Как выбрать несущий слой грунта
Обновлено: 07.07.2024
Несущая способность грунта – это его основанная характеристика, которую необходимо знать при строительстве дома. Несущая способность показывает какую нагрузку может выдержать единица площади грунта и измеряется в кг/см 2 или т/м2. Несущая способность определяет, какой должна быть опорная площадь фундамента дома: чем хуже способность грунта выдерживать нагрузку, тем больше должна быть площадь фундамента. Сама несущая способность грунта зависит от трех факторов: тип грунта, степень его уплотненности и насыщенность грунта влагой. Несущие способности разных грунтов в кг/см 2 в разном состоянии представлены в таблице 1.
| Грунт | плотный | средней плотности |
| Крупный гравелистый песок | 6 | 5 |
| Песок средней крупности | 5 | 4 |
| Мелкий маловлажный песок | 4 | 3 |
| Мелкий песок, насыщенный влагой | 3 | 2 |
| Супеси сухие | 3 | 2,5 |
| Супеси, насыщенные влагой (пластичные) | 2,5 | 2 |
| Суглинки сухие | 3 | 2 |
| Суглинки, насыщенные влагой (пластичные) | 3 | 1 |
| Глины сухие | 6 | 2,5 |
| Глины, насыщенные влагой (пластичные) | 4 | 1 |
В таблице 2, указано какую нагрузку может выдержать каждый грунт при опоре на него круглых свай разного диаметра, это особенно важно учитывать при расчёте количества свай под строительство.
Увеличение влажности грунта снижает его несущую способность в несколько раз. Только крупные пески и пески средней крупности не меняют своих свойств при увеличении влажности. Избыточная влажность грунта, скорее всего, связана с высоким уровнем грунтовых вод.
Чтобы узнать несущую способность грунта необязательно обращаться за помощью к геологам, в случае самостоятельного строительства дома можно определить тип грунта на глаз. Для этого простым земляным буром можно пробурить в земле скважину глубиной 2м или выкопать яму лопатой. При этом сразу будет понятно, какой грунт находится на этой глубине и насколько он увлажнен.
Отличить песок от глины не составляет труда: в песке ясно видны отдельные песчинки, при растирании песчаного грунта меду ладонями они отчетливо чувствуются. Крупный песок имеет размер частиц от 0,25 до 5мм, такие частицы хорошо видны невооруженным глазом, а песок средней плотности имеет размер песчинок до 2мм. Супесь содержит не более 10% глинистых частиц, в сухом состоянии она крошится, если скатать из нее шарик, то он рассыпается при легком давлении на него. Суглинок содержит от 10% до 30% глинистых частиц, обладает большей пластичностью, чем супесь. Если из суглинка сделать шар и раздавить его, то он превращается в лепешку с трещинами по краям. Глина – наиболее пластичный грунт, если раздавить шар, сделанный из глины, то он превратится в лепешку, на краях которой не будет трещин.
Исследование грунта происходит далеко не всегда, и даже при профессиональном проектировании дома, таких данных может не быть. Поэтому зачастую для упрощенных и приблизительных расчетов, несущую способность грунта принимают равной 2 кг/см 2 .
Для прогнозирования безопасности строения и фундамента и предупреждения деформаций, величина которых может привести к возникновению нарушению целостности строительных конструкций, существует понятие несущей способности грунта (или сопротивление основания). Величина несущей способности грунтов сравнивается с нагрузкой от здания, снега, ветра, эксплуатационных нагрузок с учетом определенного запаса прочности.
Кроме вариантов выторфовки и устройства фундамента на сваях, существует еще один вариант решения проблемы строительства фундамента на торфе или другом биогенном грунте: это постоянная пригрузка торфа насыпным грунтом по геотекстилю, с устройством фильтрующего слоя или дрен. Однако и при таком способе торф будет продолжать таить в себе другую опасность: при устройстве дренирования и водоотведения понижается уровень грунтовых вод, насыщавших органический грунт. При обезвоживании органический грунт сильно теряет в объеме. Из-за неравномерного обезвоживания торфа или неравномерного его залегания возможно неравномерное проседание грунта и, как следствие, деформации ленточного фундамента. Эта же опасность потенциально грозит и плавающим плитным фундаментам на торфяном грунте.
Поэтому, прежде чем проектировать и строить фундамент, уточните какой вид фундамента лучше подходит для типа залегания грунта на вашем участке (Таблица №1).
