Заморозка грунта под фундамент
Обновлено: 03.05.2024
Заморозка грунта под фундамент
ВЕДОМСТВЕННЫЕ СТРОИТЕЛЬНЫЕ НОРМЫ
ИНСТРУКЦИЯ ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ И ПРОИЗВОДСТВУ РАБОТ
ПО ИСКУССТВЕННОМУ ЗАМОРАЖИВАНИЮ ГРУНТОВ
ПРИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ МЕТРОПОЛИТЕНОВ И ТОННЕЛЕЙ
ВНЕСЕНА Всесоюзным научно-исследовательским институтом транспортного строительства (ЦНИИС)
СОГЛАСОВАНА с Госстроем СССР 5 мая 1978 г. N 1-1671
УТВЕРЖДЕНЫ Главным техническим управлением Министерства транспортного строительства СССР 10 мая 1978 г. Приказ N 21
ВЗАМЕН "Технических условий на производство работ по искусственному замораживанию грунтов при строительстве метрополитенов и тоннелей" (ТУ-Т11-56 Минтрансстрой)
ПРЕДИСЛОВИЕ
Планом развития городского транспорта предусматривается строительство новых и продолжение существующих линий метрополитена в крупных городах СССР.
Сложные инженерно-геологические и гидрогеологические условия строительства метрополитенов требуют применения специальных способов производства работ, в частности, искусственного замораживания грунтов. Этот способ как наиболее эффективный и надежный получил широкое распространение в метростроении. Действующие в настоящее время "Технические условия на производство работ по искусственному замораживанию грунтов при строительстве метрополитенов и тоннелей" (ТУ-Т11-56, Минтрансстрой), разработанные в 1956 году, не полностью отвечают современным требованиям проектирования и производства работ по замораживанию грунтов.
В соответствии с приказом N 240 Минтрансстроя от 2 декабря 1976 года по теме ТМ-Х-4-77, раздел I, Всесоюзным научно-исследовательским институтом транспортного строительства (ЦНИИСом), Управлением N 157 Главтоннельметростроя. Государственным проектно-изыскательским институтом "Метрогипротранс" разработана "Инструкция по проектированию и производству работ по искусственному замораживанию грунтов при строительстве метрополитенов и тоннелей" (взамен ТУ-Т11-56 Минтрансстроя).
Инструкция разработана в развитие СНиП III-9-74, раздел 6 "Искусственное замораживание грунтов", и содержит практические рекомендации по изысканиям, проектированию, расчету и производству работ по искусственному замораживанию грунтов при строительстве метрополитенов и тоннелей, а также приемке работ и технике безопасности.
Включение в "Инструкцию" новых технических средств замораживания грунтов, рекомендации по совершенствованию технологии производства работ, уточнению ряда параметров замораживания грунтов, будет способствовать высокой технико-экономической эффективности способа.
"Инструкция" составлена доктором технических наук, профессором Я.А.Дорманом (руководитель работы), инженером С.А.Зукакянцем, инженером С.А.Вассерманом, инженером Е.А.Василенко, инженером Б.А.Карасевым, кандидатом технических наук В.А.Квашниным, инженером Д.Г.Максимовичем, инженером М.X.Пржедецким, инженером В.Я.Цодиковым при участии кандидата технических наук С.Н.Власова, инженера П.А.Васюкова, кандидата технических наук Ю.А.Кошелева.
Дополнительно в работе участвовали: ст. техник Л.С.Бычкова, инженер А.А.Копылова, инженер Е.Ю.Пафунин, инженер Г.О.Смирнова.
В уточнении отдельных вопросов участвовали инженер А.А.Агаев, инженер В.Я.Гацко, инженер П.С.Исаев, инженер В.В.Киселев, инженер К.И.Сахиниди, инженер М.М.Синичкин.
Зам. директора института, канд. техн. наук Г.Д.Хасхачих
Руководитель отделения тоннелей и метрополитенов, канд. техн. наук В.П.Самойлов
1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
1.1. Требования настоящей Инструкции должны выполняться при проектировании и производстве работ по искусственному замораживанию грунтов при строительстве метрополитенов и других тоннелей, а также может быть использована при строительстве подземных сооружений в водонасыщенных неустойчивых грунтах.
1.2. Работы по замораживанию грунтов должны производиться в соответствии с требованиями главы СНиП III-9-74 (раздел 6) "Искусственное замораживание грунтов" настоящей Инструкции, инструкций и указаний на отдельные виды тоннельных и строительно-монтажных работ, правил противопожарной охраны, а также главы СНиП III-A.11-70 и изданных в его развитие правил по технике безопасности.
