013).

Young

Рис. 7. Схема пассивного термосифона (Wagner and Yarmak 2012)

Морозильные трубы могут быть изготовлены из различных материалов. Типичная установка может включать стальные внешние трубы диаметром 5 дюймов и внутренние пластиковые (например, полиэтиленовые) трубы диаметром 3 дюйма (Klein 2012). Трубы для замораживания должны стоять в вертикальном положении и выдерживать боковое давление грунта, связанное с площадкой.Исторически сложилось так, что морозильные трубы должны выдерживать 13 кПа на метр глубины заглубления шахты (Klein 2012). Необходимо следить за целостностью замерзшей трубы, чтобы предотвратить повреждение труб из-за вспучивания почвы.

Одним из наиболее важных аспектов проекта AGF является мониторинг состояния почвы во время замерзания и оттаивания. Обычно возле промерзшей стены просверливают отверстие, куда устанавливают датчики температуры для контроля температуры почвы. Это имеет жизненно важное значение для конечного продукта (мерзлая срезанная стенка, масса мерзлого грунта и т. Д.).Кроме того, отслеживается пучение и оседание грунта из-за замерзания и оттаивания грунта после завершения проекта. Если предполагается проведение земляных работ за замороженной стеной, для измерения прогибов стен могут использоваться дефлектометры, экстензометры и инклинометры. Чтобы определить, существуют ли какие-либо окна из незамерзшей почвы в массе мерзлого грунта, можно провести ультразвуковые измерения. Наконец, при необходимости выполняются измерения для конкретных проектов, такие как вертикальное давление и деформации существующих конструкций из-за вертикального подъема (проходка туннелей, фундаменты, особые проектные соображения) (Jessberger, 1980).

С помощью компьютерных систем большая часть процесса AGF автоматизирована.

Автоматический сбор данных используется для измерения температуры и прогиба. Кроме того, компьютерные системы регулируют поток охлаждающей жидкости в морозильные трубы, чтобы более точно контролировать температуру земли.

Методы проектирования и соображения

Возможно, наиболее важным шагом в обеспечении успешного внедрения AGF является определение характеристик площадки, как и во всех инженерно-геологических проектах.Тип почвы и грунтовые воды должны быть точно охарактеризованы, чтобы обеспечить соответствие мерзлого грунта проектным требованиям. В частности, для проектов AGF всегда следует брать пробы грунтов и проверять их термические свойства. Подземные воды также проверяются на температуру и скорость замерзания. Высокая скорость грунтовых вод (> 2 м / день) создает проблемы во время промерзания почвы и может приводить к неоднородностям. Меньшее расстояние между трубами, несколько рядов или использование LN2 могут использоваться для противодействия высокой скорости грунтовых вод (FHWA 2013, Klein 2012).

Xanthakos et al. 1994 рекомендует использовать отношение расстояния между замораживающими трубами к диаметру не более 13 для труб диаметром 120 мм или меньше. Также необходимо учитывать соленость грунтовых вод. На участках с высокой соленостью будет наблюдаться снижение температуры замерзания и более низкая прочность при замерзании. По мере увеличения солености будут уменьшаться морозное пучение, оседание оттаивания и сила пучения (Hu et al. 2010). Некоторые из этих изменений являются полезными, однако в конечном итоге будет менее консервативный проект, если соленость не будет должным образом учтена.Кроме того, минерализация поровой воды может быть неоднородной. Области с более высокими концентрациями могут образовывать карманы из незамерзшей воды или пленки из незамерзшей воды вокруг частиц (Hu et al. 2010).

Дальнейшее рассмотрение, помимо свойств почвы и грунтовых вод, включает температуру окружающего воздуха, сроки и риски проекта, а также ожидаемое вспучивание и оседание почвы. Если температура окружающего воздуха достаточно низкая, термосифоны могут быть более энергоэффективным решением. В случае чрезвычайной ситуации, требующей немедленного промерзания грунта, такой как локализация загрязненной почвы или вопросы планирования строительства, в качестве хладагента может использоваться жидкий азот вместо охлажденного рассола.Наконец, конструкции также должны быть чувствительны к ожидаемому вспучиванию почвы при замерзании и оседанию во время оттаивания. Фазовый переход от воды к льду может вызвать увеличение объема до 9%, что приводит к вспучиванию почвы при замерзании (Lackner et al, 2005).

Расчетные параметры, определенные на основе характеристик площадки, часто моделируются с использованием компьютерных программ метода конечных элементов (МКЭ), таких как Ansys. Это может быть необходимо для более сложных сценариев и подземных условий. Дополнительные программы, такие как SEEP / W от GeoStudio и AIR / W, могут при необходимости моделировать граничные условия конвективной поверхности (Geo-Slope).TEMP / W используется в GeoStudio для моделирования тепловых изменений в грунте.

Благодаря своим непроницаемым свойствам мерзлый грунт является отличным материалом для отсечения грунтовых вод. Замораживание грунта использовалось для создания водонепроницаемого уплотнения вокруг выработок в соляных шахтах и ​​вокруг них. Он также может быть связан с коренной породой и другими подземными объектами (Schmall and Braun 2006). Это создает непроницаемый барьер, который может доходить до трещиноватой коренной породы. Следует отметить, что гидравлическая проводимость породы может увеличиваться после оттаивания из-за дальнейшего раскрытия трещин при замерзании.

Время замораживания

Искусственное замораживание грунта может быть длительным процессом. Охлажденный рассол лучше подходит для проектов с более длительными сроками от недель до месяцев. Рассол циркулирует по системе трубопроводов во время фазы замерзания, пока земля полностью не замерзнет. После того, как почва достаточно промерзнет, ​​температура поддерживается постоянной на этапе обслуживания. Liqui

.

0 0 vote
Article Rating
Подписаться
Уведомление о
guest
0 Комментарий
Inline Feedbacks
View all comments