* Таблица приводится по изданию L.J. Goodman and R.H. Kerol, Theory and Practice of Foundation Engineering, N.Y., 1968, P. 312
Свод правил “Проектирование и устройство оснований и фундаментов зданий и сооружений” [глава 8, СП 50-101-2004] указывает, что в сложных грунтовых условиях и при высоком уровне грунтовых вод рекомендуется использовать свайные фундаменты (короткие сваи) и фундаменты на локально уплотненном основании (в вытрамбованных или выштампованных котлованах). Но такие фундаменты лучше подходят для зданий стоечно-балочной конструкции, чем для зданий с несущими стенами. Для зданий с несущими стенами рекомендуется применять однорядное расположение забивных блоков и пирамидальных свай (в виде усеченной пирамиды с углом наклона стенок от вертикали 5-10°), а также короткие сваи (до 2,5 -3 м) различных типов. Биогенные органические грунты со слабой несущей способностью – это не единственная группа грунтов, к которым следует относиться с осторожностью при выборе типа фундамента. Значительные повреждения фундаментам и строениям могут быть нанесены при различных движениях грунтов. Движения грунтовмогут быть вызваны и причинами не связанными с нагрузками от возводимого или построенного здания.
- Сезонные подвижки, связанные с вегетацией растений и уменьшения обводнения глинистых грунтов.
- Поднятия грунта в результате образования линз льда при замерзании грунтов.
- Прогрев грунтов от отапливаемых зданий.
- Изменения глубины залегания грунтовых вод и дренажных свойств грунтов.
- Просадки грунта от воздействия воды или антопогенных факторов.
- Сдвижки грунтов на склонах или при земельных работах.
- Самопроизвольные просадки грунта под собственным весом.
- Просадки грунта от вибраций (включая землетрясения).
Хорошее здание строится на надежном фундаменте, а фундамент в свою очередь — на грунте.
Прежде всего, отметим, что в строительной терминологии под грунтом понимают слой земли, на котором закладывается фундамент строения. Грунты классифицируют по их свойствам, имеющим значение в областях применения. Грунт является основанием фундаментов и воспринимает на себя все нагрузки от веса строения и природных факторов, воздействующих на него. В зависимости от местности, в которой ведется или предполагается строительство догма, грунты могут существенно отличаться друг от друга. Для правильной привязки проекта к местности нужен целый ряд показателей, среди которых — тип грунта, глубина его промерзания и насыщенность почвенными водами, уровень грунтовых вод, рельеф поверхности и т.д.
В результате геологических процессов, происходящих в недрах земли и на ее поверхности, тысячелетиями создавались пласты грунтов, которые могут быть различными не только в пределах определенного региона, но и на более малых площадях. Неравномерность пластовых отложений может быть и в пределах строительного участка, особенно если это связано со сложными геологическими условиями: склоны, овраги, болотистые местности и т. п. На физические свойства основания оказывает существенное влияние не только состав грунтов, глубина расположения определенных их пластов, но и их водонасыщенность, то есть уровень грунтовых вод, влияние паводковых явлений и атмосферной влаги.
Поэтому проектированию дома из керамзитобетонных блоков, и в особенности его опорной части — фундамента, предшествует изучение гидрогеологической обстановки на строительной площадке и сезонность ее изменения. Знание геологической обстановки позволит правильно выбрать тип фундаментов, площадь их опорного основания и глубину его заложения. При словах "изучение гидрогеологической обстановки" у читателя может возникнуть мысль о сложном геологическом оборудовании с буровыми вышками и т.п. Наличие такого оборудования совсем не обязательно на большинстве площадей, особенно при малоэтажном строительстве. Конечно, при сложных геологических условиях могут понадобиться и такие меры, но в большинстве случаев можно обойтись опытом соседей и бурением нескольких скважин или разработки шурфов в пределах строительной площадки.
Покосившиеся заборы на соседних участках, деформации фундаментов существующих зданий, трещины на стенах могут много сказать опытному строителю. Причиной этих явлений может быть малая глубина заложения фундаментов или пренебрежение геологическими особенностями участка. Особенно важно знание гидрогеологической обстановки при сооружении двух — трехэтажных строений с подвалом, защита которого от влияния грунтовой влаги — задача довольно сложная и трудоемкая.
Как правило, отбор грунта осуществляют с помощью ручного зонда в шурфах или скважинах глубиной до 5 м для малоэтажного деревянного дома и до 7 — 10 м — для кирпичных или каменных домов. Скважина, пробуренная на участке, может принести много полезной информации. По изменениям вида грунтов можно определить их физические свойства и глубину расположения, толщину пластов, уровень грунтов и его изменение, а течение нескольких сезонов. Особенно важно знать уровень грунтов в периоды обильных дождей и таяния снега. В это время грунт накапливает много влаги, которая может оказать влияние на эксплуатационные характеристики фундамента, особенно в подвальной части дома. При высоком уровне грунтовых вод придется искусственно его понижать, соорудив дренажную систему или водоотводящую канаву. Наиболее актуальной может стать задача сооружения дренажной системы при строительстве дома с подвалом. Экономия средств и времени на геологические изыскания противопоказана и может повлечь за собой ряд неприятных последствий. В регионах со сложными грунтами, к числу которых относится и Подмосковье, нельзя начинать строительство без проведения этих работ. Только наличие полной информации об инженерногеологической обстановке позволит грамотно выполнить строительную часть проекта дома. При этом шурфов (скважин) требуется не менее четырех (в первую очередь по углам будущего строения).
