Р. Яковлев - Универсальный фундамент Технология ТИСЭ

Рис. 32. Плита мерзлого грунта с разломом по ленте фундамента: 1 — плита; 2 — разлом

Интересно представить плиту мерзлого грунта, перевернутую вверх дном. Это относительно ровная поверхность, на которой ночью в некоторых местах (где нет снега) вырастают холмы, которые днем превращаются в озера. Если же теперь вернуть плиту в исходное положение, то как раз там, где были холмы, и создаются в грунте ледяные линзы. В этих местах грунт ниже глубины промерзания сильно уплотнен, а выше, наоборот, разрыхлен. Это явление происходит не только на площадях застройки, но и в любом другом месте, где присутствует неравномерность в прогреве грунта и в толщине снегового покрова. Именно по такой схеме в глинистых грунтах возникают ледяные линзы, хорошо известные специалистам. Природа возникновения глинистых линз в песчаных грунтах такая же, но протекают эти процессы существенно дольше.

Подъем мелкозаглубленного фундаментного столба

Подъем фундаментного столба мерзлым грунтом осуществляется при ежесуточном прохождении границы промерзания мимо его подошвы. Вот как этот процесс происходит.

До того момента, пока граница промерзания грунта не опустилась ниже опорной поверхности столба, сама опора неподвижна (рис. 33, а). Как только граница промерзания опускается ниже подошвы фундамента, "домкрат" пучинистых процессов сразу включается в работу. Пласт мерзлого грунта, находящегося под опорой, увеличившись в объеме, поднимает её (рис. 33, б). Силы морозного пучения в водо–насыщенных грунтах весьма высоки и достигают 10… 15 т/м2. С очередным прогревом пласт мерзлого грунта под опорой оттаивает и уменьшается в объеме на 10%. Сама опора удерживается в поднятом положении силами своего сцепления с плитой мерзлого грунта. В образовавшийся зазор под подошвой опоры просачивается вода с частицами грунта (рис. 33, в). Со следующим понижением границы промерзания вода в полости замерзает, а пласт мерзлого грунта под опорой, увеличиваясь в объеме, продолжает подъем фундаментного столба (рис. 33, г).

Рис. 33. Подъем фундаментного столба пучинистым грунтом: А, В — верхний уровень границы промерзания; Б, Г — нижний уровень границы промерзания; 1 — лента–ростверк; 2 — фундаментный столб; 3 — мерзлый грунт; 4 — верхнее положение границы промерзания; 5 — нижнее положение границы промерзания; 6 — смесь воды и глины; 7 — смесь льда и глины

Следует обратить внимание на то, что этот процесс подъема опор фундамента имеет ежесуточный (многократный) характер, а выдавливание опор силами сцепления с мерзлым грунтом — сезонный (один раз за сезон).

При большой вертикальной нагрузке, приходящейся на столб, грунт под опорой, сильно уплотненный давлением сверху, становится слабопучинистым, да и вода из‑под самой опоры в процессе оттаивания мерзлого грунта выжимается сквозь тонкую его структуру. Поднятия опоры в этом случае практически не происходит.

После изучения свойств грунта и оценки гидрогеологических условий на участке определяются с конструкцией фундамента и с глубиной его заложения. Оба эти параметра назначают одновременно.

Если говорить о конструкции, то в малоэтажном индивидуальном строительстве применяют столбчатые, столбчато–ленточные, ленточные, сплошные и свайные фундаменты (рис. 34).

Столбчатые фундаменты устраивают в тех случаях, когда применение ленточных фундаментов нецелесообразно. Столбы могут быть деревянные, каменные, кирпичные, бетонные, бутобетонные, железобетонные и металлические. Глубина заложения таких столбов может быть как минимальная (рис. 34, а), так и заложенная на глубину промерзания.

Столбчато–ленточные фундаменты (рис. 34, б) включают столбы, заложенные на глубину промерзания и ленту–ростверк, соединяющую верхние оголовки столбов в единую конструкцию. Отличительная особенность такого фундамента — наличие воздушного зазора в 10… 15 см под лентой. Снаружи зазор закрывается отмосткой, не связанной с лентой–ростверком. При устройстве фундамента на пучинистых грунтах воздушный зазор компенсирует расширение пучинистого грунта, а на непучинистых — обеспечивает "мягкое" опирание дома на основание.