1.3. Искусственное замораживание грунтов следует применять в сложных гидрогеологических условиях (водонасыщенных песках, супесях, плывунах и т.п.) в целях создания временного укрепления водонасыщенных грунтов в виде прочного и водонепроницаемого ледогрунтового ограждения замкнутого контура при строительстве подземных сооружений.
Искусственное замораживание может применяться и в устойчивых водоносных грунтах при притоке воды свыше 50 м/ч, если эти грунты подстилают неустойчивые водоносные грунты.
1.4. Искусственное замораживание грунтов должно обеспечивать:
водонепроницаемость и прочность ледогрунтового ограждения, способного воспринять на себя полное горное и гидростатическое давление;
соблюдение проектного направления и габаритов выработок;
сохранность прилегающих к выработкам наземных и подземных сооружений;
максимальную скорость строительства в конкретных инженерно-геологических условиях.
1.5. При замораживании грунтов должна быть обеспечена полная защита выработок от поступления грунтовых вод как по контуру, так и со стороны забоя. Для этого ледогрунтовое ограждение должно быть заглублено в водоупор. При отсутствии под водоносной толщей водоупора или недостаточной его мощности должно быть создано искусственное днище из замороженного грунта.
1.6. Замораживание грунтов может выполняться с применением холодильных машин с использованием в качестве хладоагента преимущественно аммиака. При соответствующем технико-экономическом обосновании допускается использовать фреон и жидкий азот.
Настоящей инструкцией предусматривается применение холодильных установок с использованием в качестве хладоагента преимущественно аммиака.
1.7. Работы по искусственному замораживанию грунтов допускается производить только по проекту замораживания грунтов, увязанному с проектом организации строительства основного сооружения.
Внесение в проект изменений замораживания грунтов, вызванных несоответствием проектных, геологических и гидрогеологических условий фактическим, должно быть согласовано с проектной организацией и заказчиком.
1.8. При использовании типовые проекты должны быть привязаны проектной организацией к местным условиям.
1.9. В проекте производства работ по замораживанию грунтов должны быть учтены расположение подземных коммуникаций (водопровода, канализации, теплосети, кабельной сети, телефона, газа и др.) и состояние зданий и сооружений, расположенных в зоне замораживания грунтов, для предотвращения их повреждения.
1.10. За осадкой или подъемом фундаментов зданий и сооружений, существующих и возводимых на закрепленных (замороженных) грунтах, должно быть установлено наблюдение как в процессе постройки, так и после сдачи их в эксплуатацию, до полного оттаивания замороженных грунтов.
1.11. В процессе выполнения работ по замораживанию грунтов должна составляться техническая документация согласно требованиям настоящей Инструкции.
1.12. По завершении отдельных этапов работ и по окончании замораживания грунтов в целом производится приемка выполненных работ.
2. ПРОЕКТНЫЕ РАБОТЫ
2.1. Проект искусственного замораживания должен быть составлен на основании материалов инженерно-геологических изысканий, выполненных в соответствии с действующей "Инструкцией по инженерно-геологическим изысканиям для проектирования и строительства метрополитенов, горных железнодорожных и автодорожных тоннелей" .
2.2. Проект искусственного замораживания грунтов должен быть увязан с проектом производства основных работ.
2.3. Технический проект и рабочие чертежи по замораживанию грунтов должны разрабатываться в объемах, предусмотренных в соответствии с эталонами Метрогипротранса, утвержденными Министерством транспортного строительства.
2.4. Величина заглубления замораживающих колонок в водоупор, определяемая проектом, должна быть достаточной для восприятия полного гидростатического давления при вскрытии водоупора выработкой под данное сооружение.
2.5. Подземные коммуникации, расположенные в расчетной зоне замораживания, подлежат перекладке или теплоизоляции.
2.6. При интенсивном городском движении, а также при наличии больших зданий и значительного числа подземных сооружений, препятствующих осуществлению работ с поверхности, замораживающие колонки можно устанавливать в специально пройденных для этой цели выработках (штольнях, траншеях, камерах). Размер и конструкции выработок устанавливаются с учетом условий монтажа и эксплуатации замораживающих колонок.
2.7. При замораживании больших массивов и значительном количестве подземных коммуникаций разрешается комбинированное расположение замораживающих колонок (сочетание наклонных с вертикальными).
