ГРУНТЫ

При проектировании фундамента застройщик непременно сталкивается с решением двух задач:

1. выбор типа фундамента и определение его параметров (глубина заложения, размер основания-подошвы);
2. подбор и расчет сечений конструктивных элементов фундамента.

Для решения первой задачи необходимо знать особенности различных типов грунта, а также необходимо учитывать влияние разнообразных климатических и геологических условий на разные виды фундаментов. Для решения этой задачи необходимо заказать и провести инженерно-геологические изыскания. Решение второй задачи связано с определением напряжений в конструкции и в оценке деформаций этих напряжений.

Основная задача инженерно-геологических изысканий – это оценка несущей способности грунта, степени его пучинистости и определение уровня грунтовых вод.
Важно учитывать, что даже на небольшой строительной площадке залегание пластов грунта может быть неравномерным. Плывун или насыпной грунт, выходы скального грунта или остатки старого фундамента могут иметь неравномерный аномальный характер. Так, например, если при рытье колодца на глубине 2,5 попался плывун, то шурфы на исследование грунта обязательно следует выполнить на самой строительной площадке. Наличие прослойки плывуна определяет выбор типа фундамента.

Скалистые грунты – это массивные горные породы с жесткими связями между частицами грунта, залегающие в виде сплошного или трещиноватого массива. Скалистые грунты имеют значительную прочность на сжатие и не промерзают. На таких грунтах фундамент можно закладывать на поверхности.

Крупнообломочные (хрящевые) грунты состоят из обломков камней, валунов, крупных фракций щебня и гравия в соотношении более 50%, не сцементированных между собой. Практически не сжимаются и являются надежными основаниями. При наличии в крупно-обломочном грунте более 40% песчаного заполнителя или более 30% пылевато-глинистого заполнителя от общей массы сухого грунта в наименовании грунта учитывается только мелкая составляющая грунта, т.к. именно она будет определять несущую способность грунта. Такой грунт будет пучистым, если мелкая составляющая – глина или мелкий пылеватый песок.

Песчаные грунты – это сыпучая смесь зерен кварца и других минералов (образовавшихся в результате выветривания горных пород), содержащая глины менее 3%. Чем крупнее фракции песка, тем большую нагрузку он может воспринимать. Гравелистые (преобладают частицы размером 0,25-5 мм), крупные (преобладают частицы размером 0,25-2 мм) и средней крупности (преобладают частиц размером 0,1-1 мм) пески значительно уплотняются под нагрузкой, незначительно промерзают. Таким образом можно закладывать ленточный фундамент на глубину 0,4...0,7 м или столбчато-ленточный.

Песок мелкий и пылеватый имеет невысокую прочность, хорошо задерживает влагу, основание из такого песка может испытывать просадку, продолжающуюся многие годы. При таком высоком уровне вод фундамент закладывают на глубину промерзания.

Глинистые грунты состоят из очень мелких частиц – менее 0,005 мм, имеющих обычно чешуйчатую форму. В отличие от песчаных грунтов, глины имеют большую поверхность частиц, вбирающих влагу.

Глинистые грунты способны сжиматься, размываться, а замерзая – вспучиваться, увеличиваясь в объеме. Степень пучения сильно зависит от влажности грунта, а следовательно, от степени её пористости. Толщина слоя неуплотненной влажной глины при промерзании может увеличиваться на 10-15%. Уплотненная глина – слабопучистая.

В зависимости от содержания песка глинистые грунты делятся на глину, суглинок и супесь.

ГЛИНА: при растирании на ладони не чувствуются песчаные частицы; при раскатывании дает прочный длинный шнур диаметром менее 1 мм.; легко скатывается в шарики; при сдавливании в лепешку края не трескаются.

СУГЛИНОК: при растирании на ладони чувствуются песчаные частицы; может скатываться в шнур диаметром более 1 мм; скатывается в шарики, которые при сдавливании в лепешку трескаются по краям.

СУПЕСЬ: при растирании на ладони преобладают песчаные и пылеватые частицы; трудно скатывается или не скатывается в шнур.

Для определения процентного состава глины и песка в грунте, необходимо его образец поместить в банку с водой и тщательно взболтать до той степени, когда все частицы глины окажутся во взвешенном состоянии. После остоя взвеси в течение некоторого времени можно наблюдать ее расслоение. Песок окажется внизу, а частицы глины осядут сверху. Процентное соотношение между песком и глиной несложно оценить замером толщины слоев простой линейкой.

Наносные и осадочные грунты образовались там, где в далеком прошлом были реки, озера или моря. Этот тип грунтов, кроме грунтов лёссовых (илистых), может быть использован в качестве основания.

Илистые грунты возникли как осадок микробиологических процессов и иных наслоений, очень непредсказуемы, и их использование в качестве оснований под фундамент требует специального рассмотрения из-за невысокой прочности.

Просадочные грунты под действием внешних нагрузок или собственного веса дают значительную осадку (просадку). Этим свойством обладают лёссы и лёссовидные грунты, т.к. содержат более 50% пылевидных частиц и незначительное количество глинистых и известковых частиц. На лёсс категорически нельзя ставить фундамент, т.к. при попадании влаги он размокает и превращается в жижу, полностью теряя прочность.

Набухающие грунты (пористая глина) впитывает в себя влагу и разбухают, а при замерзании еще более увеличиваются в объеме, а при снижении влажности их объем уменьшается. Например, поверхности пустыни, изрезанные трещинами. Фундаменты на таких грунтах выполняются с определенными конструктивными особенностями.

Торфянистые грунты и пылеватые пески во влажном состоянии превращаются в плывун. Для создания основания под фундамент используют различные приемы. Например, грунт вынимают на глубину пористого слоя и закладывают дренирующие подушки из крупного песка, гравия высотой 0,5-1 м, а на них уже опирают фундамент. Иногда применяют сваи, погружая их в твердый подстилающий слой грунта. Есть и другие методы создания основания на подобных грунтах.

Насыпные грунты возникают в результате перемещения почвы или на месте бывших построек. Слежавшиеся в течение более трех лет грунты, особенно пески, перемешанные со щебнем, гравием и другими включениями (кроме древесных отходов и бытового мусора) могут служит основанием под фундамент без специальной подготовки. Грунты, насыпанные менее чем 3 года назад, следует пролить водой, уплотнить, втрамбовывая в них камень или щебень. Насыпные грунты из-за наличия различных органических и неорганических материалов (мусора) имеют большую степень неоднородности, поэтому это существенно усложняет их использование в качестве основания, что необходимо учитывать при подготовке основания и при выборе конструкции фундамента.

Вечномерзлые грунты занимают большие площади северных территорий России. Вечномерзлые грунты характеризуются наличием в порах воды, которая находится в замерзшем состоянии. Прогрев почвы вызывает его оттаивание, приводящее к разупрочнению и осадке грунта. Фундамент на таком грунте сооружают, как на лёссовых и торфяных грунтах, например, в виде набивных свай, с защитой грунта от его перегрева и оттаивания. Такие сваи, вмороженные в грунт, способны выдерживать значительные нагрузки.

Засоленные грунты включают солевые фракции. При длительной фильтрации воды в результате выщелачивания солевые фракции уходят, уменьшая объем грунта и вызывая его просадку. Кроме того, возникшая химическая агрессивная среда может оказать вредное влияние на подземные конструкции, сооружения, вызвать химическое разрушение бетонных конструкций.