что такое фундамент в геологии
Почему фундамент должен отвечать особенностям вашего грунта
Фундамент – основа всех основ. Как его заложишь, так дом и будет стоять. Чтобы заложить правильный фундамент нужно в первую очередь понимать, какой грунт под ним находится, и потом уже принимать во внимание архитектурные особенности дома.
По способу устройства фундаменты можно разделить на несколько типов. Чтобы не перегружать вас длинными фразами специализированных терминов, каждый тип фундамента и его структуру мы будем не описывать, а демонстрировать с помощью изображений.
ЛЕНТОЧНЫЙ ФУНДАМЕНТ
Ленточный фундамент может быть мелкозаглубленным или заглубленным. Вот как это выглядит:
Ленточный монолитный заглубленный фундамент Ленточный монолитный мелкозаглубленный фундамент
Такой фундамент считается одним из самых выгодным, поскольку и объем земляных работ и строительных материалов он требует меньше, чем другие виды фундамента. Но и грунт ему нужен «хороший». Т.е. такой, который: не смещается, мало подвержен силам морозного пучения, имеет низкую проседаемость, однородный на всем участке застройке.
Ленточный сборный фундамент Ленточный сборно-монолитный фундамент
Такими идеальными характеристиками обладает скальный грунт и песок. Хорошим грунтом может считаться супесь, суглинок, в зависимости от его геологических показателей. Толщина ленточного фундамента как правило соответствует ширине стены дома.
Ленточный фундамент с утолщением
Если лента фундамента под тяжестью дома просядет вглубину более чем на 10-15 см, грунт считают сильнопросадочным и ленточный фундамент использовать не рекомендуют.
В сейсмозоне нельзя использовать сборный ленточный фундамент — достаточно высока вероятность, что при землетрясении его конструкция потеряет целостность, и он не сможет нести положенную нагрузку дома. Сборно-монолитный фундамент с верхним монолитным поясом можно возводить если максимально уровень возможных землетрясений доходит до 7 балов, в других случаях возводится ленточный монолитный фундамент.
Высокий уровень грунтовых вод, значительно усложняет сам процесс укладки ленточного фундамента, поскольку на это время нужно обеспечить откачку воды или устанавливать специальные дренажные конструкции. Но это не означает, что ленточный фундамент нельзя использовать. В этом случае нельзя использовать только ленточный фундамент для зданий с подвалом.
Ленточный сборно-монолитный заглубленный фундамент выгодно использовать при незначительном перепаде высот на участке застройки (до 0,7 м). Вам не нужно врезаться в склон или делать подсыпку для выравнивания всей площади участка застройки, что трудоемко и дорого. Заглубление фундамента делается только для ленты, оно будет соответствовать перепаду высот: на самой высокой точке лента фундамента будет едва выступать над землей, в самой низкой точке фундамент выступает на всю свою высоту.
Если грунт пучинистый — устройство мелкозаглубленного ленточного фундамента возможно, 
для этого необходимо утеплить вертикальные стены ленточного фундамента, утеплитель будет «гасить» силы морозного пучения, и они не будут поднимать фундамент вверх. А также утеплить подушку фундамента (если она есть) —это послужит утеплением для отмостки и плиту пола.
Для глубокозаглубленного фундамента достаточно предусмотреть вертикальное утепление цоколя на 50 см ниже грунта и плиту пола (аналогично как на рисунке плитного заглубленного фундамента).
Силы морозного пучения опасны тем, что стремятся «вытолкнуть» ленту фундамента вверх.
Пример ленточный-монолитный фундамент:
ПЛИТНЫЙ ФУНДАМЕНТ
Плитный фундамент может быть мелкозаглубленным и заглубленным. Плитный заглубленный фундамент – это по сути, готовый подвал (в зависимости от глубины заглубления). Мелкозаглубленный плитный фундамент закладывают на глубину не менее 40 см, иногда с ребрами жесткости (для лучшей устойчивости на ползучих грунтах) иногда без них. Это один из самый универсальных типов фундамента. Плитные фундаменты и мелкого, и глубокого заложения имеют жесткое армирование по всей несущей поверхности.
По причине более дорогой стоимости плитного фундамента, по сравнению с ленточным, закладывать такой фундамент на хорошем грунте не имеет смысла, но в принципе возможно.
Плитный фундамент закладывают при пучинистых, слабых, просадочных грунтах и больших нагрузках. В таких случаях ленточный фундамент не позволяет снизить давление на грунт до допустимых величин.
Его применение оправдано на влажном грунте с высоким уровнем грунтовых вод. Плитный фундамент глубокого заложения — идеальный вариант для дома с подвалом или цокольным этажом на таком грунте.