При расположении колонок в непосредственной близости от коммуникаций для предотвращения их замерзания предусматриваются мероприятия по п.2.5 или осуществляется зональное замораживание.
2.8. При замораживании грунтов непосредственно из забоя выработок или штолен и камер допускается веерное расположение замораживающих колонок.
2.9. Конструкция замораживающих скважин определяется проектом в зависимости от геологических и гидрогеологических условий пересекаемых грунтов, способа и глубины бурения, направления скважин и наличия поглощающих грунтов.
2.10. При двух пластах поглощающих пород, над каждым из которых залегают неустойчивые грунты, применяют замораживающие скважины с двумя колоннами обсадных труб, а при одном слое - с одной колонной. При отсутствии поглощающих пород применяются замораживающие скважины простейшей конструкции.
2.11. Рекомендуемый диаметр направляющей трубы (кондуктора) при замораживающей колонке диаметром 100/114 мм:
при бурении скважин без обсадки - 150-200 мм;
при бурении скважин с одной колонной обсадных труб - 200-250 мм;
при бурении скважин с двумя колоннами обсадных труб 250-300 мм.
2.12. Направляющая труба (кондуктор) при вращательном способе бурения должна иметь длину не менее 4 м, для вертикальных скважин - не менее 3 м.
2.13. Замораживающая колонка должна состоять из замораживающей трубы, оголовника, питающей трубы и башмака. Трубы должны применяться согласно п.2.76 настоящей Инструкции. Нижняя часть колонки должна быть выполнена в форме конуса длиной 15 см.
2.14. Устье замораживающей колонки должно быть снабжено головкой, которая может быть сборной, состоящей из нескольких частей, или литой. В головке должна быть вмонтирована гильза для термометра и трубки для присоединения питающей и отводящей труб.
2.15. Питающие и отводящие трубы замораживающих колонок должны присоединяться к штуцерам коллектора и распределителя посредством прорезиненных шлангов и газовых труб на муфтах.
2.16. Минимальная мощность (в м) водоупорного слоя, подстилающего замороженные водоносные грунты, определяется по формуле:
, (1)
где - диаметр выработки, м;
- давление столба воды на основание подошвы водоупора, м;
- объемная масса воды, кг/м;
- объемная масса грунта, кг/м;
- коэффициент сцепления, кгс/м
2.17. Ледогрунтовое днище образуется с помощью периферийных наклонных или дополнительных скважин в пределах контура выработки.
Для того чтобы избежать промораживания пород внутри выработки, рекомендуется при наличии специального оборудования выше проектируемого днища в пределах контура выработки применять зональное замораживание.
2.18. Толщину днища (подушки) (в м) из замороженного грунта можно определять по формуле
, (2)
где - сила, стремящаяся срезать подушку, тс;
- допускаемое напряжение на сдвиг мерзлого грунта, кгс/см (приложение 1).
2.19. Количество центральных замораживающих скважин, необходимых для образования искусственного днища расчетной толщины, определяется по формуле
, (3)
Заморозка грунта при строительстве
Заморозка грунта при строительстве выполняется при обустройстве фундамента, если грунт слабый и находится в неблагоприятной гидрогеологической зоне. Заморозка грунтов при строительстве позволяет провести все необходимые работы по обустройству фундамента, не опасаясь его оползания и проникновения грунтовых воды. Этим же приемом пользуются не только при возведении высотных зданий, но и при прокладке тоннелей для метро, эскалаторов, строительстве закрытых станций, шахт и подземных хранилищ.
Заморозка грунта в строительстве позволяет создать прочное ограждение изо льда прямоугольного, кругового или любого другого очертания. Оно препятствует проникновению в сооружаемую выработку слабых, неустойчивых, водонасыщенных грунтов и грунтовых вод. Существует два основных способа заморозки.
Замораживание рассольным способом
Для заморозки обычно используют хладагент, в качестве которого применяется холодный и концентрированный рассол хлористого кальция или натрия, так как он остается в жидком состоянии при отрицательных температурах. Его охлаждают на специальной замораживающей станции и по системе труб подают к предварительно установленным замораживающим колонкам, которые опускаются в пробуренные по периметру фундамента скважины.
Все колонки при помощи труб по поверхности соединяются в единую систему. Через распределительную систему в каждую колонку подается холодный рассол, отбирает тепло у окружающей колонку среды и, нагреваясь, возвращается обратно в холодильный агрегат для повторного охлаждения. Цикл повторяется до достижения необходимого эффекта, то есть достаточно толстого и прочного ледяного ограждения.
