Грунты и их свойства

Скальныегрунты – залегают в виде сплошного массива (граниты, кварциты, известняки) или в виде трещиноватого слоя. Они водоустойчивы, несжимаемы, не подвержены пучению, являются надежным основанием. Крупнообломочные– несвязные обломки скальных пород с преобладанием обломков размером более 2 мм (свыше 50%).к ним относятся: щебень, галька, гравий. Эти грунты малосжимаемы, водоустойчивы, непучинисты, являются хорошим основанием, если под ними расположен плотный грунт. Песчаные– состоят из частиц от 0,1- 2мм. В зависимости от крупности частиц пески разделяют на гравелистые, крупные, средней крупности, мелкие, пылеватые. Пески гравелистые, крупные, средней крупности под нагрузкой быстро уплотняются, поэтому осадка сооружения быстро прекращается, при замерзании не вспучиваются и являются прочным и надежным основанием. Пески мелкие и пылеватые при увлажнении и последующем замерзании становятся пучинистыми, несущая способность при увлажнении уменьшается. Глинистые – связные грунты, состоящие из частиц крупностью менее 0,005 мм. Несущая способность зависит от влажности, в сухом и маловлажном состоянии воспринимают значительные нагрузки, при увлажнении несущая способность снижается. Отличаются длительной осадкой под нагрузкой и вспучиванием при замерзании. Лессовые –глинистые грунты с содержанием большого количества пылеватых частиц и наличием крупных пор. Эти грунты в сухом состоянии обладают достаточной несущей способностью. При увлажнении структура лессовых грунтов разрушается, и под действием нагрузки образуются просадки. При использования таких грунтов в качестве оснований требуются специальные меры по укреплению и защите от увлажнения.

Насыпные –образовавшиеся искусственно при засыпке оврагов, прудов, местных свалок. Такие грунты неоднородны по структуре, обладают неравномерной сжимаемостью. Грунт, работающий как основание здания не должен подвергаться пучению, т.е. увеличению объема при замерзании влаги, находящейся в его порах (в соответствии с этим требованием, выбирают глубину заложения фундамента, которая должна быть согласована с глубиной промерзания грунта в районе строительства; пучинистые грунты создают очень большое давление на здание снизу вверх, что приводит к перекосу здания и даже к его разрушению).

Фундаменты являются важным конструктивным элементом здания, воспринимающим нагрузку от надземных его частей и передающим ее на основание. Верхняя плоскость фундамента, на которой располагаются надземные части здания, называется обрезом,а нижняя его плоскость, соприкасающаяся с основанием – подошвой фундамента. Расстояние от спланированной поверхности грунта до уровня подошвы называютглубиной заложения фундамента.Назначение здания, наличие в нем подвалов, глубина промерзания, уровень грунтовых вод – всё это влияет на глубину заложения фундамента. Если основание состоит из влажного мелкозернистого грунта (песка мелкого, пылеватого, супеси, суглинка или глины), то подошву фундамента нужно располагать не выше уровня промерзания грунта. В непучинистых грунтах (крупнообломочных, песках гравелистых, крупных и средней крупности) глубина заложения фундаментов не зависит от глубины промерзания, однако она должна быть не менее 0,5м от уровня спланированной земли.


Глубина заложенного фундамента под внутренние стены и столбы отапливаемых зданий принимается независимо от глубины промерзания грунта, ее назначают не менее 0,5 м. Необходимо, чтобы фундаменты внутренних и наружных стен опирались на однородный грунт во избежание неравномерных осадок.

По конструктивным схемам фундаменты: (рис. 1) ленточные, располагаемые непрерывной лентой под несущими стенами здания; столбчатые, в виде отдельных опор под колоннами; сплошные, в форме массивной плиты под зданием; свайные, в виде железобетонных или других стержней, забитых в грунт.

Ленточные фундаменты устраивают под несущими стенами бескаркасных зданий. По способу устройства фундаменты бывают монолитные и сборные. Монолитные фундаменты устраивают: из бутового камнярваной формы илибутовой плиты; бутобетонные фундаменты изготовляют из бетона класса В5 с включением в его толщу отдельных кусков бутового камня; бетонные–выполняют в опалубке из монолитного бетона классов прочности на сжатие В7,5 – В30.

