Инженерная геология для строительства и реконструкции объектов
Инженерно-геологические изыскания - качество, надежность, опыт
Тел. : +7-495-772-51-15
+7-925-772-51-15

Фундаменты жилых домов и силы морозного пучения

Фундамент жилого домаЗатраты на монтаж фундаментов составляют довольно весомый удельный вес в стоимости возведения зданий малой этажности. В этой статье я хочу коснуться таких болезненных вопросов для застройщиков Москвы и Московской области, как устойчивость построенных зданий и сооружений в плоскости взаимодействия фундаментов и сил морозного пучения (выпучивания), которые наиболее ярко проявляют свое негативное влияние в процессе "выхода из зимы".

Стандартные нагрузки на 1 погонный метр фундаментов ленточного типа в одноэтажных (в том числе с мансардой) и двухэтажных (в том числе с мансардой) зданиях в среднем составляют 40-120 кН. В отдельных, довольно редких случаях они доходят до 170-175 кН (если сооружение имеет капитальные стены из "тяжелых" материалов или его этажность увеличена). Относительно небольшие рабочие нагрузки на фундаменты прямым образом взаимосвязаны с повышенной чувствительностью к проявляющимся силам морозного пучения. Немало застройщиков убедилось в этом на собственном опыте.

Отмечу, что территория Московского региона (область и близлежащие зоны) на 80-85% представлена пучинистыми грунтами, что подтверждают фондовые и архивные геологические материалы. К грунтам такого рода относятся супеси, суглинки, мелкие пылеватые пески. При достижении ими определенной влажности (водонасыщения) эти грунты, будучи промерзшими в зимний период, значительно увеличиваются в своем объеме, что вызывает подъем пластов грунта в зонах промерзания (по всей глубине пласта). Находящиеся в пучинистых грунтах фундаменты выпучиваются, если приложенные к ним нагрузки не компенсируют (а лучше - превышают) силы морозного пучения. В связи с тем, что деформации пучинистых грунтов крайне неравномерны, имеет место непрогнозируемый и неровный в горизонтальной плоскости подъем фундаментов зданий и сооружений, который имеет свойство со временем накапливаться. В результате таких подвижек (подчеркну еще раз - неравномерных и непрогнозируемых) конструкции зданий и сооружений претерпевают серьезные деформации (трещинообразование, перекосы, диагональные сдвиги) и , порой, разрушаются.

Деформации несущих стен здания в результате действия сил морозного пученияТе мероприятия против выпучивания, которые применяются в привычной практике строительства (а именно - заложение фундаментов на глубину сезонного промерзания) отнюдь не обеспечивает надежную устойчивость легких (каркасных или деревянных) зданий. Дело в том, что такие фундаменты обладают развитой боковой поверхностью, по которой задействованы мощные силы пучения, приложенные по касательной. Получается, что стандартно применяемые дорогостоящие и материалоемкие фундаменты вовсе не гарантируют надежную эксплуатацию зданий малой этажности или облегченной конструкции, возведенных на пучинистых грунтах. Повторюсь, что касательные силы пучения весьма высоки, и компенсировать их действие в данном случае не представляется возможным.

Один из надежных и экономически эффективных способов решения проблемы возведения малоэтажных легких зданий на пучинистых грунтах - это применение фундаментов мелкозаглубленного типа, которые устраиваются в сезоннопромерзающем пласте. В соответствии со СниП 2.02.01-83* (базовый документ) "Основания зданий и сооружений" допускается назначать глубину заложения фундамента независимо от расчетно-нормативной глубины промерзания в случае, если специальные инженерно-геологические расчеты и исследования показывают, что эксплуатационная пригодность сооружения не будет нарушена деформациями грунтов основания в процессе их сезонного промерзания и оттаивания.

Отмечу, что основополагающим принципом проектирования фундаментов мелкозаглубленного типа на пучинистых грунтах является то, что ленточные фундаменты под всеми стенами здания (сооружения) объединены в связанную систему и формируют жесткую единую горизонтальную раму, которая перераспределяет неравномерные деформации и подвижки основания. В случае мелкозаглубленных фундаментов столбчатого типа рама состоит из фундаментных балок, жестко соединенных между собой на стойках-опорах.

