Рекомендации по проектированию и устройству свайных фундаментов на пучинистых грунтах

Содержание

Рекомендации «Рекомендации по проектированию и устройству свайных фундаментов на пучинистых грунтах»

Рекомендации по проектированию и устройству свайных фундаментов на пучинистых грунтах

ЦЕНТРАЛЬНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ, ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЙ И ПРОЕКТНЫЙ ИНСТИТУТ ПО СЕЛЬСКОМУ СТРОИТЕЛЬСТВУ
(ЦНИИЭПсельстрой)

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ И УСТРОЙСТВУ СВАЙНЫХ

ФУНДАМЕНТОВ НА ПУЧИНИСТЫХ ГРУНТАХ

МОСКВА – 1989

РАЗРАБОТАНЫ:

Центральным научно-исследовательским, экспериментальным и проектным институтом по сельскому строительству (ЦНИИЭПсельстроем)

Зам. директора                                                                                             В.А. Заренин

Московским Государственным научно-исследовательским и проектным институтом по сельскому строительству (Мосгипрониисельстроем) Мособлагропрома

Директор                                                                                                      А.С. Мирошниченко

Одобрены секцией «Строительные конструкции и технология их производства» Ученого совета ЦНИИЭПсельстроя, секцией Научно-технического совета Мосгипрониисельстроя.

ПРЕДИСЛОВИЕ

Пирамидальные и короткие буронабивные сваи являются эффективными конструкциями нулевого цикла малоэтажных агропромышленного комплекса.

Использование фундаментов из коротких свай в морозоопасных, пучинистых грунтах ограничено действующими нормативными документами.

Выполнение требования норм, согласно которому не допускаются даже незначительные перемещения свай, вызванные пучением грунта, приводит к увеличению их длины, что резко ухудшает технико-экономические показатели свайных фундаментов.

Вместе с тем, требование недопустимости выпучивания свай не является оправданным, так как любое здание и сооружение в состоянии переносить некоторые неравномерные деформации оснований.

Применение фундаментов из коротких свай базируется на принципиально новом подходе к их проектированию, в основу которого положен расчет по деформациям пучения. Подобный подход использован и при проектировании мелкозаглубленных фундаментов.

Положительный опыт строительства и эксплуатации зданий с мелкозаглубленными фундаментами о его правомерности.

При конструировании фундаментов из коротких свай используется тот же принцип, что и при конструировании мелкозаглубленных столбчатых фундаментов: фундаментные балки, цокольные панели объединяются в единую систему, образуя достаточно жесткую горизонтальную раму.

Такая система перераспределяет неравномерные перемещения отдельных свай, выравнивает их, что в конечном итоге уменьшает относительные деформации фундаментов и надземных конструкций зданий.

При проектировании свайных фундаментов так же, как и мелкозаглубленных, выдвигается требование, чтобы абсолютные и относительные деформации пучения не превосходили предельно допустимых. Последние зависят от конструктивных особенностей зданий и регламентируются ВСН 29-85.

Для свайных фундаментов, в несущей способности которых большой удельный вес составляет несущая способность боковой поверхности, необходимо выполнять условие отсутствия остаточных деформаций пучения.

Необходимо, чтобы при оттаивании грунта сваи возвращались в первоначальное положение, т.е. их осадки должны быть не меньше, чем подъемы, вызванные силами пучения.

Таким образом, при проектировании коротких свай их геометрические размеры должны обеспечивать необходимую несущую способность, а действующая нагрузка должна обеспечивать регламентированный подъем и возвращение сваи после оттаивания грунта в первоначальное положение.

В последние годы ЦНИИЭПсельстроем проведены обширные исследования взаимодействия свайных фундаментов с пучинистыми грунтами. Испытания фундаментов выполнены на площадках, сложенных грунтами с разной степенью пучинистости. На основе результатов исследований обоснована техническая возможность применения коротких свай в пучинистых грунтах, разработаны методы их расчета по деформациям пучения.

Положения настоящих «Рекомендаций» апробированы при проектировании и строительстве свайных фундаментов для жилых домов усадебного типа. В настоящее время на пучинистых грунтах с использованием таких фундаментов построено более 600 домов в Омской, Пермской, Саратовской, Ярославской и др. областях.

За многими их этих зданий ведутся инструментальные наблюдения, свидетельствующие о надежной работе фундаментов из коротких свай. Вместе с тем, применение таких фундаментов взамен ленточных из сборных блоков, закладываемых ниже глубины промерзания грунта, позволило уменьшить расход бетона на 30…60 %, объем земляных работ – на 80…

90 %, трудозатраты – в 1,5…2 раза.

«Рекомендации» разработаны кандидатами технических наук В.С. Сажиным и В.Я. Шишкиным. В работе над ними принимали участие инженеры Л.М. Зарбуев, К.Ш. Погосян, Т.А. Приказчикова (ЦНИИЭПсельстрой), кандидат технических наук А.Г. Бейрит, инженер А.П. Айдаков (Мосгипрониисельстрой) и кандидат технических наук В.Н. Зекин (Пермский ГСХИ).

«Рекомендации» распространяются на проектирование фундаментов из коротких (длиной до 4 м) пирамидальных и буронабивных свай малоэтажных (до двух этажей включительно) сельских зданий, строящихся на слабо- и среднепучинистых грунтах при нормативной глубине промерзания не более 1,7 м.

При этом должны соблюдаться требования, предусмотренные СНиП 2.02.01-83 с изменениями к нему № 211, другими соответствующими общесоюзными документами.

1. Общие положения

1.1. Расчет свайных фундаментов следует производить по несущей способности и по деформации пучения. Деформации фундаментов, вызванные морозным пучением грунтов, не должны превосходить предельных деформаций, которые зависят от конструктивных особенностей зданий.

1.2. При проектировании свайных фундаментов на пучинистых грунтах необходимо предусматривать мероприятия (инженерно-мелиоративные, строительно-конструктивные и др.), направленные на уменьшение деформаций зданий и сооружений.

Выбор типа и конструкции фундамента, способа подготовки основания и других мероприятий по уменьшению неравномерных деформаций здания от морозного пучения должен решаться на основе технико-экономического анализа с учетом конкретных условий строительства.

2. Конструктивные мероприятия при использовании свайных фундаментов в пучинистых грунтах

2.1. Для зданий с малонагруженными фундаментами следует применять такие конструктивные решения, которые направлены на снижение сил морозного пучения и деформаций конструкций зданий, а также на приспособление зданий к неравномерным перемещениям оснований.

2.2. Конструктивные мероприятия назначаются в зависимости от типа свайного фундамента, конструктивных особенностей здания и степени пучинистости грунта основания, определяемой в соответствии с «Ведомственными строительными нормами по проектированию мелкозаглубленных фундаментов малоэтажных сельских зданий на пучинистых грунтах» (ВСН 29-85).

2.3. В зданиях с несущими стенами короткие буронабивные сваи на среднепучинистых грунтах должны быть жестко связаны между собой фундаментными балками (ростверками), объединенными в единую рамную систему. При безростверковом решении фундаментов крупнопанельных зданий жестко соединяются между собой цокольные панели.

На практически непучинистых и слабопучинистых грунтах элементы ростверков соединять между собой не требуется.

2.4. При использовании в зданиях с несущими стенами пирамидальных свай требование жестко соединять между собой элементы ростверков следует выполнять при строительстве на среднепучинистых (с интенсивностью пучения более 0,05) грунтах. Интенсивность пучения грунта определяется в соответствии с ВСН 29-85.

2.5. В необходимых случаях для увеличения жесткости стен зданий, строящихся на среднепучинистых грунтах, следует предусматривать устройство армированных или железобетонных поясов над проемами верхнего этажа и в уровне перекрытий.

2.6. При устройстве свайных фундаментов необходимо предусматривать зазор между ростверками и планировочной поверхностью грунта, который должен быть не менее расчетной деформации пучения ненагруженного грунта. Последняя определяется в соответствии с ВСН 29-85.

2.7. Протяженные здания следует разрезать по всей высоте на отдельные отсеки, длина которых принимается: для слабопучинистых грунтов до 30 м, среднепучинистых – до 25 м.

2.8. Секции зданий, имеющие разную высоту, следует устраивать на раздельных фундаментах.

3. Расчет оснований свайных фундаментов на действие вертикальных нагрузок

3.1. Расчетная вертикальная нагрузка Р, кН, допускаемая на сваю определяется по формуле

                                                                                              (3.1)

где N – расчетная нагрузка, передаваемая на сваю;

Fd – расчетная несущая способность сваи по грунту;

– коэффициент надежности, принимаемый равным 1,25, если несущая способность сваи определена по результатам полевых испытаний статической нагрузкой или расчетом по деформациям.

3.2. Расчетная несущая способность короткой буронабивной сваи по грунту определяется по формуле

                                                                                    (3.2)

где К0 – коэффициент пропорциональности, равный отношению нагрузки на пяту сваи к общей нагрузке при предельной осадке сваи S0, принимаемой равной 8 см: коэффициент К0 зависит от отношения длины сваи l к ее диаметру d и консистенции грунтов. Для грунтов твердой и полутвердой консистенции при l/d 3,75 К0=0,45; при 3,75

Источник: https://files.stroyinf.ru/Data1/5/5296/

Фундамент на пучинистых и глинистых грунтах с высоким уровнем грунтовых вод

Рекомендации по проектированию и устройству свайных фундаментов на пучинистых грунтах
Бетонный фундамент

На территории страны существует огромное количество различных типов почвы, на которых сейчас возводятся здания. Но под каждый конкретный тип грунта нужно подбирать свой тип фундамента, ведь почва отличается своими характеристиками, пластичностью, степенью промерзания и способностью к мелким подвижкам.

Поэтому, с технической и строительной точки зрения, пучинистые грунты относятся к группе пластичных почв, они состоят с глинистых пластов, перемешанных с песком, и содержат мало каменистых вкраплений.

Само название таких грунтов означает, что во время промерзания они склонны к вертикальным подвижкам, иногда довольно сильным за счет замерзания грунтовых вод и их расширения. Соответственно, это процесс циклический, причем существует слабая, средняя и сильная степень пучинистости.

Понятно, что игнорировать особенности такого грунта при возведении фундаментов категорически не рекомендуется, поэтому и нужно несущие конструкции фундамента опускать ниже граничной зоны промерзания. Подбираются такие основания под каждый тип строения индивидуально, отличаются конструкцией, особенностями монтажа и несущими характеристиками.

Устройство фундамента на пучинистых грунтах

Схема устройства фундамента на пучинистых грунтах с высоким уровнем грунтовых вод

Единственно правильное устройство оснований на глинистых почвах – это установка прочного тяжелого подножья ниже зоны промерзания на прочных слоях грунта. При этом устраняется воздействие нижних слоев на основание, но остаются небольшие боковые подвижки.

Поэтому, чтобы устранить практически все существующие воздействия на фундаменты, иногда приходится потратить много денег и времени, но при этом получится прочный надежный фундамент, способный выдержать даже сильные морозы.

Поэтому, все фундаменты на пучинистых грунтах отличаются своей конструкцией, способом монтажа и выбором строительных материалов. Существует три ключевых конструкции оснований, способных выдержать подвижки глинистых и песчаных почв с высоким уровнем грунтовых вод:

  • Заглубленный фундамент. Это дорогая с технической и монтажной точки зрения конструкция, где монолитная или блочная подошва устанавливается на глубине ниже зоны промерзания почвы на плотные грунты.
  • Мелкозаглубленное основание с увеличенной жесткостью на изгиб. Это специфический вид конструкции, часто применяется в промышленном и административном строительстве. Тут используются конструкции, которые могут независимо принимать неравномерные деформации основания и при этом сохранять целостность здания в целом.
  • Использование столбчатых фундаментов с незаглубленными или мелкозаглубленными ростверками. Практикуются при возведении небольших жилых и хозяйственных сооружений, отличаются практичностью и быстротой сооружения.
  • Теплоизоляционные фундаменты мелкого заложения. Это вариант ростверковых оснований, только вокруг столбов и ростверка сооружается специальная зона утепления, которая нейтрализует воздействие промерзлой почвы на основу.

Ленточный заглубленный фундамент на пучинистых грунтах с заложением на глубину промерзания

Заглубленный фундамент

Такое основание часто практикуют при возведении небольших зданий, ведь имеет сразу ряд ключевых недостатков:

  • Слишком большая боковая поверхность способствует увеличению нагрузки на стены конструкции;
  • Слишком высокая стоимость установки, потому что нужно рыть глубокие траншеи и обезопасить стенки от обвала;
  • Дорогие строительные материалы;
  • Нужно проводить сложные расчеты уравновешивания сил пучения и массы самого здания.

Это материалоемкие и трудоемкие основания, не спосбоные обеспечить оптимальную защиту здания от воздействия почвы.

Но при этом они практикуются в относительно холодных регионах, где граница промерзания расположена высоко, а под ней идет твердый шар породы.

В случае правильного использования технологии, подошва бетонного основания трапециевидной формы устанавливается непосредственно внутри твердой породы, которая уже не подвержена пучению.

Защиту от боковых подвижек устраняют методом углового армирования с использованием промежуточных бетонных балок. Также ленточные заглубленные фундаменты часто используют, когда нужно построить здание с подвальными помещениями.

Свайные и столбчатые основания

Такой фундамент на пучинистых почвах отличается практичностью и надежностью, ведь на него не воздействуют вертикальные подвижки грунта, а боковые устраняются за счет конструкции столбов.

Учитывая, что столбы и сваи уже производятся с учетом гидроизоляционных характеристик, грунтовая вода на них мало воздействует.

Также все они имеют ростверки – это сооружение, которое соединяет все столбы между собой и равномерно распределяет нагрузки на каждую опору отдельно.

В качестве свай используются уже готовые фабричные винтовые сваи, технологии ТИСЭ и буронабивные сваи.

Преимущества свайно-ростверковых оснований

  • Сваи вкручиваются в грунт ниже глубины промерзания почвы до тех пор, пока не упрутся в прочную породу. Поэтому, вертикальные подвижки сведены к минимуму;
  • Форма свай круглая, почва будет «обтекать» их, не нанеся вреда;
  • При монтаже в скважины используются гидроизоляционные материалы (рубероид) и асбестовые трубы, которые предохраняют конструкцию от коррозии;
  • Их можно использовать на строительных площадках со сложным рельефом;
  • На возведение фундамента пойдет минимум строительных материалов и техники.

Недостатки свайно-ростверковых фундаментов на пучинистых грунтах

  • Опорная поверхность сваи не способна выдержать большие нагрузки, поэтому такое основание используют для строительства небольших по массе зданий;
  • Схема фундамента под дом из брусаОграниченная длина свай часто стает препятствием при строительстве на глинистых и песчаных грунтах с глубоким расположением прочных пород;
  • Именно на ростверк идет основная нагрузка от здания, поэтому это конструкция с холодным цоколем. Тут нужно затратить дополнительные средства на утепление пространства под ростверком. Поэтому тут будет удорожание конструкции в целом.

В целом, финансовые и технические расходы на сооружение свайно-ростверковых фундаментов, особенно с монолитными или сборными ростверками, существенно выше, чем на сооружение мелкозаглубленных ленточных конструкций.

Поэтому они и практикуются в небольшом частном строительстве, когда долговечность фундамента не играет большой роли.

Фундаменты повышенной жесткости

Типы фундаментов для пучинистых грунтов

Это специальные конструкции, приспособленные к неравномерным деформациям основания за счет разности степени пучинистости различных участков почвы. Они бывают:

  • Ленточные;
  • Плитные;
  • Столбчатые с ростверком.

Конструктивно, такие основания предусматривают жесткое соединение всех блоков в единое целое, поэтому каждый элемент конструкции передает нагрузку на соседние зоны фундамента и нейтрализует их. При проектировании таких оснований используются совершенно новые расчетные параметры, такие как расчет по деформациям пучения и горизонтальные сдвиги.

Учитывая, что тут возможны и неравномерные деформации, то их значения не должны быть выше, чем предельно допустимые.

Параметры, используемые при проектировании жестких фундаментов:

  • Пучинистые свойства грунта и возникающее в нем давление;
  • Жесткость фундамента и надфундаментных элементов на изгиб;
  • Стойкость к вертикальным и продольным деформациям;
  • Учет активного влияния несущих стен и перекрытий при стабилизации движения фундамента;
  • Расчет жесткости и гибкости несущего каркаса здания (арматурного пояса);
  • Масса будущего здания;
  • Точный учет свойств грунта.

Как показала практика, сложными при возведении жестких фундаментов остаются только расчеты, ведь в результате получатся исходные данные для возведения основания. А возвести его не составит труда, причем это относительно дешевый процесс, сделать который можно и своими руками без подключения мощной строительной техники.

Плитные фундаменты

Плитный фундамент на пучинистых грунтах

Плитные фундаменты – это конструкции, где под зданием установлена монолитная железобетонная плита, установленная непосредственно на грунт.

https://www.youtube.com/watch?v=lgAJHgBSgdA

Это разновидность мелкозаглубленного основания, отличается высокой прочностью, надежностью и массой.

Но на его возведение нужно затратить большое количество бетонного раствора и арматуры, а также использовать дополнительную опалубку.

Через свою массу и большой расход строительных материалов, монолитные плитные конструкции используются при небольшом частном строительстве, особенно при строительстве на слабых почвах. Бывает две разновидности фундаментов-плит:

  • Собственно, плитный фундамент;
  • Мелкозаглубленный ленточный монолитный фундамент с подвесными полами по грунту.

В случае подвесного пола, плита сама не участвует в передаче нагрузки от здания на грунт, а выполняет задание плиты перекрытия подвала или первого этажа. Она рассчитывается на нормативную нагрузку перекрытий, отличается прочностью и дополнительно армируется. Грунт тут используется как временная опалубка при установке плиты перекрытия. После высыхания бетона, грунт убирают.

Что нужно знать при возведении фундаментов на слабых грунтах

Любой фундамент, даже возведенный строго по заданным параметрам, готовому проекту, со временем будет разрушаться, ведь на него воздействуют грунтовые воды и мороз. Поэтому, для дополнительной защиты оснований нужно также использовать гидроизоляцию и теплоизоляцию.

Как правило, теплоизоляцию практикуют, когда возводится свайно-ростверковый фундамент для защиты первого этажа пола от промерзания и с целью снизить потери тепла непосредственно с дома.

Гидроизоляцию нужно делать для любого типа основания, причем в некоторых случаях нужно даже покрывать гидроизоляцией подошву основания между песчано-гравийной подушкой и бетоном. Такие мероприятия удорожают строительство фундамента, но предохраняют его от преждевременного разрушения.

Источник: https://FundamentClub.ru/ustrojstvo/fundamenta-na-puchinistyx-gruntax.html

Устройство фундамента на пучинистых грунтах

Рекомендации по проектированию и устройству свайных фундаментов на пучинистых грунтах

Строительство на пучинистых грунтах всегда требует особого подхода к выбору фундамента. Силы пучения грунта способны разрушительно воздействовать на основание вашего дома, если оно построено неграмотно.

Наша компания, хоть и не занимается строительством фундаментов, но по роду своей деятельности – забивка свай – не раз сталкивалась с фактами, когда неверное устройство фундамента на пучинистых грунтах приводило к необходимости его ремонта или усиления.

Пучение грунта и его виды

Пучение – способность почвы увеличивать свои объемы из-за заледенения находящейся в ней влаги. Чем большим количеством воды пропитан грунт, тем сильнее он расширяется при минусовых температурах.

Изменения объема объясняются разной удельной плотностью двух материалов, которая у воды составляет 1000 кг/м2, а у льда – 910 кг/м2.

Важно: увеличивающий в объеме грунт не может расширяться вниз, поскольку там расположены глубинные, несжимаемые пласты почвы, он поднимается в верх и давит на фундамент, выталкивая его из земли.

Склонность почвы к пучению непосредственно зависит от ее структуры – крупнообломочные, гравелистые и песчаные грунты практически не впитывают воду и не подвергаются пучению, тогда как расширение глины, суглинка, черноземов и супесей, впитывающих воду как губка, максимально. Особенно сильно пучение проявляется после затяжных дождей, длившихся в осенний период. На фактическую величину пучения, помимо типа почвы, влияют два фактора:

  • Уровень глубина грунтовых вод;
  • Уровень промерзания грунта.

Важно: от уровня промерзания зависит, какой по толщине пласт почвы будет расширяться, от глубины грунтовых вод – сила пучения: если УГГВ высокий, то верхние шары почвы будут постоянно влажными, что приведет к увеличению их пучинистости.

Рис.: Виды воздействия пучения на фундамент

Выделяют два разных по прикладному характеру вида пучения:

  • Вертикальное – действует снизу-вверх, выталкивая опорную часть фундамента. Вертикальное пучение проявляется, если подошва основания расположена в пласте промерзающего грунта, если она заглублена ниже уровня промерзания, вертикальные нагрузки на фундамент не действуют;
  • Касательное – выталкивание фундамента происходит в результате трения расширяемой почвы и стенок основания. Такие нагрузки значительно меньше чем вертикальные, однако если здание легкое (каркасный либо деревянный дом) и его вес не может уравновесить выталкивающие силы, проблемы возможны и без активных вертикальных нагрузок.

Важно: деструктивное влияние пучения на фундамент усугубляется тем, что весной, когда содержащийся в почве лед оттаивает, грунт уменьшается в объеме и дом проседает, часто неравномерно, что приводит к  разрушению и деформации ответственных элементов здания. 

В основе надежности фундамента малых и средних зданий в условиях пучинистых грунтов лежит их способность сохранять устойчивость под влиянием касательных сил пучения.

Если крупные массивные здания, построенные с заложением фундамента на глубине ниже сезонного промерзания грунта, противодействуют касательным силам своей массой, то, чтобы эти силы не разрушили здание небольшой величины и массы, применяют следующие типы фундаментов:

применение ленточного фундамента на пучинистых грунтах

В пучинистых грунтах использованию подлежат исключительно фундаментные ленты глубокого заложения монолитного типа.

Сборные конструкции неприменимы ввиду того, что из-за неуравновешенной нагрузки касательные силы пучения могут оторвать верхний пояс фундаментных блоков от нижнего.

Важно: армирование фундамента в данном случае является обязательным – армокаркас обеспечивает пространственную жесткость ленты, что в случае воздействия на фундамент неравномерных деформаций защитит конструкцию от растрескивания.

Рис.: Варианты монтажа ленточного фундамента в пучинистом грунте

При строительстве легких зданий – домов из каркасных панелей либо дерева, низкий вес постройки не сможет уравновесить касательные силы пучения, даже если его опорная часть размещена ниже глубины промерзания почвы. В данном случае необходимо обустраивать ленту с уширенной подошвой, увеличенное сечение которой работает в грунте как анкер, препятствуя выталкиванию фундамента касательными нагрузками. Монолитный плитный фундамент классифицируется как незаглубленный. В условиях пучинистых грунтов он используется в двух случаях:

  • Для возведения тяжелых каменных домов, вес которых дополнительно усиливает устойчивость плиты к изгибам и уравновешивает выталкивающие нагрузки;
  • Для строительства небольших сооружений, обладающих низким весом, с которыми плита работает как “плавающая” конструкция.

Под понятием “плавающая” плита обозначается способность монолита, размещенного на поверхности грунта, опускаться и подниматься вместе с почвой. К такому фундаменту выдвигаются повышенные требования к устойчивости на изгиб (достигается за счет усиленного армирования и увеличения толщины), поскольку из-за неравномерного промерзания грунта (в центре дома почва всегда сохраняет плюсовую температуру) под фундаментом  образуется яма глубиной 10-20 см.

Рис.: Схема промерзания грунта под плитным фундаментом

Важно: на низкоплотных и просадочных грунтах строительство фундаментной плиты должно сопровождаться ее утеплением слоем ЭППС толщиной 10-15 см. и обустройством песчаной подсыпки толщиной 30-50 см. Такое решение обеспечивает равномерность промерзания грунта под периметром фундамент и, как следствие, отсутствие провала по центру плиты.

Противодействовать касательным силам пучения при устройстве ленточного фундамента можно путем проведения ряда мероприятий:

  • строительство не сборного, а монолитного железобетонного фундамента
  • засыпка дна и пазух траншеи под фундамент песком: чем шире слой боковых пазух, тем меньше влияние касательных сил пучения
  • значительное увеличение глубины заложения фундамента с целью увеличить общую массу строения до такой величины, которая будет превосходить силы пучения
  • анкерное устройство фундаментов: расширение нижней части, на которое будут воздействовать реактивные, направленные вниз, силы пучения
  • подсыпка крупного песка для повышения общего уровня площадки: тем самым уменьшается глубина промерзания грунта под зданием
  • устройство дренажных траншей, что особенно актуально при высоком уровне грунтовых вод
  • мероприятия по утеплению фундамента

Материалы для Вас:

  1. Несущая способность свай
  2. Сколько стоит фундамент для дома

На наш взгляд свайный фундамент на пучинистых грунтах – наиболее целесообразный вариант устройства фундамента. Судите сами: перечисленные выше мероприятия, которые не всегда эффективны и весьма дорогостоящие, в случае со свайным фундаментом не нужны.

Общая площадь поверхности свай, на которую будут воздействовать касательные силы пучения, настолько мала, что ими можно пренебречь.

Глубина погружения железобетонных свай варьируется в пределах 5-12 метров (для возведения многоэтажных зданий могут применяться составные конструкции общей длиной до 24 метров), что значительно ниже уровня промерзания грунта в любой точке России.

Рис.: Схема фундамента из ЖБ свай

Фундамент на свайных опорах переносит нагрузку от веса постройки на пласт глубинного несжимаемого грунта. Это позволяет строить здания в условиях высокого уровня грунтовых вод, где из-за низкой плотности пропитанной влагой почвы ленточные фундаменты не обеспечивают требуемой надежности.

Важно: при обустройстве свайно-ростверковых фундаментов на пучинистых грунтах, обвязка свай всегда делается висячей – поднятой над уровнем почвы на 30-40 см. Укладывать ростверк непосредственно на грунт нельзя, поскольку при расширении почвы его может оторвать от свайных опор.

Фундамент на забивных сваях пригоден для строительства в пучинистых грунтах зданий любой этажности и веса – от легких каркасных сооружений до многоэтажных домов. На такой фундамент не работают воздействия вертикального пучения, а касательные силы не оказывают на железобетонные сваи серьезных нагрузок.

Таким образом, при относительной доступности по стоимости, свайный фундамент в условиях пучинистых грунтов гораздо надежнее, чем более дорогостоящие ленточные и плитные фундаменты.

В данной публикации приведена информация о технологии обустройства фундаментов из буронабивных…

Буронабивные сваи имеют цилиндрическую форму, а их каркас стоит из подвергшихся армированию окружностей и продольной арматуры.

СК “Установка Свай” занимается возведением фундаментов на сваях, являющихся одним из наиболее надежных видов оснований глубокого заложения.

Свяжитесь с нами и мы произведём работы

Наша компания в самые короткие сроки осуществит для вас погружение свай – надёжного основания для строительства фундамента на пучинистых грунтах. 

Обращайтесь, наши специалисты ответят на любые вопросы по проведению свайных работ и свайным фундаментам

  1. Наши контактные данные
  2. наших работ

 
Наша компания занимается возведением свайных фундаментов – обращайтесь, поможем!

Источник: http://ustanovkasvai.ru/stati/73-ustrojstvo-fundamenta-na-puchinistykh-gruntakh

Свайный фундамент – панацея для пучинистых грунтов

Рекомендации по проектированию и устройству свайных фундаментов на пучинистых грунтах

Фундамент является конструкцией, которая передает нагрузку и равномерно распределяет давление здания на грунт. От заложенного основания зависит надежность и долговечность конструкции. На пучинистом грунте заложить фундамент гораздо сложнее, так как потребуется свести к минимуму влияние пучения грунта на фундамент.

Особенности пучинистого грунта

Пучинистыми называют грунты, подверженные морозному пучению. Пучение возникает при переходе воды, находящейся в почве, в мерзлое состояние. Так как лед обладает маленькой плотностью и занимает много места в грунте, почва начинает вспучиваться и разрушать фундамент.

Пучинистость грунта определяется исходя из его состава, уровня грунтовых вод и пористости частиц.

Мелкозернистый песок, глина, супеси и суглинки подвержены пучению. В данных грунтах влага быстро накапливается и проникает во все слои почвы, уровень грунтовых вод поднимается, соответственно увеличиваются силы пучения.

Гравий, крупнозернистый песок слабо впитывают воду, поэтому влажным становится только слой, близко залегающий к грунтовой воде.

При промерзании почвы влага старается уйти в нижние слои, так как глина и супеси удерживают влагу  и не дают ей проникнуть ниже, грунт насыщается водой и сильно пучинится.

При строительстве многоэтажного дома на пучинистом грунте фундамент трамбует грунт своим весом и степень пучинистости уменьшается, но стены могут потрескаться. Чтобы избежать данного явления, фундамент дополнительно укрепляют горизонтальным армированием.

При неравномерном вспучивании фундамент за несколько зимних периодов поднимается и опускается. Фундамент перекашивается, и начинают деформироваться стены.

Виды свайных фундаментов

По материалу, из которого изготовлены сваи:

  • Деревянные.
  • Металлические.
  • Бетонные.
  • Железобетонные.

По форме профильного материала:

  • Круглые.
  • Квадратные.
  • Переменного профиля.

Типы свайных фундаментов:

  • Винтовой. Используют металлические сваи с винтовой поверхностью, которая вкручивается в землю.
  • Забивной. Свая помещается в грунт с помощью молота или вдавливателя.
  • Набивной. Сваи изготавливают в пробуренной яме, путем заливки бетонным раствором и установки арматурного каркаса.
  • Оболоченная конструкция. Опора погружается в скважину и заполняется монолитными бетоном.

По характеру работы сваи подразделяются на висячие и опорные.

Столкнувшись с проблемой неустойчивого грунта, частично решить ее, можно с помощью висячей сваи.

Висячие сваи удерживаются на поверхности из-за силы трения своих боковых поверхностей.

Перед установкой висячих свай, проводят тщательные расчеты. На рыхлом и не устойчивом грунте используют длинные сваи. Чем больше нагрузка на фундамент, тем длиннее должна быть опора. Увеличить несущую способность возможно при использовании висячей сваи, расширенной на конце, для лучшего контакта с грунтом.

Свая-стойка включает в себя острие, которое опирается на устойчивые слои грунта, так как длина сваи может быть любой, то осадка и разрушение фундаменту из опорных свай не грозит.

Технология возведения свайного фундамента на пучинистом грунте

На размеченной территории с помощью бура делают скважины нужных размеров по всему периметру. Расположение свай проводят на расстоянии 1,5 -2 метров друг от друга. Винтовые сваи закручивают в почву на глубину ниже промерзания почвы и закрепляют цементным раствором.

Бетонные сваи устанавливаются следующим способом:

  1. В пробуренные скважины монтируют трубы из рубероида, которые обвязаны проволокой в несколько слоев. Полученные заготовки должны возвышаться над земляным основанием на 30 – 40 см.
  2. В трубах размещают 7 металлических прутьев, которые связываются между собой.
  3. В полученные столбы заливают бетонный раствор. Прутья, которые монтировали в рубероидные заготовки, должны быть выше основания на 30 см, чтобы их можно было связать с ростверком.
  4. Когда бетон застыл, проводят деревянную или швеллерную обвязку. Торцы полученных труб скрепляют между собой, чтобы усилить несущие способности фундамента. Деревянная обвязка состоит из крепления брусьев к оголовкам свай, при помощи шурупов и шпилек. Швеллерная обвязка применяется для крепления винтовых свай. Торцы труб сваривают и соединяют между собой.

Так как пучинистые грунты насыщены большим количеством влаги, перед установкой металлических свай проводят антикоррозионную обработку. Сварные швы и стыки защищают специальной пропиткой или материалами проникающего действия.

Свайный фундамент является удачным решением для неустойчивых грунтов. Заложение фундамента не потребует много времени и работ. Низкая себестоимость фундамента сделала его очень популярным для строительства хозяйственных построек.

Сохранить:

Источник: http://fundament-help.ru/grunty/svajnyj-fundament-panaceya-dlya-puchinistyx-gruntov

Фундамент на пучинистом грунте

Рекомендации по проектированию и устройству свайных фундаментов на пучинистых грунтах

Экономически обоснованная конструкция фундамента одного и того же деревянного дома будет значительно отличаться друг от друга в зависимости от разновидности грунтов основания.

Проиллюстрируем это на примерах и рассчитаем фундамент этого же деревянного дома, реконструкция которого описана на нашем сайте, на непучинистом, слабопучинистом и чрезмерно пучинистом грунтах. См.

соответственно страницы данного раздела Правильный фундамент, Расчет основания фундмента и приведенное ниже:

  • Расчет фундамента на песчаной подушке
  • Расчет фундамента на винтовых сваях

Аналогично могут быть расчитаны фундаменты малоэтажных зданий других типов, за исключение плитных. Примеры расчета фундамента с учетом жесткости конструкции здания приведены в действующих в настоящее время ОСН АПК 2.10.01.001-04 “Проектирование мелкозаглубленных фундаментов малоэтажных сельских зданий на пучинистых грунтах”.

Нагрузки на фундамент

Значения основного сочетания нагрузок для расчета основания фундамента реконструируемого деревянного здания согласно 5.2.1 [II] с принятами коэффициентами надежности по нагрузке γf согласно [IX], равна

F=F1-Gf,rec=88,12-16,72=71,49 кН.

Нагрузка на основание от фундамента для расчета оснований и фундаментов на воздействие сил морозного пучения грунтов с принятым коэффициентом надежности по нагрузке γf=0,9, согласно [7.4.2,XV], равна

Fm=F2-0,9×Gf,rec=88,21-0,9×16,72=73,16 кН.

Характеристики грунта основания

Допустим,что по испытаниям образцов грунта основания фундамета установлено, что на глубине 0,2-6,0 м залегает слой глины желто-коричневой, относящейся в соответствии с классификацией [X] к тяжелой (таблица Б.16), мягкопластичной глине (таблица Б.19), имеющий следующие характеристики:

  • плотность грунта ρ= 19,9 кН/м3,
  • плотность сухого грунта ρ= 15,2 кН/м3,
  • природная влажность W=31%,
  • влажность на границе текучести WL=37,
  • влажность на границе раскатывания Wp=16%,
  • число пластичности Ip=21,
  • показатель текучести IL=0,71,

Вычисленный по формуле (А.5, X) коэффициент пористости равен e=0.8. Принятые по таблице А2[II] значения удельного сцепления c=38,5 и коэффициента внутреннего трения φ=13°. Модуль упругости E=13,5 МПа (таблице А3[II]).

В соответствии с классификацией [X] грунт основания относится к тяжелой (таблица Б.16), мягкопластичной глине (таблица Б.19). Расчетный уровень подземной воды на глубине 1,69 м от дневной поверхности.

Для рассматриваемого участка строительства (г. Дмитров) нормативная глубина промерзания равна

dfn = d0√Mt = 0,23•√34,6 = 1,35 м    (5.3 [II])

  • где d0 -величина, принимаемая равной для суглинков и глин 0,23 м;
  • Mt – безразмерный коэффициент, численно равный сумме абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур за год в данном районе, принимаемых по СП 131.13330

Глубина сезонного промерзания грунта

Нормативную глубину сезонного промерзания грунта ddf, м, принимают равной средней из ежегодных максимальных глубин сезонного промерзания грунтов (по данным наблюдений за период не менее 10 лет) на открытой, оголенной от снега горизонтальной площадке при уровне подземных вод, расположенном ниже глубины сезонного промерзания грунтов.(5.5.2 СП 22.13330.2016) Глубина сезонного оттаивания -определяется наибольшим за год расстоянием по вертикали от поверхности грунта (без учета растительного покрова) до кровли многолетнемерзлого грунта. (4.1.1 ГОСТ 26262-2014) Расчетная глубина сезонного промерзания грунта df, м, определяемая по формуле (5.4 [II]) составляет:

df = khdfn = 1•1,35 = 1,35 м.

Для наружных и внутренних фундаментов неотапливаемых зданий kh=1.

Cтепень морозного пучения грунта

Относительная деформации пучения εfh= 0,123, характеризующая степень морозного пучения грунта, определена по рисунку 6.11[II] по рассчитанному параменту Rf = 0,0154 и показателю текучести грунта основания IL=0,71. Параметр Rf вычислен по формуле (6.34 [II]).

Rf = 0,67•1,99•[0,012(0,31-0,1) + 0,31(0,31-0,203)2/0,291•0,16•5,882]=0,0153

При расчете параметра Rf использовались рассчитанные зачения полной влагоемкости грунта Wsat=29,1% и критической влажности Wcr = 20,5% определенной по рис. 6.12, [II].

По параметру Rf = 0,0153 (Рис. 6.11[II]) определяем степень морозного пучения грунта εfh=0,123. Грунт основания фундамента в соответствии с таблицей Б.27 [X] относиться к чрезмерно пучинистым.

Специфические грунты, к которым по СП 22.13330.2016 относятся пучинистые грунты, как оказывающие оказывают решающее влияние на проектные решения фундаментов деревянных домов, имеют III (сложную) категории сложности инженерно-геологических условий в соответствии с таблица А.1 СП 47.13330.

При заложении фундаментов выше расчетной глубины промерзания пучинистых грунтов (малозаглубленные фундаменты), согласно 6.8.10 [ii], необходимо проводить расчет по деформациям морозного пучения грунтов основания с учетом касательных и нормальных сил морозного пучения.

Столбчатый фундамент на песчаной подушке

Предварительно назначаем размеры бетонного столба фундамента: a×b×h=0.25×0.25×0.9 м, площадь основания столба Sст=0,25×0,25=0,0625 м2, глубина заложения d=0,5 м.

Вес столба фундамента из мелкозернистого бетона с объемным весом γ=21,7 кН/м3 равен Gf=0.0625×0.7×21,70=1,22 кН. Определям расчетное значение сопротивления глинистого грунта R, используя табличные (таблица Б.

3 [II], e=0,8, IL=0.71) значения сопротивления R0=229 кПа:

R = R0[1+k1(b-b0)/b0](d+d0)/(2d0)=229кПа×[1+0,125(0,25м-1,0м)/1,0м]×(0,5м+2,0м)/2×2,0м=156,5 кПа      (Б.1, II)

Расчетная нагрузка на основание меньше расчетного сопротивления грунта:

P=[F/11+ Gf)]/Sст=(71,49/11+1,22)/0,0625=123,52 кПа≤156,5 кПа,
следовательно предварительно выбранные размера назначены правильно (здесь 11-число столбов фундампента реконструируемого дома).

Согласно 6.8.10 [II] при заложении фундаментов выше расчетной глубины промерзания пучинистых грунтов (малозаглубленные фундаменты) необходимо проводить расчет по деформациям морозного пучения грунтов основания с учетом касательных и нормальных сил морозного пучения.

Устойчивость фундаментов на действие касательных сил морозного пучения

Устойчивость фундаментов проверяют по формуле:

τfhAfh – F ≤ γcFrf/γn , (7.29, [XV])

  • где τfh – значение расчетной удельной касательной силы пучения, кПа, следует определять опытным путем ;
  • A – площадь боковой поверхности фундамента, находящейся в пределах расчетной глубины сезонного промерзания, м2;
  • F – расчетная нагрузка на фундамент, кН, принимаемая с коэффициентом 0,9 по наиболее невыгодному сочетанию нагрузок и воздействий, включая выдергивающие (ветровые и т.п.).
  • Fr -расчетное значение силы, удерживающей фундамент от выпучивания, кН, принимаемое по указаниям 7.4.4;
  • γc – коэффициент условий работы, принимаемый равным 1,0;
  • γn – коэффициент надежности по назначению сооружения, принимаемый равным 1,1.

Для сооружений II и III уровней ответственности значения τfh допускается принимать по таблице 7.8 [7.4.3,XX] Приведенные в таблице 7.8 значения τfh относятся к поверхности бетонного фундамента. Для фундаментов из других материалов табличные значения τfh должны умножаться на коэффициент γaf, значения которого даны в приложении 3.В:

  • для бетонных поверхностей фундаментов, изготовляемых в металлической опалубке – 1,0;
  • для деревянных поверхностей, не обработанных масляными антисептиками – 1,0;
  • для деревянных поверхностей, обработанных масляными антисептиками – 0,9;
  • для металлических поверхностей из горячекатаного проката – 0,7

Для поверхностей фундаментов, покрытых специальными составами, уменьшающими силы смерзания, а также при применении других противопучинных мероприятий, значение следует принимать на основании опытных данных, полученных в полевых или лабораторных условиях.

Cогласно 2. приложение 3, [ОСН АПК 2.10.01.001-04 ] коэффициент условий работы основания по боковой поверхности фундамента γτ определяется по эмпирической зависимости:

γτ=1- √δ,     (1. приложение 3, [XX])

  1. где δ – ширина, м, пазух траншей (котлованов), заполненных засыпкой из непучинистого материала.

Проверяем устойчивость фундамента на воздействие касательных сил морозного пучения грунта

γтτfhAfh-F=(1- √0)×123,0×0,3 – 73,16/11+0,9×1,22≤0=29,160≤0 (7.29, [XV])

при этом Afh=Sст×d=0,0625×0,5=0,3 м2.
Условие (7.29, [XV]) не выполняется!

Рассмотрим возможность снижения величины касательных сил устройством врезаемой подушки.

Песчаная подушка

Допустим, что столбчатый фундамента устраивается на врезаемой в грунт основания подушке из песка средней крупности, который предполается уплотнить до состояния средней плотности e=0,6 и достижения плотности сухого грунта ρd=1,6 г/см3. Плотность частиц грунта ρs=2,65г/см3. Расчетное сопротивление подушки Rп=0,25 МПа, E=30 МПа. (Таблица 11.18[XXI])

Так как мягкопластичная глина, в которую взрезается песчаная подушка подушка, находится в водонасыщенном состоянии (Sr=1.05) состоянии, то и песок подушки постепенно станет водонасыщенным, при этом влажность песка станет равной

Wsat=eρw/ρw=0,65×1,0/2,65=0,245,    (таблица 8 [ХVI])

плотность песка составит

ρ=ρd/(1+W)=1,6×(1+0,245)=1,99г/см3,   (А.8)

объемный вес –

γ=ρg=1,99т/м3×9,81м/сек2=19,54 кН/м3   (см. примечание 5.3.16 [II])

Проверяем возможность опирания фундамента на песчаную подушку по условию

P≤Rп=123,52≤250 кПа,

Производим расчет устойчивости фундамента при засыпке пазух котлована шириной δ=0,65 м песком средней крупности:

γтτfhAfh-F=(1- √0,65)×123,0×0,3-73,16/11+0,9×1,22≤0=-0,6≤0 (7.29, [XV])

Условие (7.29, [XV]) выполняется.

Расчет деформаций морозного пучения основания

Расчет выполняем в соответствии с ВСН 29-85 в следующей последовательности. Определем величину hf подъема ненагруженной поверхности глинистого грунта:

hf = εfh×df=0,123×135 см = 16,6 см.     (3. Приложение 3, [XX])

Величину подъема ненагруженного основания hfi при пучении грунта под подошвой фундамента после устройства песчанной подушки определяем по формуле строки 3 Приложения 4 Таблицы 1 (ТСН 50-303-99 (ТСН МФ-97 МО)) при глубине заложения фундамента основания d = 50 см и толщине подушки hп= 65 см

hfi = hf(1-(d+hп)/df)3/2=16,6×(1-(50+65)/135)3/2=0,947 см

В текстах ОСН АПК 2.10.01.001-04, отсутствует таблица, содержащая формулы для расчета подъема ненагруженного основания, на которую дана ссыла в 4. Приложения 3 ОСН АПК 2.10.01.001-04, мы использовали для расчета Таблицу 1 Приложения 4 (ТСН 50-303-99 (ТСН МФ-97 МО)).Отметим, что та же самая формула (4.10 Таблица 4) опубликована в Рекомендациях НИИОПС.

Величины подъема Su и относительной деформации ΔS/Lu ненагруженного основания меньше предельные допустимых (таблица 3 [XX],):

  • Su=0,925≤Su,max,=5 см
  • ΔS/Lu=0,947/154=0,0053≤Su,max= 0,006

Здесь 154 см – наименьшее расстояние мехду осями столбов фундамента.

Проверка прочности подстилающего слоя

Согласно 5.6.25 [II] при наличии в пределах сжимаемой толщи основания на глубине z от подошвы фундамента слоя грунта меньшей прочности, чем прочность грунта вышележащих слоев, размеры фундамента должны назначаться такими, чтобы для суммарного напряжения σz обеспечивалось условие

σz=(σzp-σzγ)+σzg≤Rz    (5.9 [II])

Источник: http://reconstruction.a1systems.su/fundament-na-puchinistom-grunte.html

Поделиться:
Нет комментариев

    Добавить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.