– невозможность устройства такого фундамента в случае, когда грунты на площадке строительства представлены илами, торфами, глинистыми грунтами мягкопластичными, текучепластичными и текучими (с показателем текучести I_L ≥ 0,6), а так же рыхлыми песками;

– необходимость заложения подошвы фундамента на глубине промерзания грунта (или ниже глубины промерзания), либо трудоёмкая грунтовая подготовка в случае, когда строительство осуществляется на пучинистых грунтах. К пучинистым грунтам относятся: пески мелкие и пылеватые; супеси; суглинки, глины и крупнообломочные грунты с глинистым заполнителем.

Примечания:

1) Продолжительность периода набора прочности бетона зависит от температуры окружающего воздуха (см. «Графики набора прочности бетона в зависимости от температуры»). Общепринятым является значение 28 суток при температуре окружающего воздуха t = +15^оС.

2) Пучинистый грунт – грунт, подверженный морозному пучению.

3) Морозное пучение – увеличение в объёме водонасыщенного грунта при его промерзании. Если при возведении фундаментов на пучинистых грунтах не принять меры по предотвращению воздействия морозного пучения на фундамент, это может привести к неравномерному подъёму фундаментов при промерзании грунта; к неравномерным осадкам фундаментов при оттаивании грунта.

В данном пособии рассматривается случай строительства на пучинистом грунте, когда грунтовые воды залегают на глубине 0,3 – 0,5 м от поверхности земли.

При строительстве на пучинистых грунтах проводятся мероприятия по условиям недопущения морозного пучения грунта основания в соответствии с п. 5.5.5 СП 22.13330.2016 «Основания зданий и сооружений».

Согласно п. 5.5.5 СП 22.13330.2016 «Основания зданий и сооружений» глубина заложения наружных фундаментов отапливаемых зданий назначается по следующей таблице:

Таблица 3.1 – Глубина заложения наружных фундаментов отапливаемых зданий

Рассмотрим 3 варианта устройства фундаментов для данных грунтовых условий:

А) Фундамент на буронабивных сваях, когда конец сваи находится на расчётной глубине промерзания грунта;

Б) Фундамент мелкого заложения с выполнением грунтовой подготовки;

В) Фундамент мелкого заложения с утеплением грунта.

Общий вид фундамента на буронабивных сваях приведён в таблице 3.5 настоящего пособия.

Технология устройства одного фундамента следующая:

– откапывается шурф (яма) или бурится скважина до глубины, превышающей расчётную глубину промерзания грунта на величину щебёночной подготовки;

– на дно скважины (шурфа) засыпается щебень до расчётной глубины промерзания грунта (как правило мощность щебёночная подготовка составляет 10 – 20 см);

– в скважину (шурф) помещается опалубка – конструкция, которая формирует тело будущей сваи;

– отверстие внизу опалубки предварительно закрывается геомембраной типа «Технониколь – Planter» для предотвращения ухода влаги из бетонной смеси в землю;

* при использовании дощатой или фанерной опалубки на стенки опалубки c внутренней стороны крепится полиэтиленовая плёнка для предотвращения ухода влаги из бетонной смеси в щели, а так же в материал опалубки;

– осуществляется выверка положения опалубки, после чего производится обратная засыпка с трамбовкой объёма скважины (шурфа) вокруг опалубки вынутым ранее грунтом;

– в опалубку вставляется арматурный каркас;

– в опалубку с арматурным каркасом заливается бетонная смесь;

* при заливке бетонную смесь необходимо вибрировать глубинным вибратором послойно через каждые 0,5 м;

– производится распалубка видимой части фундамента;

– выполняется гидроизоляция фундамента.

Подбор габаритов сваи и расчёт сваи по прочности осуществлялся вручную согласно СП 63.13330.2018 «Бетонные и железобетонные конструкции» и в данном пособии не приводится.

Проверка основания по несущей способности при выбранных габаритах фундамента проводилась вручную в соответствии с СП 22.13330.2016 «Основания зданий и сооружений» и в данном пособии не приводится.

Стоит отметить, что двенадцати свай сечением 40×40 см, армированных продольно четырьмя стержнями диаметром 6 мм; армированных поперечно хомутами (или стержнями) диаметром 6 мм с шагом 15 см, достаточно для восприятия нагрузок, передающихся на фундамент от всех конструкций данного дома, людей и мебели, находящихся в нём, а так же снега, который лежит на крыше в зимнее время; и для передачи этой нагрузки на грунт основания при данных грунтовых условиях.

Рассмотрим определение глубины заложения конца сваи. Определение глубины заложения конца сваи производится в соответствии с СП 22.13330.2016 «Основания зданий и сооружений».

1) Определим нормативную глубину сезонного промерзания грунта d_fn:

d_fn = d₀ · (M_t)^1/2                                                       (3.1)

где M_t – сумма абсолютных значений среднемесячных температур за год в районе строительства. M_t определяется по таблице 5.1 СП 131.13330.2011 «Строительная климатология»;

d₀ – величина, принимаемая равной: для суглинков и глин 0,23 м; супесей, песков мелких и пылеватых – 0,28 м; песков гравелистых, крупных и средней крупности – 0,30 м; крупнообломочных грунтов – 0,34 м.

Для нашего случая:

M_t = 13,6 + 12,1 + 5,7 + 4,8 + 9,9 = 46,1

d₀ = 0,23 м

d_fn = 0,23 · (46,1)^1/2 = 1,56 м

2) Определим расчётную глубину сезонного промерзания грунта d_f:

d_f = d_fn · k_h                                                             (3.2)

где k_h – коэффициент, учитывающий влияние теплового режима помещения. Коэффициент k_h можно определить по таблице 3.2 настоящего пособия.

Таблица 3.2 – Определение коэффициента k_h

В нашем случае коэффициент k_h можно принять равным 1,0.

Тогда:

d_f = 1,56 · 1,0 = 1,56 м

Глубина заложения подошвы фундамента составляет 1,56 м.

3) Определим глубину, на которую следует производить отрывку шурфа (бурение скважины):

D_шурф = d_f + h_щ,                                                             (3.3)

где D_шурф – глубина, на которую следует производить отрывку шурфа (бурение скважины);

h_щ – высота щебёночной подготовки, принимаемая равной 10…20 см.

D_шурф = 1,56 + 0,20 = 1,76 м

В данном случае для исключения влияния морозного пучения на фундамент рассматривается способ замены пучинистого грунта на непучинистый. Общий вид фундамента мелкого заложения с выполнением грунтовой подготовки приведён в таблице 3.5 настоящего пособия.

Технология устройства одного фундамента следующая:

– откапывается шурф (яма) до глубины, определяемой расчётом;

– по дну и стенкам шурфа укладывается геотекстиль в один слой;