Типи грунтів, інженерне рішення
Безпосередньо практичну діяльність по закладці фундаменту завжди починають з інженерно-геологічних вишукувань. Визначаючи всі існуючі параметри, в першу
Шар грунту, який прийме на себе вагу фундаменту і інших конструктивних елементів, називається підставою фундаменту. Причому воно може бути однорідним (якщо складається з одного типу грунту) або неоднорідним (шаруватим, що включає кілька типів грунту). Якщо для підстави використаний місцевий грунт, то його називають природним; якщо перед закладкою фундаменту грунт ущільнюють, підстава вважають штучним.
Абсолютно непучинистих грунтів не буває. Взимку фундамент злегка піднімається разом з будинком, а з настанням весни опускається, навіть на соту частку міліметра (якщо такі деформації непомітні і ніяк не впливають на фундамент, грунт вважають непучиністим). Важливо, щоб по всій площі основи спучування було рівномірним.
Класифікацію грунтів для будівництва приймають по ГОСТу 25100-95. З цього стандарту розрізняють 2 основні класи: грунти з міцними зв'язками і без них. Кожен клас ділять на групи і підгрупи за умовами походження; на типи - по мінеральному і гранулометричному складу, ступеня пластичності і неоднорідності; на види - за щільністю і структурою і на різновиди - за хімічними та фізичними властивостями.
Грунти під основу розрізняють також по сдимистості. Це властивість визначає, наскільки і яким чином при зміні температур грунт деформується в результаті промерзання.
Спучування буде мінімальним і більш рівномірним за таких умов:
- Грунт сухий (вологий грунт більше схильний до спучування, тому що міститься в ньому волога розширюється при замерзанні);
- Тип грунту ближче до скельного. Скельний грунт практично не змінює своєї структури при замерзанні. Піщаний грунт спучується менше, ніж глинистий. На ці відмінності знову ж впливає структура грунту;
- Грунт має однорідну структуру. Так, якщо в піщаному грунті є глинисті включення, сезонне спучування буде нерівномірним і негативно позначиться на фундаменті (конструкції можуть руйнуватися і деформуватися).
Якщо в місці пристрою фундаменту весь грунт пучиністий, не можна обійтися без спеціальної підготовки підстави, про що докладніше йтиметься в наступному пункті цього розділу.
Отже, існують кілька типів грунтів за механічним складом, але всі вони об'єднані в 2 великі групи - скельні і нескельних породи. Скельні грунти являють собою породи осадового, вулканічного походження, що мають жорстке зчеплення між частинками (суцільний камінь або з тріщинами). Цей тип має велику міцність. Нескельні породи відрізняються меншою міцністю і включають піщані, глинисті і великі уламкові грунти.
При розпізнаванні виду скельного або грубообломочного грунту (щебінь, галька і т.д.) проблем, як правило, не виникає, оскільки всі ці види мають явно виражені візуальні відмінності. Складніше йде справа з відмінностями між типами нескельних грунтів.
Щоб визначити тип нескельних ґрунтах за механічним складом, потрібно взяти в долоні грудку злегка зволоженого грунту, розкачати його в джгут діаметром 1 см і спробувати згорнути в кільце. Після чого спробувати скачати кулю, стиснути його, а потім розтерти грудку грунту. Судячи з результатів, можна визначити тип підстави:
- скачати грудку грунту в джгут не вийшло; після стиснення він легко розсипається; грунт легкий, пухкий, добре пропускає воду - це піщаний грунт;
- при розкачування вийшло щось на кшталт джгута, грунт скочується погано; при спробі стиснути або скачати в кулю легко розсипається, а в сухому стані кришиться - це супісок;
- при розкачування джгут ламається, кільце не утворюється або ламається; стисле в жмені грудку грунту зберігає форму, але легко рихлити і розпадається, особливо в сухому стані - легкий суглинок;
- джгут при розкачування виходить, але кільце згортається з тріщинами; стисле в жмені грунт зберігає форму, але може бути розсипаний без особливих фізичних зусиль; скачаний з грунту куля при стисненні утворює коржик з тріщинами по краях - важкий суглинок;
- джгут і кільце виходять ідеально, без тріщин; шматок ґрунту, стиснений в долоні, ущільнюється і не повертається у вихідну форму; скачаний куля здавлюється в коржик без утворення тріщин; грунт важкий, клейкий - глина;
- грунт чорно-бурого кольору з губчастої волокнистої структурою, не скачується в джгут, а після стискання в долоні швидко відновлює свою форму; можна вичавити воду - торф.
Щоб визначити різновид піщаного ґрунту, слід розтерти щіпку піску між пальцями. Якщо відчуття таке, ніби в руках пил, і пісок розвіюється за вітром, то він невеликий або пилуватий. Якщо ви чітко відчуваєте крупиці і пісок падає вниз, він великий чи середньої крупності.
4. мелкообломочних породи можна розділити на 2 підвиди.
По-перше, це дрібнозернисті і пилуваті піщані ґрунти (розміри частинок - відповідно 0,05 0,25 мм і 0,005-0,05 мм). Якщо грунт більш ніж на 15% складається з пилуватих частинок, його вважають вже пилуватим. Пилуватих грунт відрізняється пучинистом, має властивості пливунів і володіє низькою несучою здатністю (в сухому стані - до 3-4 кг / см 2. у вологому - до 1,5 кг / см 2). Під підставу такий грунт можна використовувати тільки після підготовки штучної подушки або з використанням пальового фундаменту.
По-друге, сюди ж відносять алеврити і алевроліти - грунти, що представляють собою сукупність зцементованих або рихлолежащіх уламків величиною від 0,05 до 0,1 мм (в основному це кварц, польовий шпат, слюда). Найбільш поширений серед алевритів лес, який можна віднести і до окремого типу грунтів (про нього буде розказано далі).
Алеврити добре пропускають воду і мають високу міцність в сухому стані, але при намоканні ущільнюються, деформуються, тріскаються і просідають. Грунти цього типу - складну умову для будівництва, так як вимагають фундаменту з великою глибиною закладення (або пальового). Алевроліт відрізняється від алевриту більшу міцність зчеплення (він ближче до уламковим породам), а використовують його в облицювальних і інших видах робіт.
5. Глина - глинистий грунт, в складі якого понад 30% - глинисті частинки розмірами менше 0,005 мм. Інший обсяг глинистого грунту (не більше 70%) займають частки піску і пилу. Глинисті частинки мають форму лусочок і пронизані капілярами, які вбирають і утримують воду. Разом з суглинком і супіском глинистий грунт відносять до класу пов'язаних грунтів, що володіють еластичними оборотними зв'язками.
Це умовно непучиністих грунт. Така характеристика обумовлена тим, що всі грунти цієї групи (глини, суглинки і супіски) є відмінним підставою тільки в сухому стані. При насиченні вологою глина стає текучої через свою невеликої щільності і високої пластичності і спучується при промерзанні (обсяг грунту збільшується до 15%). Причому здатністю пропускати вологу глина практично не має, тому глинисті грунти в поєднанні з високим рівнем грунтових вод (під ним слід розуміти рівень вище глибини закладення фундаменту) вимагають спеціальної підготовки підстави і більш надійних фундаментів. Також небезпеку може виникнути в результаті протікання комунікацій поруч з фундаментом і інших подібних подій.
При такому вигляді грунтового підстави фундамент слід заглиблювати нижче глибини промерзання. Для сухої глини несуча здатність становить 6 кг / см 2. для пластичної (зволоженою) - 4 кг / см 2;
Існують стрічкові глини, в яких зустрічаються прошарки піску. Така підстава вкрай ненадійно для зведення фундаменту з-за своєї неоднорідності.
6. Суглинок - глинистий грунт, який містить близько 10-30% глинистих частинок. Причому піщаних частинок в суглинку більше, ніж глинистих, а пилоподібних (пилуватих) менше. На відміну від глини це дуже якісна основа під фундамент, так як суглинки мають високу міцність, майже не схильні до просідання та появи тріщин.
Залежно від співвідношення глинистих і піщаних частинок в складі грунту розрізняють легкі (10-20% глинистих частинок) і важкі (20-30% глинистих частинок) суглинки. Несуча здатність суглинків залежить від стану ґрунту: для сухого вона становить 3 кг / см 2. для пластичного - 2,5 кг / см 2;
7. Супісок-глинистий грунт, який містить від 3 до 10% глинистих частинок (в складі - переважно піщані частинки). За ступенем вмісту глинистих частинок розрізняють супесь важку (6-10%) і легку (3-6%). У супеси піщаних частинок більше, ніж пилуватих, причому серед перших більшу частину складають частинки розмірами 0,25-2,2 мм. Несуча здатність супеси - близько 3 кг / см 2. незалежно від того, в сухому або пластичному стані знаходиться грунт;
8. Лес (лесовидний грунт) також відносять до групи глинистих ґрунтів. Зовні він відрізняється від інших грунтів своєї групи наявністю макропор (вертикальних круглих отворів, помітних на його поверхні) і жовтувато-палевим відтінком. Оскільки основну частину в лесовидних грунті становлять пилуваті частинки, він має низьку водостійкість, швидко розмокає і дає нерівномірне осідання підстави. А наявність макропор сприяє швидкому і глибокому проникненню в грунт води, що погіршує ситуацію.
При зведенні будівлі на лесових підставі необхідні підготовка штучної подушки і захист підстави від впливу вологи;
9. Грунти з органічними домішками (торф, болотяний торф, мул, пухкий рослинний грунт, в тому числі чорнозем). Торф складається з суміші рослинних залишків, що знаходяться в різному ступені розкладання. Утворюються торфовища в умовах підвищеної (надлишкової) вологості при нестачі кисню і наявності в грунті великої кількості мінеральних (пісок, глина), вапняних і залізистих речовин. Торф - пористий грунт, що володіє великою волого і повітряною ємкістю.
Всі грунти цієї групи мають властивість нерівномірно стискатися, через що непридатні для природного підстави під фундамент.
Найчастіше ці грунти зустрічаються на поверхні, складають шар близько 30 см в глибину і підлягають видаленню перед підготовкою підстави;
10. Насипні - це грунти, сформовані, як правило, штучним шляхом (при засипці ярів, водойм і т. П.), Характеризуються нерівномірним стисненням. Їх використовують під фундамент тільки при підготовці штучного підстави. Виняток становлять рефулірованние насипні ґрунти (утворені за допомогою перекачування розрідженого грунту рефулером (землесосом, або ґрунтопроводу) по трубопроводу);
11. пливуни - щось середнє між супіском і дрібнозернистим піском. Назву свою цей тип ґрунту отримав завдяки властивості ставати дуже рухливим і рідким при насиченні вологою. Пливуни - поганий варіант для основи під фундамент.
Для визначення всіх властивостей грунту можна скористатися даними існуючих геологічних вишукувань в районі будівництва, якщо такі є в наявності, але більш точні результати можна отримати, провівши власні дослідження безпосередньо в місці закладення фундаменту.
Для чого необхідно вирити шурф або пробурити свердловину, відмірявши глибину верхнього грунтового (або насипного) шару. Його, як правило, видаляють з місця будівництва і не використовують під основу фундаменту, оскільки він містить неоднорідні включення (різне сміття, ділянки з перегноєм, уламки каміння, будівельних конструкцій і т.п.) і має низьку несучу здатність. Всі інші верстви також вимірюють і досліджують.
Важливо, крім того, визначити властивості грунту візуально. Для чого ранньою весною, після танення снігу, потрібно подивитися на під'їзні шляхи до ділянки і на стан фундаментів існуючих поблизу будівель. Якщо дорога поруч покрита асфальтом, то тріщини в ньому говорять про неоднорідність грунту: при низьких температурах грунт спучується нерівномірно, виникають тріщини і провали. Також це може свідчити про наявність підземних водних потоків поблизу від поверхні. Фундаменти сусідніх будинків при сприятливих геологічних умовах повинні бути без тріщин, а підвали - сухими. Якщо все навпаки, слід звернути особливу увагу на інженерно-геологічні дослідження ділянки будівництва.
Визначення виду підстави важливо, оскільки фундамент являє собою «буфер» між землею і самим будовою. Правильно підібраний і влаштований фундамент повинен компенсувати руху грунту, захищати будівлю від проникнення вологи.