Сама замораживающая станция состоит двух разных машин. Одна из них – аммиачная или фреоновая система используется для охлаждения рассола. Она состоит из компрессора, испарителя, конденсатора. Все элементы соединяются между собой трубопроводами. Вторая – рассольная система, состоящая из насоса, рассольного бака, распределителя, трубопроводов, коллектора и замораживающих колонок. Она отвечает за непрерывную циркуляцию рассола.
При повторении цикла вокруг каждой колонки происходит намораживание льда в виде цилиндра. Постепенно их диаметр увеличивается, и они смерзаются между собой, образуя цельный кольцевой массив. Время, которое потребуется на замораживание зависит от разных факторов. Это гидрогеологические условия, количество колонок, их расстояние друг от друга, температура рассола. Также сказывается предполагаемая проектная толщина ледяного массива.
Замораживание жидким азотом
С появлением новых технологий рассольный метод стал отходить на второй план, так как появились более совершенные методики с применением сжиженного азота. При нормальном атмосферном давлении его температура испарения равняется -196С, что сказывается на скорости замораживания.
Жидкий азот получают в заводских условиях путем сжижения при низких температурах атмосферного воздуха и дальнейшего его разделения на кислород и азот. Жидкий азот загружается в специальные емкости и транспортируется потребителям. В отличие от фреона или аммиака, предназначенных для циркуляции в замкнутой системе холодильной машины, азот можно использовать только однократно. Несмотря на это, методика с использованием жидкого азота по сравнению с рассольным методом имеет множество преимуществ, поэтому гораздо чаще используется в строительстве. Нет необходимости использовать холодильные установки, но при этом процесс замораживания протекает гораздо быстрее. Суть метода сводится к тому, что заранее подготавливаются замораживающие колонки, соединяются между собой гибкими трубками. В первую колонку из ряда запускается жидкий азот. Он начинает испаряться, поднимается вверх и переходит по трубкам в следующую колонку и так до тех пор, пока не будут заполнены все трубы. Из последней колонки он выходит в атмосферу, имея при этом температуру около -40С.
Заморозка грунта при строительстве - цена
Относительно цен, тонкости технологий заморозки, преимуществ того или иного метода конкретно в вашем случае обращайтесь в компанию «АквилонСтройМонтаж». Здесь вы сможете получить подробные консультации, воспользоваться услугами квалифицированных специалистов по приемлемой стоимости или приобрести оборудование для осуществления заморозки рассольным методом.
Мы стараемся придерживаться новейших технологий, постоянно совершенствуем свои методы работы и занимаемся всеми видами промышленного холодильного оборудования.
Заморозка грунта под фундамент
Заморозка грунта под фундамент применяется при строительстве в неблагоприятных гидрогеологических зонах для беспрепятственного проведения работ. Особенно актуальна заморозка почвы под высотками, так как в этом случае к фундаменту предъявляются особенные строгие требования. Замораживание грунта, как метод борьбы применимо для плывунов, рыхлых неустойчивых и водонасыщенных грунтов. Благодаря современным технологиям заморозку можно производить на любой глубине, при любых типах почв для соблюдения технологии строительства. Единственным ограничением при проведении заморозки могут стать быстро движущиеся грунтовые воды. При их скорости движения более 200 метров в сутки процесс заморозки будет существенно осложнен или даже невозможен.
Заморозка грунта под фундамент может проводиться разными способами. Наибольшее распространение сейчас получила технология заморозки с использованием жидкого азота. Ее положительное отличие от других способов заморозки заключается в высокой скорости заморозки, устойчивости полученного результата, простоте, отсутствии необходимости использовать низкотемпературные агрегаты в ходе работы. При нормальном атмосферном давлении температура испарения сжиженного газа составляет порядка -190С, что и обуславливает быстроту заморозки.
Сама процедура заморозки хоть и требует привлечения соответствующих специалистов, но достаточно проста в выполнении. По периметру будущего фундамента бурятся скважины определенной глубины в зависимости от технологии строительства. В эти скважины опускаются специальные колонки, которые конструктивно представляют собой кусок трубы, герметично заваренный с донной стороны, а сверху оснащенный крышкой с входящим в нее гибким шлангом. При помощи этих шлангов последовательно соединяются стоящие в ряд замораживающие трубы. После подготовки системы можно приступать непосредственно к процедуре заморозки.
На место строительства поставляется жидкий азот в специальных баллонах и цистернах. Он производится только в заводских условиях и не предназначен для повторного использования – после проведения процедуры он свободно удаляется в окружающую атмосферу.