Более эффективными являютсябетонные и железобетонные фундаменты из сборных элементов заводского изготовления (рис.

2), состоящие из фундаментных блоков-подушек и стеновых фундаментных блоков. Фундаментные подушки укладываются непосредственно на выровненное основание или на тщательно утрамбованную песчаную подготовку толщиной 100-150 мм. Блоки укладываются на растворе с обязательной перевязкой вертикальных швов, толщину которых принимают равной 20 мм. Вертикальные колодцы, образующиеся торцами блоков, заполняют раствором. Продольные и поперечные стены ленточных фундаментов в местах сопряжения должны иметь перевязку, в горизонтальные швы закладывают арматурные сетки из стали диаметром 6-10 мм.

Рис. 2. Блочные фундаменты из сборных плит и стеновых блокова – сплошные; б – прерывистые;1 – фундаментные плиты; 2 — стеновые блоки

Блоки-подушки изготавливают толщиной 300 и 400 мм, шириной от 800-2800 мм, а блоки-стенки шириной 300, 400, 500, 600 мм, высотой 300, 600 мм, длиной от 800 до 2400 мм. Прерывистые фундаменты монтируют из плит-подушек, укладываемых с разрывом 0,2 – 0,9 м друг от друга, промежутки между ними заполняются песком. Это сокращает расход материалов, уменьшает затраты труда, полнее используется несущая способность основания.

Если по расчету ширина подошвы фундамента не превышает ширины бетонного блока, то фундаменты выполняются без подушек.

Пример:

Расчет глубины заложения фундамента:

Район строительства – г. Тобольск;

Грунт основания – супеси с показателем текучести >0;

Уровень грунтовых вод – 4 м;

Определяем нормативную сезонную глубину промерзания грунта по формуле:

Фундаментом называется конструкция подземной части здания,через которую передаются нагрузки (вес) от вышележащих конструкций (стен, перекрытий и др. — собственный вес) и от людей, оборудования, мебели (так называемую полезную нагрузку — на основание, т. е. на грунт. Основания зданий бывают двух видов — естественные и искусственные.

Естественным основанием считается грунт, залегающий под фундаментом и имеющий несущую способность, обеспечивающую устойчивость здания и допустимые по величине и равномерности нормативные осадки. Всякий грунт, способный по своим свойствам служить естественным основанием для возведения на нем необходимого сооружения, называется материком.

Искусственным называется грунт, который не обладает достаточной несущей способностью и который требуется искусственно упрочнять (трамбованием, уменьшением его влажности и плывучести, химическими добавками) или заменять.

Конструкции фундаментов всегда зависят от характера основания. В большинстве случаев для загородных одно-трехэтажных жилых домов-коттеджей достаточно несущей способности естественного основания.

Карта сезонного промерзания грунтов. (в см.)

Для прочности и долговечности дома, предохранения его от сверхнормативных просадок и перекосов, важно определить, на какую глубину надо закладывать фундаменты. Вопреки широко бытующему мнению далеко не всегда фундаменты должны быть массивными и глубокими, а следовательно, более трудоемкими и дорогими. Во многом это зависит от вида грунта.

Наибольшую опасность для дома представляет весеннее вспучивание грунта: имеющиеся в почве пустоты и поры заполняются водой, которая зимой замерзает, а образовавшийся лед, увеличиваясь в объеме, при оттаивании верхних слоев земли выжимает фундамент наверх, что приводит к неравномерным осадкам, перекосам, разрушениям дома.