Применение в проектно-строительной практике мелкозаглубленных фундаментов основывается на современном и обоснованном подходе к проектированию, в который заложен практический расчет оснований, выполненный по деформациям пучения. Кстати говоря, деформации основания при этом допустимы (включая неравномерный подъем). При этом деформации должны быть меньше или равны предельно-доустимым, которые обусловлены конструктивными особенностями здания (сооружения). При ведении расчета оснований зданий и сооружений по деформациям пучения следует учитывать пучинистые свойства грунтов, передаваемое на них давление, жесткость рамы фундамента и верхних несущих строительных конструкций на изгиб. Верхние (надфундаментные) строительные конструкции учитываются в расчете не только в виде источника нагрузок на проектируемый фундамент, но и как конструктивный элемент, принимающий участие в совместной эксплуатационной работе основания и фундамента. Понятно, что чем выше жесткость всей расчетной конструкции на изгиб, тем будут меньше деформации основания.

В целях уменьшения или (по возможности) полной ликвидации свойств морозного пучения грунта применяются мероприятия по повышению его плотности и созданию глинистого запорного водозащитного экрана. Такой экран значительно снижает подсос воды в эксплуатационную зону промерзания из слоев грунта, залегающих ниже, и купирует проникновение верховодки в сектора контактов фундамента с грунтом. Этого можно достичь, если в процессе устройства фундаментов задействовать методы выштамповывания и вытрамбовывания, которые сочетают в себе подготовку полости под строящийся фундамент и мероприятия по уплотнению грунтового ядра. Таким образом, значительно повышаются физико-механические свойства грунта, что служит предпосылкой для заметного увеличения несущей способности и пространственной неизменяемости фундаментов. Уплотнение грунта понижает его пучинистые свойства - заметно уменьшаются силы и интенсивность пучения. Конечно, эти мероприятия затратны, но с инженерно-строительной точки зрения безусловно оправданы.

Этого эффекта можно достичь и при погружении забивных блоков в грунт. Для легких малоэтажных зданий фундаменты такого типа могут монтироваться в сезоннопромерзающих слоях грунта, по типу они также представляют из себя мелкозаглубленные.

На уплотненных основаниях наиболее оправданным с экономической и инженерной точки зрения является применение ленточного фундамента в выштампованных и вытрамбованных выработках-траншеях. Фундаменты столбчатого типа на таких основаниях есть смысл устраивать в основном при их опирании без растворной связки. Это относится как к забивным коротким (призматического и пирамидального типа), так и к буронабивным фундаментам столбчатого типа. При возведении малоэтажных легких зданий в слабых грунтах фундаменты столбчатого и свайного типа вполне оправданы и многолетняя практика их эксплуатации застройщиками Москвы и Московской области это подтверждает.

На мелкозаглубленных фундаментах возведены тысячи малоэтажных легких зданий и сооружений с несущими стенами из различных материалов - блоков, кирпича, панелей, бруса и бревна, деревянных щитов. Их применение дает возможность уменьшить расход товарного бетона в теле фундамента на 70%-75%, снизить трудозатраты на строймонтаж на 55%-60%. Длительные сроки практической эксплуатации зданий на фундаментах мелкозаглубленного типа свидетельствуют об их безусловной надежности и эксплуатационной эффективности.

В завершение подведу итог: применение мелкозаглубленных фундаментов в современной практике строительства распространяется на возведение и эксплуатацию зданий (индивидуальных и малоквартирных жилых домов) высотой до трех этажей (плюс мансарда) включительно в Московском регионе. Рекомендую застройщикам и практикующим архитекторам изучить этот вопрос более полно, не идти путем строительного традиционализма, тем более, что он не всегда оправдан. Ведь погасить касательные силы морозного пучения на поверхность мощного и достаточно заглубленного фундамента порой просто нечем.

А полные данные по инженерно-геологическим условиям на площадке (участке) строительства наша компания вам предоставит.

Автор материала: Главный инженер компании.

Мелкозаглубленный фундамент

Сегодня: 04.05.2012

Быстрый переход: Главная - Зачем нужны инженерно-геологические изыскания - Фундаменты жилых домов и силы морозного пучения

Инженерная геология

Ищете качество, надежность и опыт? Тех, кто не подведет ни в техническом, ни в организационном плане? Считайте, что нашли. Наша компания осуществляет деятельность в области инженерно-геологических изысканий с 1992 года. В штате только аттестованные специалисты с высшим профильным образованием и с серьезным опытом практической работы.

Предлагаем свои услуги юридическим и физическим лицам в Московском и близлежащих регионах. С нами работать удобно. Мы - признанные в инженерной среде профессионалы, которые любят и отлично знают свое дело.