В первую колонку запускается сжиженный азот. Начинается его испарение, в результате чего он постепенно поднимается наверх и начинает переходить в следующую по очереди колонку. Так продолжается до тех пор, пока все колонки не будут заполнены. Из последней точки азот переходит в атмосферу. Во время испарения азота он интенсивно отбирает тепло у окружающего трубу грунта – в нем начинается быстрый процесс обледенения. Постепенно вокруг опущенной в скважину трубы образуется слой льда в виде цилиндра, который увеличивается в диаметре до тех пор, пока не сольется с соседним ледяным цилиндром. В итоге получается кольцевой цельный и прочный ледяной массив, препятствующий оползанию грунта и проникновению грунтовых вод. Естественный период оттаивания составляет около 35 часов, поэтому при необходимости процедура повторяется по мере оттаивания.
Время, потраченное на заморозку, будет зависеть от разных факторов. В первую очередь сказываются особенности почвы, необходимая толщина ледяного массива и частота расположения колонок.
Реже применяют рассольный способ заморозки с привлечением низкотемпературного оборудования, но это более длительная и не такая эффективная процедура. Узнать подробнее о технологии и стоимости этих методик вы можете в компании «АквилонСтройМонтаж». Мы занимаемся всеми видами работ, связанными с холодильным оборудованием, предоставляем обширный спектр услуг и стараемся предлагать их своим клиентам по приемлемым расценкам, не жертвуя при этом качеством.
Фундамент, оставленный на зиму (3 правила, чтобы не выдавило морозным пучением)
Зимовка фундаментов - этот строительный этап гораздо важнее, чем может показаться на первый взгляд. Ведь, не соблюдая определенный ряд мероприятий можно попасть на крупную сумму денег, так как восстановление и укрепление фундамента составляет ни несколько десятков тысяч рублей, а измеряется сотнями.
Львиная доля застройщиков поддерживает миф, что фундамент должен перезимовать, поэтому многие специально сооружают подобные строения осенью, а весной начинают строить дом.
Иногда случается так, что ранней весной, после таяния снега - хозяин замечает перекошенный фундамент со множеством трещин и начинает винить рабочих и материалы, но только не себя. А дело обстоит гораздо проще: грунт локально промерз!
Что такое промерзание?
Промерзание грунта - это увеличение объема грунта за счет замерзания воды между его частицами, а так как лед по своей структуре менее плотный, чем жидкость - то он расширяется при замерзании.
Увеличиваясь в объеме, грунт поднимает фундамент и за счет неоднородной структуры почвы - данный эффект происходит локализовано, а соответственно и неравномерно (не по всей площади опирания фундамента на основание), именно поэтому конструкция деформируется и образуется масса трещин в тех местах, где возникает избыточное напряжение.
От этого страдают как ленточные фундаменты, так и монолитные плиты.
Существует 3 простых мероприятия, которые избавят железобетонную конструкцию от деформации в минусовую погоду и не стоит ими пренебрегать.
1. Временная отмостка
Сделайте неглубокую выемку вдоль фундамента и уложите любой материал, не пропускающий влагу. Это может быть полиэтиленовая пленка или руберойд.
Заглубление делается около 10 см и шириной до 1 м. Укладывается материал с нахлестом 10-15 см и присыпается грунтом. На одну зиму этого вполне хватает.
Если же фундамент мелкого заложения, то в обязательном порядке под рубероид укладывается утеплитель, который весной убирается и может быть использован по назначению в любых частях дома.
Если же фундамент - лента, проделайте это с обеих сторон.
2. Дренаж
Если участок легко заболачивается и талые воды медленно просачиваются в грунт, то делается временный дренаж для отвода воды от фундамента. Не нужно глубоко копать и полноценно создавать это сооружение, засыпая его щебнем - ведь оно временно. Достаточно, за несколько метров от фундамента выкопать ров глубиной 30-50 см. и придать участку небольшой уклон этим же грунтом или же соорудить в низинах участка канавки, ведущие в основной дренажный ров.
3. Укрытие
Чаще всего, зимой лопается фундамент при сооружении домов с подвалами, поскольку подошва фундамента, опираемая на основание, находится не ниже глубины промерзания грунта, что можно видеть по иллюстрации:
В этом случае, действия немного трудозатратны и заключаются в следующем: необходимо соорудить деревянный каркас, который будет являться крышей цокольного этажа. Пиломатериал не будет куплен зря. Начиная строительство с весны, он пригодится для опалубочных работ и сооружения стропильной системы кровли.