Повышенная влажность в сочетании с минусовой температурой грунта и является причиной его промерзания. А поскольку, превращаясь в лед, вода увеличивается в объеме приблизительно на 10%, возникает подъем (пучение) слоев почвы в пределах глубины промерзания. Грунт стремится вытолкнуть фундамент из земли в зимний период и, наоборот, “затягивает” при таянии льда весной. Причем это происходит неравномерно по периметру фундамента и может повлечь за собой его деформацию и даже появление трещин, а те — разрушение. Силы вспучивания способны приподнять почти любой коттедж, правда в разных местах участка с разной интенсивностью (около 120 кН на 1 м2). Обуздать их можно только грамотным исполнением фундамента.

Общеизвестна конструкция фундамента высотой ниже уровня промерзания. В этом случае его нижняя плоскость (подошва) опирается на слои никогда не промерзающего грунта.

Но опыт многолетних наблюдений показал, что такая конструкция эффективна лишь при нагрузке свыше 120 кН на 1 пог. м ленточного фундамента, то есть для довольно тяжелых кирпичных и каменных 2-3-этажных строений. При легких стенах из бруса, обшиваемого деревянного каркаса, вспененного бетона нагрузка составляет лишь 40-100 кН/пог. м. А значит, силы прилегающих слоев грунта, действующие на фундамент при пучении, могут все равно вызвать его деформацию, но уже за счет сил трения. Кроме того, в случае нетяжелых домов несущая способность глубокого фундамента зачастую используется лишь на 10-20%, то есть 80-90% материалов и средств, вкладываемых в работы нулевого цикла, расходуются впустую.

Все типы грунтов принято разделять на две большие группы:

  • грунты пучинистые;
  • грунты непучинистые.

К пучинистым относят глинистый, песчаный пылеватый и мелкий, а также крупнообломочные, содержание глинистого заполнителя в котором превышает 15%. Песчаный пылеватый грунт с высокой влажностью называют плывуном и не используют в качестве основания из-за его низкой несущей способности. Крупнообломочные грунты с песчаным заполнителем, пески гравелистые, крупные и средние, не содержащие глинистых фракций, считаются непучинистыми при любом уровне грунтовых вод (УВГ). В случае строительства на пучинистом грунте всегда руководствуются нормативной (расчетной) глубиной промерзания.

Грунты оснований зданий и сооружений подразделяют на четыре основные группы: скальные, крупнообломочные, песчаные и глинистые.

Скальные грунты — извержённые, метаморфические и осалочные породы с жёсткими связями между зёрнами (спаянные и сцементированные), залегающие ввиде сплошного или трещиноватого массива. Если грунты скальные, то они прочны, не сжимаются, водоустойчивы и морозостойки (если они без трещин и пустот), не размываются и, следовательно, не вспучиваются. На них можно закладывать фундамент — цоколь — непосредственно по выровненной поверхности. Такие грунты под коттеджи встречаются очень редко.

Крупнообломочные грунты — несцементированные грунты, содержащие более 50% по массе обломков кристалических и осадочных пород с частицами размерами более 2 мм (щебень, галька, гравий, валуны). Они являются хорошим основанием, если они лежат плотным слоем, и не подвержены размыванию:

  • Гравий (дресва) – зерна размером от горошины до мелкого ореха (от 2 до 40мм) составляют больше половины по массе. Между ними более мелкое заполнение. Гравий имеет частично окатанные формы, дресва – с острыми краями.
  • Галька (щебень) – зерна размером больше ореха (от 40 до 100 мм) составляют более половины по массе. Между ними – мелкое заполнение. Галька – окатанной формы, щебень – остроугольной.
  • Валуны — размер в диаметре более 100мм.

Песчаные грунты — сыпучие в сухом состоянии грунты, содержащие менее 50% по массе частиц крупнее 2мм и не обладающие свойством пластичности, в основном состоят из частиц крупностью от 0,05 до 2 мм и различаются на гравелистые, крупные, средней крупности и пылеватые. Чем крупнее и чище песок, тем большую нагрузку он может нести и при достаточной мощности и равномерной плотности слоя представляет хорошее основание для зданий.

  • Песок пылеватый напоминает пыль или жесткую муку типа крупчатой, отдельные зерна в массе трудно различимы (от 0,005 до 0,05 мм).
  • Песок мелкий имеет зерна, слабо различимые глазом, песок средней крупности, в основной массе имеет зерна размером с просяное.
  • Крупный песок имеет большое количество зерен размером с гречневую крупу.