Плитный мелкозаглубленный фундамент выгодно использовать на просадочном грунте с небольшим перепадом высот, где использовать ленточный заглубленный фундамент не представляется возможным.
Плитный фундамент не целесообразно закладывать только в тех случаях, когда подвал вам не нужен, а параметры грунта требуют слишком глубокого заложения плиты фундамента. Свайный фундамент в этом случае будет более выгодным.
Пример монолитная фундаментная плита:
СВАЙНЫЙ ФУНДАМЕНТ
Свайный фундамент хорош там, где верхнии слои грунта не выдержат большой тяжести дома, а докапываться до более плотных слоев и устанавливать фундамент на них оказывается слишком дорого – поскольку они залегают чересчур глубоко. Тогда на глубокий несущий слой грунта опирают сваи, над поверхностью земли их «связывают» обвязочной балкой (ростверком), на котором устраивают плиту пола. Свайные фундаменты, также, используют на плывунах или при очень высоком уровне грунтовых вод.
Свайный фундамент (на винтовых сваях)
Свайный фундамент с расширением основания сваи Свайный фундамент
Нет случаев для которых нельзя использовать свайный фундамент, но для хорошего грунта он, конечно, неоправданно дорогой.
Пример свайный фундамент:
Свайный фундамент с плитой пола заведенной на ростверк:
СТОЛБЧАСТЫЙ ФУНДАМЕНТ
По самому типу устройству такого фундамента, понятно, что требования к грунтам для него будут самые высокие. «Столбы» передают грунту точечно нагрузку всего дома, а значит дом должен быть относительно легким, а грунт очень «хорошим», таким же как для ленточного фундамента, и ровным. На участке с уклоном столбчатый фундамент использовать нельзя поскольку в низкой точке участка столб потребуется достаточно высоким, это будет уже свая а не столб, к тому же такая конструкция фундамента не сможет обеспечить устойчивость всему дому на склоне.
Столбчатые фундаменты в 1,5–2 дешевле ленточных по трудозатратам и расходу материалов. Но на таком простом и недорогом фундаменте можно поставить далеко не каждый дом.
ВЫВОД: из всего вышесказанного заключаем, что практически любой тип фундамента можно использовать практически для любого грунта, если правильно провести его утепление и гидроизоляцию, обеспечить правильную технологии укладки. Но для каждого участка застройки будет только один самый выгодный фундамент.
Более того, если фундаменты можно разделить по типам, то грунты разделять по типам с точки зрения устройства фундамента на них нецелесообразно. На каждом участке грунт имеет свою индивидуальную степень «хорошести» или «плохости». Она выводится по следующим основным показателям геологии:
(а также по некоторым дополнительным). Эти показатели взаимозависимы, участвуют в конструкторских расчетах только вместе (отдельно можно обратить внимание только на модуль деформации грунта, если его значение меньше 10 мПа — грунт слабый, требует «плиту» или «сваи», но если его значение больше это еще не гарантия, что грунт хороший).
Только на основании геологических изысканий конструктор сможет рассчитать, в каком случае выгодно ставить дом на «ленту» с «подушкой», а в каком использовать мелкозаглубленную плиту. В каком случаем использовать плиту глубокго заложения, а в каком сваи. А здесь теоретически мы можем вывести только тенденцию: для хорошего грунта «подойдет» лента или столбчатый фундамент, для плохого – свайный.
Во всех проектах Z500 предусмотрен ленточный сборно-монолитный фундамент. ЕСЛИ ГРУНТ ВАШЕГО УЧАСТКА ТРЕБУЕТ ДРУГОЙ ТИП ФУНДАМЕНТА, ВЫ МОЖЕТЕ ЗАКАЗАТЬ СООТВЕТСТВУЮЩИЕ ИЗМЕНЕНИЯ В ПРОЕКТЕ, ВОСПОЛЬЗОВАВШИСЬ ДОПОЛНЕНИЕМ АДАПТАЦИЯ ФУНДАМЕНТА
П.С. Обратите внимание, что в данной статье, все фундаменты изображены схематично, для того, чтобы дать читателю общее представление о них. В каждом отдельном случаем структура фундамента может отличаться от той, которая нарисована на картинке.
ПРИСОЕДИНЯЙТЕСЬ К НАМ В СОЦИАЛЬНЫХ СЕТЯХ
И УЗНАВАЙТЕ НОВОСТИ ПЕРВЫМИ
Особенности исследования грунта под фундамент
Фундамент – это главный конструктивный элемент, от прочности и надёжности которого зависит и эксплуатационный комфорт, и срок службы здания в целом. Невозможно получить такую основу, если выбирать её тип и параметры заглубления наобум, не соотнося с типологией, механо-физическими свойствами и характером залегания грунтов и водоносных горизонтов. Именно поэтому перед проектированием любого ответственного сооружения производится предварительное исследование грунта под фундамент. Что от него зависит, как оно выполняется и какова цена такой услуги, будет рассказано в этом материале.
Зачем нужен анализ грунта под фундамент
Геологическое исследование грунта производится на предпроектной стадии, так как именно на основе его результатов, представляющих собой всестороннюю оценку условий строительства, и осуществляется выбор типа фундамента. Основной целью инженерно-геологического анализа является выявление опасных процессов в грунте (возможные оползни или подтопления, суффозионные явления).
Кроме того, для правильного расчёта несущей способности как естественного основания, так и фундамента, требуется изучить геологическое строение земли в пятне застройки, механические характеристики грунта, его коррозионную активность и влагонасыщенность. Полученные данные позволяют определить такой тип конструкции, который будет оптимальным не только в плане устойчивости к любым неблагоприятным факторам, но и экономически целесообразным.
Проектирование фундамента без анализа грунта и всесторонней оценки гидрогеологических условий, может привести не только к неравномерной осадке, повлекшей трещины на фундаменте и стенах, к порывам входящих в здание трубопроводов, но даже к таким деформациям, которые восстановить ремонтом просто невозможно.
Вот какие данные может дополнительно предоставить организация, которая произведёт анализ геологии грунта под фундамент (от этого будет зависеть и цена услуги):
В ходе изысканий определяется необходимый объём работ, которые требуется произвести для получения наиболее точной информации. При этом назначаются те или иные виды испытаний образцов грунта, исследований его геофизики, для чего бурятся скважины различной глубины и в требуемом количестве.
Главным образом, испытания нужны для того, чтобы определить, насколько надёжной получится конструкция при динамических нагрузках. Таковыми являются самые разные воздействия, начиная от вибраций спецтехники и заканчивая сейсмическими подвижками.
Как проводится геологическое исследование
Существует документ (свод правил 11*105*97), на основании которого должны производиться геологические изыскания под новое строительство. В нём определены состав и объём необходимых изысканий, методы их проведения и применяемые для этого технологии. Правила разработаны в качестве руководства для организаций и физических лиц, занимающихся подобной деятельностью, и предоставляющих услуги исследования грунта под фундамент.
Состав изысканий
В одном из разделов правил установлены общие требования к составу изысканий, и вот что сюда входит:
Когда строительство ведётся вблизи существующего здания, обследуется качество его основания и состояние фундамента.
Как провести анализ грунта на участке перед выбором и укладкой фундамента?
Фундамент – основа любого строения, принимающая на себя основные нагрузки от крыши, стен, перекрытий, всего содержимого в доме, его жителей и даже частично от погодных условий. Без осознания всей серьезности подхода к выбору верного типа фундамента для прочности и долговечности всей конструкции строительство лучше даже не начинать.
В противном случае, если вы, например, выберите точно такой же фундамент, как и у соседа или знакомого, ваше строительство может закончится весьма плачевно или будет стоить очень дорого в плане исправления ошибок. Даже если соблюдено тождество в общей площади, этажности, типе стен, крыши, если всё – «как у соседа», то это не означает, что у вас одинаковый тип грунта, уровень грунтовых вод, влажность грунта.
Ниже на рисунке показано, что происходит со зданиями или строениями из-за невнимательности, небрежности строителей / проектировщиков и некорректном выборе типа фундамента, категорически неподходящего к начальным критериям.
Большие нагрузки на фундамент и грунт
Только представьте какую колоссальную нагрузку принимает на себя фундамент, а далее перераспределяет ее на почву, на которой он установлен. Чтобы вам было проще «прикинуть», приведем таблицу для определения приблизительной нагрузки на фундамент:
Анализ грунта на участке – своими силами или заказать инженерно-геологические изыскания?
Сначала ВСЕГДА нужно провести оценку грунта, ее возможно выполнить несколькими способами:
Зачем такие сложности? Почему нельзя вскопать лопатой пару метров и посмотреть, что за грунт? Потому, что бывают частые сложные случаи, например, может оказаться, что верхний двух– или метровый слой – твердый суглинок, а под ним 4 метра суглинка, но текучего. А еще существуют просадочные грунты, плывуны, о которых речь пойдет ниже в разделе, посвященном описанию грунтов.
Что мы посоветуем? Конечно, самый безопасный вариант – заказать полноценный комплекс инженерно-геологических изысканий в уважаемой компании с первоклассными геологами, но иногда выбирать не приходится. Например, если город маленький, там такой организации попросту может не оказаться, либо стоимость подобных услуг слишком высока для частного застройщика, тогда только один вариант – сделать хотя бы часть работы самостоятельно. Все же лучше – чем просто сделать фундамент без каких-либо изучений грунта.
Если вы планируете возводить тяжелые стены (бетон, камень), всегда перезакладывайте несущую способность грунта в сторону уменьшения – то есть перестраховывайтесь по надежности грунта, и не экономьте на материалах – особенно на арматуре.
Таким образом, вы убережете себя от больших сложностей, заказав минимальные лабораторные исследования на физико-механические свойства грунта и потратив больше денег на увеличение запаса несущей способности грунта; зато не будете тратить большие суммы в дальнейшем на заделывание трещин в стенах, крыше, менять окна, двери, ремонтировать фундамент.
Упрощенные геологические изыскания или самостоятельный анализ грунта
Итак, если вы решили обратиться в компанию и заказать геологическое исследования вашего участка, тут все просто – звоните и договариваетесь.
Каков алгоритм действий для тех, кто хочет сэкономить несколько десятков тысяч?
Делаем 2-4 шурфа по пятну застройки границы вашего будущего дома на участке, там, где вы планируете возводить дом. Для чего их несколько, а не один: грунт неоднороден, динамичен, и может так получиться, что в том месте, где вы возьмете одну единственную пробу, окажется неплохая его структура, а опирание фундамента в конечном итоге произойдет на неоднородную основу, на сложный грунт, что вызовет повреждения всего дома. Конечно, это все равно получается выбор места для забора грунта вслепую.
Получившуюся скважину можно приспособить под септик, колодец, или под уличный туалет, или можно сразу заказать бурение скважины на воду и аккуратно взять пробу грунта из нее.
На какую глубину делать шурфы для отбора грунта? Еще раз повторимся, что 4-5 метров – это вообще минимум. Можно пригласить к вам на участок геолога в частном порядке, его ручной бур берет на 10 метров.
Отобранные пробы грунта, только обязательно с ненарушенной структурой для точной оценки. Можно позвонить в местную лабораторию и узнать подробности отбора грунта для его дальнейшей оценки – стоимость анализа 1 пробы, какой трубой, и другие подробности.
После отбора нужно отнести пробы в лабораторию, или же можете самостоятельно оценить состав грунта, его характеристики, несущую способность (вряд ли вы сможете сделать это более-менее точно, лучше не экономить и по возможности отнести в лабораторию). Что вам смогут определить лабораторных условиях?
Определят тип грунтов на вашем участке, изучат их механические свойства – то, как они будут себя вести под нагрузкой.
Как трактовать все эти показатели? Проще всего: договоритесь с каким-нибудь геологом (например, в частном порядке, это опять же недорого), он сможет все расшифровать и сделать важные для вас выводы. Вы можете и самостоятельно научиться вычислять расчетное сопротивление грунта. Лучше доверить хотя бы часть работы профессионалам.
Мы советуем заказывать инженерно-геологические изыскания или хотя бы заказать отдельно анализ проб в лаборатории + консультацию геолога – в зависимости от ваших фин.возможностей. Последний вариант обойдется вам в районе десяти тысяч, зато сэкономит вам кучу времени, к тому же точные расчеты произвести самостоятельно очень сложно, практически невозможно, доверьте хотя бы часть работы профессионалам.
Если вы уже определили тип грунта на участке, мы предлагаем вам рассчитать фундамент с помощью наших эффективных онлайн-калькуляторов!
Анализ грунта под фундамент — цели проведения и особенности полевых исследований
Устойчивость и долговечность любой постройки напрямую зависит от способности внутренних пластов земли справляться с несущей нагрузкой.
Чтобы правильно выбрать тип фундамента для будущего строения важно предварительно выполнить анализ грунта.
Полученные в результате такой работы данные позволяют выявить внутреннюю структуру почвы, ее плотность, водопроницаемости, пучинистость и прочие свойства.
Анализ грунта на конкретном участке дает такие данные:
Анализ грунта под фундамент — ответственная работа, для выполнения которой привлекаются квалифицированные специалисты. Сложность процесса обуславливается необходимостью использовать специальное оборудование для добычи пластов.
Цели исследования
Постройка нового строения – не единственная необходимость в выполнении комплексного обследования и структурного анализа почвы.
Исследование грунтов дает возможность достичь ряда важнейших целей, главной из которых является правильный выбор типа фундамента. Он должен обеспечивать несущую способность будущего строения, от чего напрямую зависит устойчивость к высоким эксплуатационным нагрузкам.
Анализ грунта проводят в ряде таких случаев:
Важно понимать, что от качества проведенного обследования напрямую зависит корректность расчетов и выбор подходящего типа фундамента.
Даже небольшая ошибка может стать причиной неправильного определения несущей способности грунта, что неизбежно приведет к печальным последствиям.
Типы грунтовых пород
Главным нормативным документом, в котором обозначены характеристики грунтов, их типы и классификация, является ГОСТ 25100-2011.
Нужно отметить, что важнейшим свойством таких пластов является способность менять свои физические свойства исходя из условий внешней среды. Температура, плотность, уровень влажности, неоднородность – все это напрямую влияет на грунт, меняя его характеристики, что обязательно учитывается при просчете.
При анализе грунта под фундамент здания чаще всего применяют классификацию по строению и составу, что позволяет выявить требуемые свойства.
Скальные
Породы монолитного типа с жесткими внутриструктурными связями, залегающие как в виде сплошных массивов, так и разделенных трещинами (большими, малыми).
К ним относят сланцы, кварциты, диориты, граниты, конгломераты, гнейсы и песчаники.
Они отлично справляются с нагрузкой на сжатие, сохраняя свою прочность и структуру даже во влагонасыщенном состоянии.
Главная сложность – это разработка, однако во многих случаях дом можно строить на нем без необходимости в заглублении.
Крупнообломочные
Грунты несцементированного типа, которые содержат в своем составе свыше 50% осадочных и кристаллических пород, включая валуны, гравий (дресва) и щебень, фракцией от 3 до 40 мм.
Они представляют собой хорошее и крепкое основание, хотя и являются сложными в плане разработки, требующие использования специального технологического оборудования.
Песчаные
Состоят из крупного, среднего и мелкого песка, зерна которого обладают хорошей пластичностью.
Благодаря хорошей водопроницаемости практически не подвержены пучению, представляя собой хорошее основание для зданий разного типа и этажности. Чем крупнее частицы песка по размеру, тем более плотным он является.
Песчаные грунтовые составы включают в себя такие минералы, как полевой шпат, кальцит и кварц, представленные в разных пропорциях.
Глинистые
Пластичные грунты, состоящие из смеси песка и глины, частицы которого обладают чешуйчатой формой, высокой капиллярностью и крайне низкой водопроницаемостью.
Вследствие этого такие составы имеют высокую степень пучинистости в зимний период времени, что приводит к риску выталкивания фундамента. С сухом состоянии глинистые отложения твердые и хорошо сохраняющие форму, а во влажном – пластичные и липкие за счет легкого разжижения и увлажнения.
При анализе грунта может быть обнаружен плывун, представляющий собой смесь мелких частиц глинистого типа во влажном состоянии.
Из-за высокой подвижности плывуны не могут быть использованы в качестве основания при закладке строения.
Лессовидные суглинки – одна из разновидностей грунта с глинистыми примесями.
Характеризуются наличием от 15 до 30% пластичных частиц, при растирании которых визуально видны мелкие песчинки.
Во влажном состоянии суглинки имеют слабую липкость и пластичность; при скатывании в шарик и последующем раздавливании образца на нем образуются глубокие трещины.
Полевые исследования на участке
Исследования полевого типа проводятся при инженерно-геологических изысканиях, выполняемых на месте их естественного залегания (местонахождения). Регламент и требования к выполнению таких исследований изложены в ГОСТе 20276—85.
Для проведения данных работ нанимаются квалифицированные специалисты, обладающие углубленными знаниями. Здесь используются передвижные буровые установки и зонды.
В состав опытно-полевых работ входят такие методы проведения исследований:
В состав пенетрационно-каротажной станции, с помощью которой проводят исследования, входит аппаратура, манипулятор и вдавливающее устройство.
Зависимость выбора фундамента от типа и состава грунта
В результате геологического анализа грунта исследователь получает информацию о характеристиках, минеральном составе и типе грунта (осадочные, кристаллические, пылеобразные).
Полученные образцы позволяют с высокой точностью обследовать их и установить степень водопроницаемости, зависимости массы от уровня влажности, степень водопоглощения и пучинистости.
В зависимости от типа грунта выбирают конкретный тип фундамента:
Заключение
Вне зависимости от типа возводимого строения только правильный анализ грунта дает объективную информацию, позволяющую определиться с фундаментом, который подойдет в качестве основания наилучшим образом. Для проведения геологических изысканий приглашается опытный специалист.