Влияние грунта при выборе фундамента частного дома

Основанием любого строения в полной мере можно считать даже не сам фундамент, а грунт, в который он устанавливается. Поэтому с анализа его показателей и начинается подготовка к любым строительным работам.

Продолжительность жизни строения напрямую связана с качеством его основания. Чтобы избежать ошибок, способных повлиять на устойчивость и долговечность дома, стоит проанализировать свойства и характеристики земельных пластов в зоне застройки (их способность выдерживать нагрузки).

От результатов геологических изысканий будут зависеть инженерно-технические решения всего проекта. Следовательно, выбор фундамента по типу грунта — один из важнейших этапов подготовки к возведению здания.

Для геологического анализа можно обратиться в специальную службу, где проведут, как необходимые полевые работы на месте, так и лабораторные исследования. Возьмут пробы земли, определят ее состав, выяснят расположение водоносного слоя и дадут письменное заключение, на основании которого проектировщики сделают необходимые расчёты.

Чтобы правильно привязать проект к конкретной местности, потребуется оценить ряд показателей:

• Тип грунта. На устойчивость, безопасность и длительную эксплуатацию здания воздействуют множество факторов. Среди них особенности и свойства почвы местности. Существует несколько классификаций, но часто их разделяют на пучинистые, скальные, слабонесущие и глинистые.
• Насыщенность грунтовыми водами и их расположение.  Влагонасыщенность влияет на пучение и подвижки земли при замерзании. Выбирая вид опорной конструкции, рекомендуют отталкиваться от этого параметра, поскольку от него зависит способность грунта механически воздействовать и выталкивать основание на поверхность.
• Рельеф поверхности. При планировании будущей стройки стоит обратить внимание на кривизну и крутизну рельефа местности. Здесь ориентируются на оползненные, эрозийные и усадочные характеристики.
• Глубина промерзания. Указанный показатель (ГПГ), как правило не измеряют. Значение зависит от типа грунта и меняется в разных регионах, его можно узнать по справочным материалам (СНиП 2.01.01-82 «Строительная климатология и геофизика»).

Торфяные, илистые и болотистые почвы, обильно насыщенные влагой и большим количеством подземных вод, считаются одними из самых сложных при стройке из-за низкой способности выдерживать нагрузки и высоких показателей деформации во время эксплуатации.

Поскольку в России они встречаются часто, стоит серьезно отнестись серьезно к их особенностям, чтобы избежать негативных последствий (неравномерная осадка дома, сырость в помещении, образование плесени) при неправильном выборе.

Илистые находятся на территориях торфоразработок, в заболоченных участках или появляются на местах бывших морских акваторий и содержат растительные остатки и гумус.

Пористая, волокнистая структура торфяников образовалась в результате накопления продуктов распада растений, смешанных с песком, глиной и илом при повышенной влажности.

К заболоченным относят земли, не просыхающие или просыхающие менее чем на 50 см от поверхности. Чаще всего они состоят из слоев торфа и глины.

Наиболее удачным выбором в данном случае станет столбчатый или свайно-винтовой фундаменты. Допускается сооружение плитного основания.

В силу особенностей заторфованных земель — неравномерного залегания, склонности к пучению (из-за высокой насыщенности влагой) и постоянного изменения объема (вследствие непрерывного разложения органических веществ) дома на них возводятся на несущих конструкциях глубокого и среднего заложения, либо на мелкозаглубленных на песчаной или песчано-гравийной подушке.

• Свайно-винтовой. Один из самых устойчивых и при этом экономически выгодных вариантов. Здесь не потребуется длительных и трудоёмких работ по подготовке поверхности, поскольку нужное количество опор (свайное поле) просто вкручиваются в землю по разметке. Обвязочный пояс из бруса, доски, швеллера, двутавра или монолитного бетонного ростверка придаст конструкции дополнительную жесткость и прочность. Главное правильно рассчитать шаг и расположить сваи.
• Столбчатый. Такая несущая основа не подходит для домов с тяжёлыми стенами и большой нагрузкой, однако погруженные в землю опорные столбы и обвязочный пояс увеличивают прочность всего сооружения и помогают избежать деформации и появления трещин для лёгких построек. Малозаглубленные опоры опускается на глубину до 70 см, а глубокозаглубленные — до двух метров, при этом столбики должны располагаться ниже уровня промерзания на 50 см.
• Плитный. Монолитная железобетонная конструкция, которая заливается под всё строение и равномерно распределяет давление на поверхность из-за большой площади, тоже хорошо подходит для неустойчивых почв. Такая плита вместе со всем сооружением «плавает» по поверхности, двигаясь, поднимаясь и опускаясь вместе с колебаниями грунта.

Пучение — процесс, возникающий из-за изменения объёма жидкости в земле под воздействием низких температур. Смещение происходит вверх, «вспучивая» и выталкивая на поверхность пласты, что сжимаются и вызывают деформацию сооружений. Подобному явлению подвержено большинство типов почв и зависит от содержания в них влаги. С классификацией можно ознакомиться в ГОСТ 25100-2020.

Самыми устойчивыми считаются скалистые, в них практически отсутствует влага, а значит даже сильные морозы не вызывают их изменений.

Большое содержание воды в пластах при замерзании приводит к значительному вспучиванию и даже может спровоцировать выталкивание основания на поверхность. Резкое расширение жидкости (например, весной) в отдельных случаях вызывает разрывы фундаментной кладки. К наиболее подверженным относятся почвы из мягкопластичной глины, мелкого (пылеватого) песка, супеси, рыхлые глинистые и высокопористые.

Существует несколько способов борьбы с негативными последствиями от набухания и изменения объемов земли:

• Полностью заменить пучинистый слой на выбранном участке. Процесс дорогостоящий и трудоемкий.
• Расположить фундамент ниже уровня промерзания для снижения давления.
• Сделать прокладку утеплителя по всему периметру несущей конструкции.
• Провести водоотвод с помощью дренажной системы.

Можно рассмотреть несколько вариантов фундаментов для дома на пучинистых грунтах:

• Плиточный. Отличная несущая способность, однако достаточно небюджетный. Имеет смысл сооружать его для тяжеловесных кирпичных и деревянных строений.
• Свайный. Винтовой или забивной — станет эффективным решением для относительно небольшого здания на заболоченной местности. Однако сваи должны устанавливаться ниже глубины промерзания.
• Столбчатый. Не стоит использовать для жилых домов, поскольку имеет небольшую глубину заложения. Зато подойдёт для малых хозяйственных построек с легкими стенами (каркасные, щитовые), дающими слабую нагрузку. То есть сараев, беседок, гаражей. Можно применять для мерзлого грунта.

В зависимости от процента содержания глины в грунте, меняются и его свойства: чем выше содержание влаги, тем ниже степень несущей способности. Поэтому перед проектированием следует узнать процент содержания глиняных частиц в земле, глубину промерзания и местонахождение грунтовых вод.

Чистая глина. Пластичная масса содержит более 30% глины с примесью пылевых и песчаных частиц. Из-за высокой способности глины накапливать воду обладает значительной пучинистостью. Стройка осложняется высокой вероятностью сильных просадок и перекосов конструкций.

Когда подземные воды расположены значительно ниже глубины промерзания, то для сооружения легких коттеджей предпочтительна мелкозаглубленная лента: заливная из железобетона или сборная из фундаментных бетонных строительных блоков (ФБС). Хотя последняя и обладает меньшей надежностью и не подойдет для зон, где вероятна сейсмическая активность (землетрясения).

Если же водоносный уровень находится близко к поверхности, то лучше предпочесть монолитную «плавающую» плиту.

Еще при таких условиях будет хорош свайный фундамент, где опоры имеют более широкую подошву (нижняя часть основания), которая соприкасается с прочным пластом грунта. Такая конструктивная особенность не позволит морозному пучению вытолкнуть сваи.

Суглинок. В этой смеси из глины и песка содержание последнего может доходить до 70%. Суглинок не является однородным, количество обоих веществ варьируется, от этого меняются и свойства. В любом случае он хорошо накапливает влагу и склонен к пучению. Из-за чего достаточно сложен для строительства. Приходится учитывать глубину залегания водоносных пластов, уровень промерзания земли и ее однородность, а также влагонасыщенность.

Расчёты проводятся, отталкиваясь от предполагаемой нагрузки, возведение конструкций предполагает необходимость дополнительного укрепления. Исходя из указанных особенностей, специалисты советуют использовать следующие варианты:

• Железобетонная плита. Обычно это заложенная выше уровня промерзания «плавающая» конструкция.
• Сваи. Устанавливать их нужно ниже водоносного слоя, пучинистой глины, чтобы они уперлись в неподверженные внешнему воздействию твердые стабильные пласты.
• Монолитная лента. Подошва должна находиться ниже точки промерзания, чтобы снизить негативные последствия движения грунта и избежать выпирающего давления. Таким образом, достигается прочность и стабильность всего строения.

Супесь. Самый непластичный подтип, поскольку содержит не более 5-10% глиняных частиц. Обладает высокой подвижностью под воздействием подземных вод, из-за чего его нередко называют «плывуном». Водонасыщенная при малой плотности супесь очень текуча и сильно вспучивается, что добавляет сложностей при строительстве.

Предпочтение рекомендуется отдать свайно-винтовой конструкции (свайному полю). Поскольку технология позволяет сэкономить финансовые и временные ресурсы. К тому же монтаж не требует особых условий даже в холодное время года.

