МЕТОДЫ БОРЬБЫ С ПОТЕРЕЙ ФУНДАМЕНТОМ ДЕРЕВЯННОГО ДОМА НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ НА ПЕРЕУВЛАЖНЕННЫХ ГРУНТАХ

МЕТОДЫ БОРЬБЫ С ПОТЕРЕЙ ФУНДАМЕНТОМ ДЕРЕВЯННОГО ДОМА НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ НА ПЕРЕУВЛАЖНЕННЫХ ГРУНТАХ

О.В. Зубова, А.М. Иванов

Россия, Санкт-Петербургский государственный лесотехнический

университет им. С.М. Кирова, г. Санкт-Петербург

Аннотация. В статье рассмотрены результаты систематизации и анализа различных источников, содержащих информацию о способах борьбы с потерей фундаментом несущей способности для деревянного домостроения в условиях переувлажненных грунтов.

Ключевые слова. Деревянное домостроение, основания, фундаменты, несущая способность грунтов, переувлажнение грунтов.

Ленинградская область - регион с умеренным климатом, однако, из-за обилия разнообразных приходящих сюда с запада и севера воздушных масс имеют место частые перепады температур. Значительная часть территории Ленинградской области находится в зоне избыточной влажности. Именно по этой причине финно-угорские, варяжские и славянские племена селившиеся в этом регионе строили жилища из дерева. Причина именно в климате. Карельский перешеек - местность очень богатая на скальные породы, что предполагает постройку каменных домов, однако строили именно из древесины. Причина в свойствах древесины: она дышит, лучше удерживает тепло и удаляет влагу из дома. Это очень важно в сложном климате Северо-Запада. Кроме того, по долговечности, правильно высушенный материал ничуть не уступает камню. В Карелии существуют деревянные постройки возрастом и 200, и 300 лет. Древесина при правильной подготовке и обработке, материал долговечный, прочный и обладающий теми свойствами, которые необходимы в данном регионе. В настоящее время из-за климата и исторического наследия возвращается интерес к деревянному домостроению. При этом размеры, высотность деревянных домов выше, чем это было исторически, требования к их качеству значительно больше, т.к. есть система коммуникаций, в том числе подземных. Однако климат накладывает определенные ограничения: данный регион склонен к подтоплению и переувлажнению грунтов, что в свою очередь также накладывает определенные ограничения в сфере строительства.

Постройка дома начинается с проектирования фундамента. В условиях переувлажненного грунта вопрос выбора типа фундамента встает очень остро.

● Ленточный может попросту начать тонуть за счет нагрузки, воспринимаемой от стен и маленькой площади соприкосновения с грунтом. Если грунт от смены температур и влажности потеряет несущую способность (будет периодически переувлажнен, то стены, скорее всего пойдут трещинами, что может привести к полному или частичному разрушению сооружения.

● Столбчатый фундамент имеет площадь соприкосновения еще меньше, чем у ленточного.

● Фундамент из забивных свай - также не оптимальный выход, т.к. слои грунта с различной плотностью, переувлажняясь и, соответственно, сдвигаясь неодинаково могут сдвинуть сваи. Выходом может быть использование винтовых свай с внутренним бетонированием, либо плит.

Содержание воды в грунте очень сильно влияет на их несущую способность. В свою очередь, способность грунтов удерживать влагу зависит от типа и разновидности грунта, его плотности или пористости. Влажность грунта меняется по сезонам в течение года. Некоторые типы грунтов в условиях повышенной влажности становятся большой проблемой в строительной сфере. Например, пылеватые и глинистые грунты могут содержать в большом количестве очень мелкие частицы, как инертные, так и активные коллоиды. Вследствие наличия этих мелких частиц, такие грунты активно вбирают и слабо отдают воду. Удерживаемая вода значительно снижает силы трения и сцепления частиц, влияя на их способность сопротивляться сдвигу. Даже при малом движении воды в пласте, крупные частицы переходят в плывунное состояние и легко перемещаются вместе с водой. Фундамент начинает «тонуть» в таком грунте или «уплывать» — смещаться в сторону. Любой грунт при увлажнении проседает и уплотняется, а в процессе замерзания - (если грунт находится ниже точки промерзания) - наоборот уплотняется. Такая геологическая обстановка в регионе, в целом, складывается по естественным причинам:

● Осадков больше, чем испарений. Т.е. влаги выпадает больше, чем испаряется.

● После схода ледника образовалось множество озер. Обширные площади занимают болота.

● Обширная сеть рек.

● Слабо развита фильтрация поверхностных вод в глубину, т.е. вода не уходит в землю.

Целью исследования является определение оптимальных способов сохранения несущей способности оснований деревянных домов.

Задачи исследования:

1. Изучить при каком уровне влажности грунта критически снижается несущая способность грунта.

2. Изучить способы борьбы с потерей несущей способности.

Прочность глинистых грунтов обусловлена в основном наличием сил сцепления между частицами таких грунтов. Чем больше глинистых частиц в грунте и чем больше плотность грунта, тем больше силы сцепления и несущая способность. Но, в глинистых грунтах силы сцепления между частицами уменьшаются с увеличением влажности грунта. Его влажностное состояние обуславливает консистенцию грунта. При прочих равных условиях с ростом влажности прочность грунтов убывает.

Для определения несущей способности грунта проводят лабораторные испытания образцов, отобранных на площадке строительства, и определяют физические характеристики грунта — вид и гранулометрический состав грунта, плотность, коэффициенты пористости, показатели текучести и пластичности.

Если грунт в период укладки в насыпь или разработки в выемке имеет влажность выше оптимальной, его относят к грунтам повышенной влажности. Такие грунты характеризуются степенью переувлажнения, которая выражается через коэффициент переувлажнения, представляющий собой отношение фактической влажности к оптимальной:

При слабых и пучинистых грунтах имеет смысл сосредоточиться прежде всего на улучшении характеристик грунта основания.

1) Устраивать дренирующие слои в основании из крупных песков и щебня. В некоторых случаях целесообразно заменить в пределах основания слабый слой насыпным непучинистым грунтом. Если мы устраиваем дренирующий слой, его толщина должна обеспечивать необходимую несущую способность подстилающего ее слабого грунта, а также ограничить абсолютные и относительные деформации пучения до допустимых пределов, регламентированных нормами.

2) Уплотнение грунта. При уплотнении мы должны выполнить ту же процедуру, что делает сама природа при промерзании грунтов: грунт, уплотняется ниже точки промерзания. При этом перед нами стоит другая задача: обеспечить, чтобы намокание грунта до прежнего состояния в дальнейшем было невозможным. Это достигается устройством либо водоотводящего дренажа, либо созданием гидроизолирующего контура.

3) Устройство винтовых свай ниже точки промерзания грунтов.

4) Если имеют место еще и подземные воды, целесообразно использовать иглофильтровые установки. Для понижения уровня подземных вод (УПВ) на глубину 4–5 м широко применяются легкие иглофильтровые установки типа ЛИУ (рис. 1), с легкими (не снабженными индивидуальными водоподъемниками) иглофильтрами и насосами, способными создавать вакуум лишь в пределах всасывающего коллектора и самого иглофильтра.

Недостатком подобных установок является их высокая стоимость. Для частного деревянного домостроения эти варианты не оправданы.

Выводы.

1. При переувлажнении пылеватых и глинистых грунтов целесообразно применять фундаменты на винтовых сваях с усилением из бетона и внешней гидроизоляции. Это обеспечит и вертикальное вкручивание в грунты и создаст дополнительный зацеп. На внешнюю сторону опоры перед погружением наносится защитное покрытие. Оно может быть цинковым, эпоксидным или иным. Таким образом, винтовая свая защищается от агрессивного воздействия влаги и коррозии. Поскольку подобная защита необходима и для металла внутри опоры, то с этой целью производится внутреннее бетонирование ствола сваи. Заранее приготовленный раствор заливается в полость опоры. После отвердевания бетона винтовая свая приобретает более высокие технические характеристики. За счет раствора становится тяжелее, обеспечивая дополнительную устойчивость фундамента.

2. При переувлажнении глинистых грунтов целесообразно заменять несущий грунт на более крупнозернистый, на который можно укладывать плитный фундамент. Это позволит сохранить целостность здания, в случае, если минимальные подвижки все-таки будут. Дом не будет воспринимать нагрузки от своего веса при сдвиге, а просто несущественно сдвинется на плите. Также, имеет смысл гидроизолировать участок, чтобы подземные воды не размывали насыпную подушку под фундаментом. Так мы избежим и минимальных подвижек.

Список используемой литературы:

1. А.В. Мащенко / А.Б. Пономарев / Е.Н. Сычкина - СПЕЦИАЛЬНЫЕ МЕТОДЫ МЕХАНИКИ ГРУНТОВ И МЕХАНИКИ СКАЛЬНЫХ ПОРОД

2. В. В. ЛЕДЕНЁВ - НЕСУЩАЯ СПОСОБНОСТЬ И ДЕФОРМАТИВНОСТЬ ОСНОВАНИЙ И ФУНДАМЕНТОВ ПРИ СЛОЖНЫХ СИЛОВЫХ ВОЗДЕЙСТВИЯХ

3. Р. А. МАНГУШЕВ / Р. А. УСМАНОВ - ГЕОТЕХНИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ПОДГОТОВКИ СТРОИТЕЛЬНЫХ ПЛОЩАДОК