Крупнообломочные и песчаные грунты (кроме пылеватых с крупностью частиц от 0,05 мм) имеют хорошую, большую водопроницаемость и поэтому не выпучиваются при замерзании. В связи с этим независимо от уровня зимнего стояния грунтовых вод и глубины промерзания фундаменты при непучинистых песчаных и крупнообломочных грунтах следует закладывать на небольшую глубину, но не менее 0,5 м от поверхности спланированной земли. При определении уровня стояния грунтовых вод следует учитывать, что летом и весной он значительно повышается, а зимой понижается.

Глинистые грунты — связаные пластичные грунты (в основном смесь песка и глины) содержат очень мелкие частицы (меньше 0,005 мм), имеющие в большинстве чешуйчатую форму и тонкие многочисленные капилляры, которые легко всасывают воду. В большинстве случаев глинистые грунты легко увлажняются и разжижаются, при промерзании происходит увеличение их объема — пучение. Глина в сухом состоянии твердая в кусках, во влажном – вязкая, пластичная, липкая, мажется. При растирании между пальцами песчаных частиц не чувствуется, комочки раздавливаются очень трудно, песчинок не видно.При скатывании в сыром состоянии образуется в длинный шнур диаметром менее 0,5 мм; а при сдавливании шарик превращается в лепешку, не трескаясь по краям; при резке ножом в сыром состоянии имеет гладкую поверхность, на которой не видно песчинок.

Пылевато-песчаные грунты с примесью очень мелких глинистых частиц, разжиженные водой, называют плывунами. Они не пригодны для использования в качестве естественного основания, так как имеют большую подвижность и очень низкую несущую способность.

Суглинком называется грунт, при наличии в смеси от 10 до 30% глинистых частиц, комья и куски в сухом состоянии менее тверды, при ударе рассыпаются на мелкие куски, во влажном состоянии имеют слабую пластичностьилипкость; при растирании чувствуются песчаные частицы, комочки раздавливаются легче, ясно видны песчинки на фоне тонкого порошка; при скатывании в сыром состоянии длинного шнура не получается, он рвется; шар, скатанный в сыром состоянии, при сдавливании образует лепешку с трещинами по краям.

Супесью называется грунт, при наличии от 3 до 10% глинистых частиц. Супесь – в сухом состоянии комья легко рассыпаются и крошатся от удара, непластична, преобладают песчаные частицы, комочки раздавливаются без удара, почти не скатываются в шнур; шар, скатанный в сыром состоянии, при легком давлении рассыпается.

В таких грунтах глубину заложения фундаментов определяют исходя из глубины промерзания грунта и уровня стояния грунтовых вод в период замерзания. При низком уровне стояния грунтовых вод (ниже глубины промерзания на 2 м и более) почва имеет малую влажность и глубину заложения фундаментов можно устраивать близко от поверхности земли, но не менее 0,5 м.

Если расстояние от спланированной поверхности земли до уровня грунтовых вод меньше глубины промерзания, то подошву фундамента следует закладывать на глубину промерзания или даже на 0,1 м глубже. Глубину заложения фундаментов внутренних стен, колонн и перегородок в регулярно отапливаемых зданиях (с температурой помещений не ниже +10°С) можно принимать равной 0,5 м, независимо от глубины промерзания грунтов.

Расчетную глубину промерзания под фундаменты наружных стен регулярно отапливаемых зданий уменьшают по сравнению с ее нормативным значением: на 30% — при полах на грунте; на 20% — при полах на лагах по кирпичным столбикам и на 10% — при полах на балках.

Так что не экономьте копейки, проверьте грунты. Как правило, отбор грунта осуществляется с помощью ручного зонда в шурфах глубиной до 5 м для малоэтажного деревянного дома и до 7-10 м — для кирпичного или каменного. Шурфов требуется не менее четырех (в первую очередь по углам будущего строения).

Добавить комментарий

Закрыть меню