Глубина промерзания грунтов в ряде случаев оказывает большое влияние на физические процессы, связанные с нагрузками на конструктивные элементы подземной части здания. Глубина промерзания грунта не является величиной постоянной для данной местности и может зависеть от места расположения участка. Так, грунт на участке, расположенном в низменности и защищенном от ветра, может промерзать на меньшую глубину, чем на участке, расположенном на возвышенности, продуваемой всеми ветрами. Но, в любом случае, нужно ориентироваться на глубину сезонного промерзания, являющуюся средней для данного региона. Эти сведения можно получить в любой проектной организации.
Говорим на языке специалистов
Разрушение дома из-за иного грунта
Когда столбик термометра за окном опускается ниже нулевой отметки, грунт может пучиниться и подниматься. Это связано с тем, что влага при минусовых температурах превращается в лед, что приводит к разрушению фундамента.
Выяснив несущую способность, можно определить, какую нагрузку способен выдержать грунт без негативных последствий для находящихся на нем построек. Основная единицы измерения – т/м2 или кг/см2. При расчетах действует принцип обратной пропорции: чем хуже он выдерживает нагрузку, тем масштабней должна быть площадь будущего фундамента. Главное же правило гласит, что среднее значения давления под подошвой не должно превышать расчетного сопротивления грунта основания.
Разновидности грунтов
Существует две основных группы, которые, в свою очередь, также делятся на несколько разновидностей.
Песчаные (осадка происходит быстро):
- гравелистые и крупные – имеют высокую несущую способность, не теряют своих свойств даже при достаточно сильном увлажнении;
- средней крупности – при обилии влаги несущая способность значительно снижается;
- мелкие и пылеватые – характеризуются низкой несущей способностью.
Работа на глинистой почве
Глинистые (осадка происходит медленно):
Скальные (можно не бояться осадки). На самом деле это не совсем грунт, а сплошная горная порода. Он обладает огромным количеством преимуществ, в том числе: не пропускает воду, не сжимается, не пучинится при морозе и не накапливает влагу.
И, наконец, торфяные. Они рыхлые, сжимаются неравномерно, а потому абсолютно не подходят для строительства. Такой грунт необходимо либо снять, либо максимально обжать и уплотнить.
Как определить тип грунта?
Скальные и крупнообломочные типы грунтов определить еще легче благодаря их специфической структуре.
Однако надежней всего воспользоваться услугами профессионалов – геологов, которые с максимальной точностью определят, к какой категории можно отнести грунт, находящийся на том или ином участке.
В центре внимания – сейсмичность
Прочность грунта снижается там, где существует вероятность подземных вибраций. В подобных случаях он приобретает пагубные свойства псевдожидкого состояния, и также неспособен выдержать большие нагрузки. Поэтому, если стройка ведется там, где нередко случаются землетрясения, при расчетах необходимо учитывать еще один показатель – сейсмичность. Он определяется следующим образом: расчетное сопротивление делится на 1,5.
Все дело в водах
Еще один важнейший показатель, характеризующий способность грунта выдерживать большие нагрузки, – уровень залегания подземных вод, или УГВ. Данный показатель свидетельствует, на какой глубине ниже уровня земли находится первый водоносный слой. Чем он выше – тем хуже показатели несущей способности грунта. Кроме того, высокий УГВ – это стопроцентная гарантия того, что без регулярного дренажа и качественной гидроизоляции цокольные этажи и подвалы дома периодически будут затапливаться.
Определить УГВ можно с помощью инженерных изысканий, либо самостоятельно. Первый признак – пышная растительность на участке строительства. Но более надежный способ – пробурить скважину глубиной 2-2,5 метра и в течение суток наблюдать за ее состоянием. Уровень воды, скопившейся за это время, и станет показателем УГВ, который следует брать в расчет при проектировке фундамента.
Закрепляющий эффект
Основные ошибки, которые нельзя допускать
- Нередко люди отказываются от проведения испытаний, позволяющих определить состояние грунта. При этом они изначально проектируют фундамент, рассчитанный на наихудшую несущую способность. А зря, это может существенно удорожить строительство, – особенно, если речь идет о двух- или трехэтажных домах из бетона и кирпича.
Результат допущенной ошибки
ФУНДАМЕНТально о грунте
При строительстве важна каждая деталь, и данные о несущей способности грунта – основополагающие величины, которые следует рассматривать при закладке фундамента. Состояние грунта характеризуется его:
- плотностью и пористостью
- сезонной влажностью;
- уровнем подземных вод.
Определить тип грунта и уровень залегания вод, влияющих на его состояние, можно своими силами. Но целесообразней обратиться к специалистам, которые проведут инженерно-геологические изыскания и дадут точную оценку.
При строительстве необходимо также учитывать уровень сейсмичности на данном участке.
Если в силу своей специфики грунт не в состоянии выдерживать большие нагрузки, его можно закрепить. Для этого существует несколько способов, актуальных как в случае частного строительства малоэтажного жилья, так и при возведении многоэтажек.
Читайте также: