Мелкозаглубленный ленточный фундамент (МЗЛФ) на пучинистых грунтах (глина)

Даем определение: что это такое?

Это железобетонный замкнутый контур, который обустраивается под несущей конструкцией здания для равномерного распределения нагрузки по всему периметру. Бывает монолитным и сборным. Его глубина котлована составляет не более двух метров.

Основание такого типа имеет следующие преимущества:

• сравнительно низкую стоимость;
• простую технологию монтажа;
• пригодность использования на большинстве видов почв;
• долговечность;
• экономичный расход материалов;
• устойчивость к деформациям грунта.

Но имеет и недостатки. Основание разрушается при сильном пучении грунта, близком расположении подземных вод. Также он требует дополнительного армирования для увеличения прочности всей конструкции.

Выбор фундамента для строительства на пучинистых грунтах

Если вы начнете изучать вопрос более глубоко, то обратите внимание, что большинство застройщиков советует заглублять подошву основания ниже уровня промерзания грунта. Об этом же твердят нормы по проектированию. Но обращаем ваше внимание на то, что заглубление фундаментов ниже ГПГ хоть и избавляет от действующих вертикально сил пучения грунта, но ввиду значительной боковой поверхности на фундамент действуют еще и касательные силы. А их величина может быть такой, что ее достаточно, как для подъема подземной конструкции, так и ее смещения по горизонтали.

В таких случаях делают либо фундамент на насыпном грунте (непучинистом), либо обмазывают боковую поверхность основы материалами, уменьшающими сцепление с почвой. Но чаще всего строят такие дома, нагрузка от которых будет уравновешивать воздействие грунта.

Несколько слов про ГПГ и УГВ

Два взаимосвязанных параметра участка: уровень грунтовых вод (УГВ) и глубина промерзания грунта (ГПГ) – оказывают существенное влияние на поведение грунта в переходный период «осень-зима», «зима-весна». Дело в том, что пучение грунта происходит на всю ГПГ при условии, что почва будет увлажненной. А последнее зависит от УГВ и характера грунта.

Одна из самых непростых ситуаций – когда приходится строить фундамент на плывуне. Здесь не обойтись не только без тщательной геологоразведки, но и последующих мероприятий по утеплению фундамента и дренированию участка. Еще одна особенность пучинистого грунта – он промерзает и оттаивает неравномерно. Например, грунт с северной стороны дома замерзнет быстрее, чем с южной. А по весне наоборот: южная сторона будет оттаивать быстрее, нежели северная. Отсюда возникают неравномерные деформации со стороны основания и, как следствие, нарушение целостности подземной конструкции.

Вот почему большинство строителей сходится во мнении, что фундамент должен быть жестким, способным эффективно перераспределять местные нагрузки. А это значит, что без серьезного армирования фундамента просто не обойтись!

Устройство фундамента на пучинистых грунтах

Учитывая вышесказанное, несложно предположить, что строительство легкой постройки из бруса, каркасного дома и т.д. на основе заглубленного фундамента не всегда дает нужный результат. Средств на возведение такого фундамента будет потрачено много, а последствия будут все те же – дом будет подвластен силам пучения. В то же время, если вы решили строить тяжелый кирпичный дом, то заглубленные ниже ГПГ фундаменты, например, ленточные (о них читать здесь), будут вполне уместны. Разберем некоторые случаи и попробуем определить, какие фундаменты можно строить в таких ситуациях:

• легкий дом из бруса (деревянная постройка). Подойдут любые мелкозаглубленные фундаменты. Можно построить дом на армированной плите, можно сделать выбор в пользу менее дорогостоящего варианта – мелкозаглубленного ленточного фундамента. В таком случае очень важно создать жесткую конструкцию, способную воспринимать локальные деформации и равномерно перераспределять их на постройку;
• дом тяжелый, из пенобетона, кирпича и т.д. (в несколько этажей). В таких случаях идея использования заглубленных фундаментов выглядит вполне целесообразной. Все зависит от уровня грунтовых вод: если он низкий, то можно строить любой, заглубленный ниже ГПГ тип фундамента, например, ленточный, плитный, свайный. Если УГВ высокий, а дренаж фундамента не позволяет осуществить водопонижение, то делают малозаглубленный фундамент, как правило, заливают железобетонную плиту

Еще несколько вариантов решения проблемы

Нельзя забывать о том, что пучинистый грунт при желании можно заменить грунтом с лучшими характеристиками. Также необходимо понимать, что иногда проще создать условия, при которых пучинистый грунт перестанет проявлять свои негативные свойства. Это достигается путем уменьшения ГПГ (слой утеплителя по периметру дома), а также организации дренажной системы. Давать какие-то конкретные советы в рамках данной статьи бесполезно, ведь условия строительства на каждом отдельном участке могут серьезно отличаться.

(Пока оценок нет)

КАКИЕ ВАРИАНТЫ МОЖНО ИСПОЛЬЗОВАТЬ

МЗЛФ может быть выполнен как монолитная ж/б конструкция и как сборная из ж/б блоков. На пучинистых и сильнопучинистых грунтах фундамент стоит делать в виде жёсткой монолитной ж/б рамы с поперечными перевязками, уложенной на утрамбованную подушку из непучинистого грунта (крупного песка). На среднепучинистых грунтах допустимо устройство фундамента из связанных выпусками арматуры фундаментных блоков при условии их цепной кладки, устройства поверх монолитного железобетонного армпояса и устройства непучинистой подушки. И только на непучинистых грунтах допустимо укладывать блоки без связи между собой.

На практике при отсутствии инженерно-геологического обследования грунта всегда следует выбирать монолитную железобетонную конструкцию фундамента как самую прочную.

В чем опасность

Пучением почвы называют явление природы, которое может наблюдаться при совпадении пары факторов:

• наличия воды;
• понижения температурного режима ниже 0 градусов.

Вода является необычным веществом. Только она способна в момент замерзания расширяться, от чего почва увеличивает свои объемы. Одновременно с этим возникает напряжение, стремящееся вытолкнуть фундаментное основание из земли.

Деформирования равномерного характера особой опасности для здания не представляют, но при пучении они проходят неравномерно. В середине объекта температура почвенного покрова выше, воздействие пучения не такое сильное. Ближе к краям это явление усиливается, так как прогрев от помещений понижается. Стены наружного типа поднимаются больше по сравнению с внутренними, что становится причиной образования в стенах и фундаментной основе трещин.

Виды фундаментов на пучинистых грунтах

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:

• Ленточный фундамент с заложением ниже глубины промерзания. В таком случае на подошву силы пучения действовать не будут, а для нейтрализации касательных сил трения, воздействующих на боковую поверхность фундамента, проводят ряд мероприятий, о которых – ниже.
• Мелкозаглубленный ленточный фундамент или монолитная плита – так называемые, плавающие фундаменты.
• Столбчатый фундамент.
• Свайный фундамент.

Расчёт ленточного фундамента малого заглубления

Грамотный расчет параметров бетонного базиса является гарантией надежности всей конструкции. При математических вычислениях учитывают нагрузку, которую оказывает само здание, а также сопротивление грунтовых масс. Помимо этого при расчетах учитывают перепады высот на участке размещения здания, уровень грунтовых вод.

При частном строительстве расчеты для мелкозаглубленного ленточного фундамента проводят, пользуясь стандартными таблицами, в которых ширина подошвы, толщина подушки, варианты конструкции и армирования определяются, исходя из типа грунта.

Весовую нагрузку вполне реально рассчитать самостоятельно. Для этого пользуются строительными онлайн-калькуляторами или готовыми формулами. Этот показатель получают путем сложения постоянной и переменной величин. К последней относится ветровая и снеговая нагрузка, масса используемого оборудования и мебели. При вычислении постоянной составляющей учитывают высоту строения, материалы, конструктивные особенности.

С расчетом сопротивления грунта все гораздо сложнее. Точно определить этот показатель могут лишь специалисты профильных организаций, занимающихся геолого-геодезическими изысканиями и проектированием.

Отличие мелкозаглубленного фундамента от традиционного заглубленного

Главное отличие заглубленного от мелкозаглубленного фундамента заключается в том, что в первом случае необходимо рыть котлован или траншею глубиной, которая превышает уровень промерзания грунта. И в случае если фундамент будет возводиться в районах с суровыми зимами, этот уровень может превышать 1,5 м, что говорит о необходимости применять тяжелую технику. Что касаемо мелкозаглубленного фундамента, то его конструкция ничем не отличается от заглубленного, только глубина его обычно не превышает 0,5 м.

Область применения МЗЛФ

Мелкозаглубленный ленточный фундамент используется для небольших зданий без подвала. Такой вариант позволит снизить финансовые и трудовые затраты на возведение ленты под дом за счет уменьшение объема бетона и количества арматуры. При этом прочностные характеристики грунтов должны быть достаточными, чтобы выдержать здание. Предварительно требуется выполнить расчет.

Схема устройства МЗЛФ.

Такой тип фундамента также используют при залегании воды в грунте на расстоянии 1,5 м и более. В этом случае применить ленту глубокого заложения без затратных мероприятий по водопонижению невозможно.

МЗЛФ чаще всего устраивается под здания из относительно легких материалов:

• древесина;
• деревянные панели (каркасные дома);
• легкие бетоны (пенобетон, газобетон и т.д.).

Глубина залегания ленты может быть разной. Чаще всего она назначается в переделах 70 — 100 см. Точная величина зависит от прочностных характеристик грунта, этажности здания и используемых для строительства материалов. При этом расположение уровня грунтовой влаги должно быть на 50 см ниже отметки подошвы фундамента. В противном случае есть вероятность повреждения конструкций.

Какова цена монолитного МЗЛФ для дома?

Застройщики, предпочитающие доверять специалистам, уделяют особое внимание расценкам на проведение фундаментных работ. Здесь важно учитывать, что уважающая себя строительная фирма не будет оглашать стоимость своих услуг по телефону только исходя из заявленных вами размеров дома. Смету заказа специалист составит после изучения участка и проекта. Обычно расходы на закладку основания включают несколько статей:

• Стоимость материалов.
• Подготовка и планировка участка.
• Земляные работы по рытью канавы.
• Установка опалубки и изготовление армирующего каркаса.
• Заливка бетонного раствора.

Средняя стоимость ленточного основания мелкого заглубления составляет от 2 600 до 3 000 рублей за погонный метр. Это несколько дороже, чем свайный фундамент, но несмотря на это большинство выбирает ленту. Чтобы быстро определиться в ценах в зависимости от периметра постройки без учета простенков достаточно воспользоваться таблицей.

Приведенные цифры довольно приблизительны, потому что в окончательных расчетах учитываются ширина и высота ленты. Большинство строительных компаний включают в смету все расходы по доставке материалов на участок.

Особенности производимых работ

Мелкозаглубленный ленточный фундамент опирается на слои грунта, способные замерзать в зимнее время.

Это создает опасность возникновения нагрузок пучения, способных деформировать опорную конструкцию, или даже разрушить ее.

Под домом находится участок прогретого грунта, что позволяет снизить интенсивность нагрузок пучения. Для получения большей эффективности утепления ленты используется утепление отмостки.

Под нее укладывают слой теплоизолятора с участком уклона к дренажным трубам, расположенным по периметру дома на определенной глубине.

Отмостка заливается поверх теплоизолятора, что образует защитный экран, отсекающий холод и влагу от боковых стен ленты.

В результате температура прилегающих к фундаменту слоев грунта увеличивается, а нагрузки пучения значительно уменьшаются.

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 бруса

  Ограниченная 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.

Завершающие этапы работы

После застывания на поверхность ленты устанавливаются гидроизоляция и утеплитель. Верхняя плоскость изолируется тем же способом,что и нижняя — двойным слоем рубероида, скрепленных битумной мастикой.

Боковые поверхности покрывают одним из нескольких типов гидроизоляции — пропиткой, битумной мастикой или оклеечными материалами.

Монтаж теплоизолятора производится с внутренней и внешней стороны ленты.

Используются влагонепроницаемые виды утеплителей:

• Пеноплекс.
• Пенопласт.
• Жидкий пенополистирол.
• Вспененный полиэтилен и т.п.

Установка изоляции должна быть сплошной, без щелей и промежутков. После выполнения этих операций производится засыпка пазух (оптимально — гравелистым песком), затем с внешней стороны заливается отмостка.

Расчет для мелкозаглубленного фундамента.

Следует привести пример расчета мелкозаглубленных фундаментов на пучинистых грунтах. Например, строится одноэтажный дом с такими размерами:

• высота – 4 метра;
• ширина – 5 метров;
• длина – 10 метров.

Конструкция включает две несущие внутренние стены с высотой каждой в 4 м и длиной в 3 м. Пол не опирается на фундамент, заливается бетоном. Основание будет иметь форму ленты с шириной подошвы в 40 см и глубиной в 70 см. Выполнен фундамент из армированного бетона, для чего применяется арматура с диаметром в 12 мм. Каркас будет иметь два пояса, каждый из которых состоит и пяти прутьев, перемычек с длиной в 25 см. Такие перемычки ставятся с шагом в 50 см.

Чтобы узнать массу, которую будет иметь ленточный фундамент, необходимо определить такие значения:

Схема мелкозаглубленного ленточного фундамента на пучинистых грунтах.

Схема мелкозаглубленного фундамента с гидроизоляцией на печанной подушке.

• геометрические размеры конструкции;
• плотность используемого строительного материала.

Геометрические размеры узнать довольно просто. Так, длина фундамента равна периметру будущего здания, то есть надо просто вычислить сумму его сторон:

Ленточный фундамент будет заливаться не только под наружными фасадными стенами, но и под внутренними несущими, поэтому учитывают их тоже.

Теперь можно найти объем исходя из того, что высота ленты равна 70 см, а ширина – 40:

V=36×0,4-0,7=10,08 метра кубического.

Но это общий объем, из которого необходимо вычесть арматуру, чтобы узнать количество бетона. Зная, что ленточный фундамент имеет два пояса по пять прутков с перевязкой, считают длину для каждого:

Длина всех поясов будет равна:

Каждый пояс имеет по пять прутьев, значит, общая их длина составляет: 62×5=310 м.

Теперь определяют длину необходимых перемычек для армирования:

Схема армирования мелкозаглубленного фундамента.

Для одного верхнего пояса количество перемычек составляет:

Так как длина одной перемычки составляет 0,25 метра, то общая длина составляет:

Для всех горизонтальных перемычек для каркаса длина составляет:

Для вертикальных перемычек учитывают, что с одной стороны их идет 68 штук и с другой столько же. То есть получается 136 штук с длиной одной в 40 см. Общая их длина составляет:

Теперь вычисляют общую длину арматуры, которую требует мелкозаглубленный фундамент:

Чтобы узнать площадь сечения для арматуры, используют формулу площади круга:

Схема приготовления раствора бетона для фундамента.

3,14×0,000036=0,00011 кв. метра.

Для получения объема используют формулу:

0,00011×388,4=0,04 куб. метра.

Теперь получают объем только для арматуры:

10,08-0,04-0,04=10 куб. метров.

Значение 0,04 берется из расчета, что мелкозаглубленный фундамент будет армироваться и по углам.

При помощи такого не слишком сложного расчета определяют, что ленточный фундамент на пучинистых грунтах требует:

• 10 куб. метров цемента (при плотности 2500 кг на кубометр);
• 0,08 куб. метра металлической арматуры (при плотности 7800 кг на кубометр).

То есть общая масса всего основания, которое возводится на пучинистых грунтах в виде ленточного фундамента, будет составлять:

То есть ленточный фундамент имеет массу в 25624 кг.

Строительство дома на пучинистых грунтах не является самым оптимальным вариантом. Но если другого выхода нет, то необходимо тщательно рассчитать будущее основание, чтобы после его сооружения конструкция не выталкивалась из почвы по время зимнего пучения. Сделать это не так сложно, но необходимо проявлять внимательность, чтобы при эксплуатации не произошли деформации фундамента, а значит, и самого дома.

Какими способами можно обустроить фундамент на пучинистой почве.

Обустройство мелкозаглубленного ленточного фундамента на пучинистых грунтах. Обустройство фундаментного основания на подвижных типах грунта является нежелательным вариантом. Это связано с тем, что бывает достаточно большая сила пучения, способная поднимать целые постройки. Всё же, фундамент можно организовать и на такой почве, правда стоит серьёзно отнестись к выбору его разновидности. Кроме того, следует прибегнуть к некоторым технологиям, способным снизить данное явление.

Самым надёжным вариантом станет замещение подвижной почвы песком. Делается это вплоть до точки промерзания. Этот вариант хоть и наиболее эффективный, но и стоимость его слишком высока, поэтому его использования во многих случаях нецелесообразно. Существует также и другой способ, который предусматривает применение такого типа фундамента, который будет залегать на достаточную глубину, чтобы достигать точки промерзания. Имеется в виду столбчатый и свайный фундамент на пучинистых грунтах. На такие основания пучение воздействовать не сможет, но и здесь есть существенный недостаток. Он заключается в том, что во многих случаях такие фундаменты влекут за собой немалые затраты.

Но можно прибегнуть и к третьему варианту, который состоит в использовании фундамента мелкого заглубления. Его использование позволяет обеспечить надёжную устойчивость постройки. Такой тип фундамента способен эффективно противостоять движению грунта. Благодаря прекрасным прочностным характеристикам он не склонен к каким-либо усадкам. В большинстве случаев роль такого основания играет мелкозаглубленный ленточный фундамент. Его изготавливают из монолитных ж/б конструкций.

Устройство мелкозаглубленного фундамента на пучинистых грунтах.

Такое фундаментное основание устанавливают на песчаную подушку, покрываемую гидроизоляционным слоем. Что касается стенок траншеи, то они могут быть надёжно защищены с использованием специализированных материалов. В бетонную смесь в процессе её замешивания специалистами рекомендуется добавлять гидрофобный состав, способный улучшать устойчивость конструкции. После завершения возведения основания следует позаботиться о создании системы водоотведения. Не забываем также об армировании при обустройстве фундамента.

Особенности и разновидности

Как мелкозаглублённый, так и незаглублённый фундамент могут возводиться из следующих материалов:

• бутобетон, железобетон;
• кирпич;
• блоки;
• природный камень;
• дерево;
• асбестовые трубы.

Очень важно правильно определить глубину заложения фундамента. Она зависит от его конструкции, используемого материала, технологических параметров строения, геологических особенностей местности.

По глубине заложения все столбчатые основания делятся на три вида:

• Заглублённые. Низ конструкции находится ниже точки промерзания почвы.
• Мелкозаглублённые (погружены в грунт на 0,4-0,7 м от поверхности земли);
• Незаглублённые основания. В них отсутствует заглублённая часть строения. Обычно в месте монтажа плодородный слой почвы снимается. Затем производится засыпка из нерудного материала.

Совет: на песчаном грунте с УГВ ниже 1 м можно выполнить столбчатый фундамент с плитной конструкцией. Такое основание может выдержать вес кирпичного дома.

Обычно шаг столбиков равен 150-250 см. Для повышения прочности конструкции основания все столбы связываются в единую конструкцию при помощи балки, называемой ростверк. Высота опор от поверхности земли зависит от конструкции здания, используемого ростверка, и может быть разной.