Если не хотите лишних телодвижений, то лучше успеть до морозов вместо деревянного каркаса сделать бетонный пол или произвести укладку плиты перекрытия. Далее, они затягиваются пленкой или рубероидом с помощью кирпичей.
Также, все окошки и продухи герметично затягиваются пленкой и задача сводится к тому, чтобы минимизировать потери тепла из подвала.
От автора
Друзья, на вышеописанные мероприятия затрачивается всего один-два дня. Выполнив их, риски потерять фундамент уменьшаются в десятки раз, ведь методы очень эффективны и в то же время, просты и по силам любому мужику. Лучше заплатить 5-10 тысяч рублей за материал, затратить немного времени и спать зимой спокойно, чем весной разгребать завалы.
Как правильно законсервировать недострой на зиму Часть 1: фундаменты
Зачастую строительство дома затягивается на несколько лет. В связи с этим приоритетным становится вопрос: как защитить уже построенное от негативного воздействия дождливой осени и морозной зимы? О консервации недостроя на всех его стадиях — читайте далее.
В публикации использованы фото из свободных источников. В публикации использованы фото из свободных источников.При консервации недостроенного объекта нужно строго придерживаться двух правил:
- Нельзя допустить морозный воздух в систему фундамента.
- Категорически нельзя, чтобы в строительные конструкции попала вода.
Как законсервировать на зиму фундамент глубокого заложения
Фундаментом глубокого заложения считается тот, подошва которого заложена ниже уровня промерзания грунта. В разных регионах этот уровень отличается по климатическим условиям и грунтам. Например, на юге страны этот показатель может быть 0.7 метра, а в центральном регионе — 1.5-1.7 м.
Такой тип фундамента подготовить к холодам гораздо легче, чем другие виды оснований. Связанно это с тем, что конструкция достаточно массивна, обладает высокой жёсткостью и поэтому хорошо противостоит морозному пучению.
Что нужно сделать
Если остановка стройки произошла на этом этапе, необходимо оборудовать временную скрытую отмостку. Делается это для того, чтобы не допустить воду к конструкции и весной, при таянии снега, не произошло замачивание нижней части фундамента.
Временная отмостка сооружается из полиэтиленовой плёнки или рубероида, которые настилаются по внешнему периметру дома. Плёнку необходимо присыпать 5–10 сантиметрами грунта, чтобы её не повредил ультрафиолет и не унёс ветер. Ширина отмостки — от 1 метра.
Стоит понимать, что одной отмостки недостаточно, так как она защищает от воды лишь наружный периметр, а осадки попадают также и внутрь конструкции. В случае если в будущем доме предусмотрены полы по грунту, необходимо произвести обратную засыпку с обязательным уплотнением. Далее, обратная засыпка накрывается целлофановой плёнкой и присыпается грунтом.
Остаётся опасность промерзания через бетонную конструкцию, но это легко предотвратить. Фундамент необходимо накрыть кусками пенопласта, сверху настелить рубероид или целлофан, и придавить кирпичом или досками. Но этот метод применим, если в регионе очень морозные зимы.
Более дорогостоящий, но надежный вариант — это полное перекрытие фундамента гидроизоляционным материалом. Он применяется для ленточных и сборных конструкций, где не предусмотрены полы по грунту.
Что такое морозное пучение и глубина промерзания грунта?
Cмысл этих понятий стоит понимать любому человеку, решившему строить фундамент для дома.
Морозное пучение
Морозное пучение — процесс превращения в лед воды, которая содержится в грунте. Всем известно, что вода, превращаясь в лед, увеличивается в объеме. Поскольку поздней осенью вода в грунте содержится в большом объёме из-за дождей и периодически выпадающего и оттаивающего снега, то, промерзая, верхний слой земли увеличивается в объеме (профессионально говорится "вспучивается"). Так как вспучивающемуся грунту необходимо куда то деваться, то он расширяется вверх.
В результате зимой поверхность земли приподнимается в среднем на 5–10 см, максимум может достигать в Московской области 15 см.
Первая неприятность состоит в том, что если фундамент расположен на поверхности грунта, то есть не заглублен, грунт приподнимает фундамент, а вместе с ним все строение целиком. Главная проблема этой ситуации – неравномерность пучения под домом, то есть один угол фундамента может поднять на 5 см, а другой на 10 см. Почему? Здесь много факторов:
- сам по себе состав грунта под строением может существенно разниться
- один угол получает много солнечного света и тепла, а противоположный наоборот пребывает дольше в тени
Влияние солнечного света и тепла Влияние солнечного света и тепла- грунт под одним углом дома сильнее увлажняется, чем под другими углами в результате стока воды от дождей или из-за рельефа участка
Влияние рельефа н морозное пучение Влияние рельефа н морозное пучениеВслед за фундаментом деформируется всё строение.
Деформация строения от морозного пучени Деформация строения от морозного пучениВ стенах из кладки образуются трещины (особенно заметно, если нет армопояса, а в доме из бруса не открываются или не закрываются двери и окна, начинаются течи или сквозняки). Весной, когда промерзший грунт оттаивает и лёд снова превращается в воду, поверхность грунта садится обратно, разумеется вместе с фундаментом и строением.
Вторая неприятность заключается в том, что весной, когда грунт оттает и сядет, поверхность земли не будет в точности копировать геометрию прошлого лета. А это означает, что фундамент и строение не займут уже никогда исходную форму и будут всегда существовать с некоторым искривлением, от года к году претерпевая новые деформации. Разумеется, этот процесс изнашивает постройку, существенно сокращая долговечность дома, доставляет неудобства при эксплуатации и проживании. Негативный результат от промерзания может появиться сразу первой зимой, но воздействие промерзания особенно заметно с течением длительного времени.
Но, есть немало примеров, когда лёгкие дома на незаглубленных фундаментах в Московской области не испытывают подобных проблем или испытывают их в приемлемой степени, и это не редкость. Дело в том, что степень пучения может быть разной и зависит от многих факторов, и да же может меняться от год от года. Поэтому, пучинистость грунта делится на 5 степеней:
- непучинистый,
- слабопучинистый,
- среднепучинистый,
- сильнопучинистый,
- чрезмернопучинистый.
Примерную степень пучения на участке может определить любой человек. К слабопучинистым относятся места на возвышенностях, с низким уровень грунтовых вод, и там где залегают песчаные (быстрофильтрующие воду) грунты. У чрезмернопучинистых всё наоборот – это места в низинах, там где есть обводненные, болотистые, водовмещающие глинистые грунты, когда вода стоит на штыке–двух лопаты круглый год. В завершение стоит сказать, что каждый участок может перемещаться в соседнюю категорию по пучинистости в зависимости от погодных условий конкретного года. Чем меньше осадков было осенью, чем меньшее количество раз таял снег за осень и зиму – тем менее вспученным будет грунт. В таблице ниже вы сможете найти общие рекомендации по заглублению фундаментов в зависимости от типа грунта:
Таблица определяет рекомендемую глубину заложения фундамента в зависимости от пучинистости грунта. Таблица определяет рекомендемую глубину заложения фундамента в зависимости от пучинистости грунта.Ниже в таблице вы найдёте процент расширения грунта в зависимости от его типа (песчаные грунты в таблице не представлены, поскольку в большинстве случаев не являются пучинистыми)
Глубина промерзания грунта
Глубина промерзания грунта — это та глубина, на которую может промерзнуть грунт зимой. Эта глубина определяет границу, ниже которой рекомендуется располагать подошву фундамента (Подошва фундамента - это низ монолитной части без подбетонки) или "анкерные" элементы фундаментов (уширение свай ТИСЭ, лопасти винтовых свай и т.д.). Есть нормативная глубина промерзания, представленная на карте.
Карта нормативной глубины промерзания грунта Карта нормативной глубины промерзания грунтаНо, фактическая глубина промерзания может быть значительно меньше или больше указанной на карте. Рассмотрим причины:
1. В первую очередь важна разновидность грунта, залегающего на участке. Ниже приведена таблица с глубиной промерзания различных типов грунтов, в частности для городов Московской области.
Появляется логичный вопрос – почему, принимается 140 см для Московской области, когда в таблице присутствуют куда большие значения? Дело в том, что глубоко промерзают именно песчаные грунты, которые пучинистыми не являются и не представляют для конструкции фундамента опасности. Песчаным грунтам свойственно быстро фильтровать воду, при том чем крупнее размер частиц (фракция), тем, как правило, быстрее происходит фильтрация. Поскольку из песчаных грунтов влага удаляется быстро, то и степень проявления пучения в них несущественна, а само промерзание проходит глубоко в результате открытых пор. Неприятной ситуацией может быть наличие водоупора под песком на глубине одного-двух метров, поскольку это может приводить к застаиванию влаги в верхней толще и к её вспучиванию; это ситуации-исключения.