Рис. 34. Разновидности фундаментов: А — столбчатый; Б — столбчато–ленточный; В — ленточный; Г — сплошной; Д — свайный; Е — подвал

Ленточные фундаменты (рис. 34, в) представляют собой монолитную или сборную ленту, равномерно загруженную конструкцией дома. Существуют монолитные ленточные фундаменты, которые изготавливают непосредственно на строительной площадке из бетона или бутобетона, и сборные фундаменты, возводимые с применением готовых железобетонных блоков.

Сплошной фундамент (рис. 34, г) в виде монолитной железобетонной плиты или решетки позволяет существенно снизить удельные нагрузки на основание. Он часто применяется на слабых водонасыщенных или просадочных грунтах, при строительстве на насыпных грунтах.

Свайный фундамент (рис. 34, д) применяется на слабых грунтах, а также при поверхностных слабых грунтах, когда достижение естественного основания таким образом считается более целесообразным. Сваи могут быть забивными, выполненными из готовых железобетонных свай, забиваемых в грунт ударными механизмами; и набивными, изготавливаемыми непосредственно в грунте, с заполнением скважины бетоном. По своей работе в грунте, по тому, как передается нагрузка на основание, сваи делятся на висячие, которые передают основную часть нагрузки за счет трения по боковым поверхностям сваи; и на сваи–стойки, передающие основную нагрузку нижней своей частью, опираясь на прочные слои грунта. Эта категория фундаментов сооружается с использованием специальных механизированных средств, недоступных рядовому индивидуальному застройщику, поэтому в данной книге свайные фундаменты не рассматриваются.

Подвал, выполненный по всему периметру дома, можно считать элементом фундамента, передающего вес дома на основание. Стены подвала могут опираться как на плиту (рис. 34, е), так и на ленту.

По глубине заложения фундаменты разделяются на:

заглубленные — у которых подошва располагается на глубине промерзания или ниже (рис. 35, а);

мелкозаглубленные — у которой подошва располагается выше глубины промерзания (рис. 35, б);

незаглубленные — у которых подошва располагается на поверхности грунта или выше (рис. 35, в).

Рис. 35. Виды фундаментов по заглублению: А — заглубленный; Б — мелкозаглубленный; В — незаглубленный

Выбирая ту или иную схему фундамента, застройщику следует учитывать, что устройство фундамента под крыльцо, террасу или гараж должно быть увязано с фундаментом дома, с которым они сопряжены.

Как‑то зимой решили с друзьями покататься на лыжах, благо хороший дом этим летом построили. Пришли. Крыльцо поднялось мерзлым грунтом почти на 10 см. Дверь открыть было невозможно. Причина — разная глубина заложения фундамента дома и крыльца (рис. 36). Пришлось залезать через окно.

Рис. 36. Крыльцо и дом с разной глубиной заложения фундамента — причина недоразумения

Очевидно, что на конструкцию фундамента оказывают влияние инженерно–геологические и гидрогеологические условия, выбранная глубина заложения фундамента, наличие смежных строений.

Рассмотрим, как и в какой степени проявляются эти влияния.

Они характеризуются типом грунта, расположением пластов и уровнем грунтовых вод. Пласты грунта могут располагаться по трем основным схемам.

Схема 1

Грунт сложен одним или несколькими слоями надежных грунтов, которые способны нести большую нагрузку (рис. 37, а). Эту схему можно считать наиболее распространенной. Глубина заложения фундамента принимается минимальной, рассчитанной из условия промерзания грунта и конструктивных особенностей сооружения.

Рис. 37. Схемы расположения пластов грунта: А — схема 1; Б — схема 2; В — схема 3; 1 — надежный грунт; 2 — слабый грунт

— На скалистых и крупнообломочных грунтах фундамент можно не заглублять: достаточно выровнять поверхность, удалить фрагменты плодородного слоя и выветренные слабые фракции грунта.

— На гравелистых и крупнозернистых песках глубина заложения фундамента может быть около 0,3 м.