Также возможно сооружение плиты, чаще всего — неглубокого заложения. Однако это не слишком бюджетно, в случае большой площади будущего здания.

Когда слои супеси расположены равномерно по всему участку, а подземные воды залегают ниже линии промерзания, то можно выбрать ленту. дствия движения грунта и избежать выпирающего давления. Таким образом, достигается прочность и стабильность всего строения.

Скальные и крупнообломочные каменистые грунты ближе по своей сути к камням, которые устойчивы к воздействию влаги, промерзанию, не подвержены вспучиванию и прекрасно выдерживают нагрузку на сжатие.

В состав может входить одна или несколько монолитных пород. Как правило, это гранит, диорит, известняк, базальт, сланец, песчаник или кварцит. В большинстве случав, они универсальны и являются уже готовым фундаментом.

Единственным недостатком в данном случае является сложность разработки: может потребоваться привлечение профессионалов и использование спецоборудования.

Обычно при выборе фундамента на скальном грунте специалисты рекомендуют останавливается на ленточном или столбчатом-ростверковом фундаменте, где вместо столбов используют «быки» — массивные колонны-опоры, которые отливаются прямо в скальных в углублениях. Это наиболее экономичный и быстрый способ возведения.

Если участок состоит не только из сплошной скалы и скрыта под более мягкими пластами земли (должна быть возможность заложить основание как минимум на 70 см), то можно сделать заглубленную ленточную конструкцию. Она устанавливается ниже точки промерзания и выдерживает даже серьезные вертикальные подвижки.

Мелкозаглубленная лента, глубина залегания которой составляет от 30 до 50 см, требует меньше усилий при строительстве (сокращаются объемы земельных работ) и финансовых вложений (понадобится меньше бетонного раствора).

Скальная порода для установки монолитных железобетонных плит используется редко из-за больших трудозатрат и высокой стоимости.

Уровень влаги, которая скапливается в верхних слоях, постоянно меняется, достигая максимальных значений осенью и весной. При контакте с основанием она вызывает образования грибка, что ведет к его разрушению. Кроме того, может происходит подтопление цокольных и подвальных помещений. Поэтому к возведению фундамента при высоком уровне грунтовых вод (УГВ) следует отнестись с особой тщательностью.

Перед началом стройки необходимо провести подготовительные работы: осушить участок, соорудить дренажные канавы.

При близком залегании водоносных пластов доступны следующие виды фундаментов:

• На винтовых сваях. Хорошо эксплуатируется на заболоченных участках или в зонах регулярного подтопления. Обладает высокой несущей способностью за счет того, что при завинчивании свай почва не разрыхляется как при забивании, а уплотняется и придает опорам дополнительную устойчивость и надежность.
• Плитный. Не требующую глубокой закладки конструкцию размещают на подушке из песка и щебня, затем гидроизолируют рубероидом или полиэтиленовой пленкой, чтобы избежать появления трещин. Однако требует значительных финансовых вложений в сравнении с другими вариантами.
• Малозаглубленный ленточный — достаточно устойчивый к пучению (если конструкция хорошо изолирована). Он напоминает своеобразный слоеный «пирог», который состоит из утопленного грунта, песчано-гравийной утрамбованной подушки, бетонного монолитного основания, слоев паро-тепло и гидроизоляции, а также бетонной стяжки.

Сооружение фундамента на склоне имеет свои особенности. Многое зависит от происхождения неровностей рельефа: является ли склон частью оврага, творением рук человека или возник вследствие природных явлений. Главная сложность заключается в непредсказуемости таких участков, поэтому возведение дома должно проходить исключительно по индивидуальному проекту.

Если в зоне застройки есть существенные неровности и перепады высот, то для того, чтобы в дальнейшем избежать оползней, потребуется укрепить грунт. Кроме того, для придания склону более устойчивой формы, можно уменьшить крутизну уклона.

Когда рельеф требует корректировки с применением подсыпки, то его свойства могут отличаться (иногда существенно) от родной почвы. Это тоже следует учитывать при планировании. Специалисты рекомендуют использовать основание на железобетонных забивных сваях, благодаря которым земля уплотняется, таким образом улучшая эксплуатационные качества строения с фундаментом на насыпном грунте.

На сегодняшний день для построек на склоне используют следующие основания:

• Ленточный — относительно простой и надёжный. Здесь потребуется выравнивание рельефа для формирования ступеней, поэтому подходит для местности с небольшим уклоном.
• Столбчатый — чтобы повысить стойкость к деформации, придется подстраховать каждый столб опорной стенкой. Можно применять для каркасных и деревянных домов.
• Свайный — самый эффективный вариант для крутых склонов. Допускается использование металлических или железобетонных свай любой формы. При планировании стоит учитывать задействование тяжелой спецтехники.
• Комбинированный — сочетает в себе элементы разных типов, например ленточного и свайного.