Глина - водоупор Глина - водоупорВ глинистых грунтах наоборот. Фильтрация воды очень медленная и в результате заполненных пор глубокого промерзания не происходит. В результате, к заморозкам поры глинистого грунта не успевают освободиться от воды, что приводит к значительному вспучиванию, которое может повредить фундамент постройку. Именно исходя из этих соображений принимается величина 140 см. Из глинистых грунтов стоит отдельно выделить грунты с консистенцией “Твёрдый”. Это водоупоры, грунты с очень плотной структурой, и они не насыщаются водой. Этим грунтам присуща низкая степень пучения и малое промерзание. К сожалению, в Московской области твёрдые глинистые грунты или крупные пески в верхней толще земли встречаются редко.
2. Помимо типа грунта на глубину промерзания так же влияют погодные условия конкретного года (температура зимой, толщина снежного покрова, количество выпавших осенью и зимой осадков).
3. Локация конкретного участка. Очевидно, что участкам в низинах, вблизи болот свойственно быть более влажными, чем участкам на холмах и вдали от водоёмов.
4. Профилактические мероприятия по снижению увлажнения и промерзания (о них будем говорить ниже).
Виды "противопучинистых" фундаментов и мероприятий.
Степень проявления морозного пучения необходимо учитывать при выборе типа фундамента. "Противопучинистыми" вариантами являются фундаменты по технологии ТИСЭ, винтовые сваи, заглубленные ленты с монолитной широкой подушкой (именно с подушкой, т.к. без неё лёгкие дома на ленте так же подвержены вспучиванию), монолитная плита расположенная ниже границы промерзания грунта.
"Противопучинистые" типы фундаментов "Противопучинистые" типы фундаментовРазумеется, уширения свай ТИСЭ, лопасти винтовых свай и монолитную полушку заглубленной ленты необходимо расположить ниже границы промерзания для придания им функции "якоря". К противопучинистым типам фундаментов не относятся столбчатые фундаменты без уширения, мелкозаглубленные ленты, плавающие плиты, а так же прямые заглубленные ленточные фундаменты без широкой монолитной подушки (на практике наша компания знает много случаев, когда стенки заглубленной ленты вспучившимся грунтом обжимаются настолько сильно, что грунт вслед за собой тащит вверх фундамент вместе с домом).
"Непротивопучинистые" типы фундаментов "Непротивопучинистые" типы фундаментовСпособы защиты от морозного пучения.
Есть немало современных способов, позволяющих почти полностью, либо частично устранить воздействие морозного пучения.
1. Круглогодичное отопление строения. Не стоит путать с ситуацией, когда хозяева приезжают в дом пару раз за зиму. Речь идет о доме, в котором температура круглый год не падает ниже +15 градусов. В этом случае уместно рассмотреть плавающую плиту или мелкозаглубленную ленту. Суть метода в том, чтобы сперва возвести закрытый по периметру непродуваемый цоколь (фундамент без "щели"), а затем важно правильно утеплить его. Стоит утеплить два места:
- фундамент утепляется по наружному периметру, вертикально. В качестве материала чаще всего используется ЭППС (экструдированный пенополистирол), он бывает уже встроен в некоторые отделочные фундаментные панели. Толщину ЭППС следует принимать не менее 50 мм, а лучше 80 или 100 мм для Московского региона.
- необходимо утеплить отмостку. Для этого нужно в толще отмостки проложить ЭППС той же толщины, что и при утеплении фундамента. Ширина утепления в отмостке должна составлять не менее 1,2 метра (в идеале не менее глубины промерзания). Если данные рекомендации выполнены правильно, то пучение грунта под домом будет устранено как минимум на 80-90%, что является вполне достаточным.
Полученная система будет работать следующим образом: зимой часть тепла будет выходить из дома через нижнее перекрытие. Если цокольное пространство является замкнутым и потеря тепла через стены фундамента минимальна, то будет прогреваться земля под домом. Этого прогрева будет вполне достаточно, чтобы остановить промерзание и вспучивание. Утепление отмостки необходимо для того, чтобы избежать потерь тепла через промерзший грунт с наружной стороны фундамента (т.е., чтобы не отапливать грунт снаружи дома). Это не очень дорогой, но действенный метод. Главный его минус – зависимость от беспрерывного зимнего отопления.
2. Дренаж — это отдельная тема для статьи, но дренажи направленные на осушение участка и отведение воды от дома, являются одним из способов по снижению сил морозного пучения.
Читайте также: