У велічену при промерзанні обсягу грунту в підставі багатоповерхових житлових будинків і споруд може дуже негативно позначитися на їх міцності і в певних випадках привести до руйнування будівельних конструкцій. Промерзання проявляється в нерівномірному піднятті грунту внаслідок утворення крижаних лінз і прошарків, які після протаивания провокують разуплотнение, нерівномірні осідання і зниження міцності підстави.
Класифікація грунтів за ступенем небезпеки прояви морозного пученія і оцінка можливої глибини промерзання регламентовані будівельними нормами проектування (СНіП 2.02.01-83 "Підстави будівель і споруд"). За зазначеної класифікації до пучинистих грунтів віднесені всі глинисті грунти, піски дрібні та пилуваті, а також уламкові грунти з пилувато-глинистих заповненням. У сухому ж стані перераховані грунти віднесені до практично непучиністим. Рекомендації СНиП зводяться до визначення нормативної глибини промерзання в різних грунтах і призначенням відповідної відмітки закладання підошви фундаменту.
Причинами розвитку несприятливого впливу пученія на будівлі і споруди можуть бути:
- Надмірне зволоження ґрунтів;
- Надмірне промерзання по глибині в порівнянні з прогнозом;
- Способи виконання робіт по "нульового" циклу;
- Умови експлуатаційного режиму або періоду будівництва;
- Неефективність заходів, спрямованих на усунення впливу морозного пученія.
Зазначені фактори впливають і спільно, і в різних поєднаннях. Часто причиною виникнення аварійних ситуацій стає проектування фундаментів, засноване на матеріалах польових інженерно-геологічних вишукувань в припущенні незмінності властивостей ґрунтів в процесі будівництва і експлуатації будівель і споруд (без досить обгрунтованого прогнозу).
Мал. 1.
Фундамент у вигляді поверхневої
залізобетонної плити:
1 - плита;
2 - піщана подушка;
3 - набетонки;
4 - вимощення
Мал. 2.
Приклад пристрою фундаменту:
1 - фундаментна монолітна
залізобетонна балка;
2 - цокольний бетонний блок;
3 - вимощення;
4 - засипка і підсипка
з непучиністих грунту;
5 - дренажна труба;
6 - теплоізоляція
з плитного пінопласту;
7 - прикриття від поверхневих вод (поліетиленова плівка)
Методи попередження промораживания
Поряд з традиційними методами попередження порушень, що виникають при проморожуванні підстави, останнім часом з'явилися нові прийоми протистояння цьому негативному явищу природи. У більшості випадків поява таких технічних рішень диктується економічною доцільністю, прагненням знизити трудомісткість і терміни зведення фундаментів.
При загрозі виникнення процесів морозного обдимання проводять термохимические, інженерно-меліоративні, будівельно-конструктивні, технологічні, теплоізоляційні, опалювальні (обігрівальні) та інші заходи. При виборі технічних рішень враховують значимість споруди або будівлі, а також технологічні процеси і умови їх експлуатації. Перевага віддається таким заходам, які в даних умовах виявляться найбільш економічними і ефективними. Так, наприклад, при наявності досить дешевих інертних матеріалів (піску, гравію, щебеню або інших видів баласту) можлива заміна грунту в основі фундаменту на 2/3 глибини промерзання подушкою і засипка пазух із зовнішнього боку непучиністих матеріалами.
При проектуванні, будівництві і експлуатації будівель і споруд на рухливих грунтах слід передбачати відведення поверхневих, атмосферних і виробничих вод шляхом організації вертикального планування, зливостоків, водовідвідних канав або лотків. При високому рівні ґрунтових вод корисно пристрій дренажу. Не можна допускати застою води в будівельних котлованах, т. Е. Необхідно організувати систематичне її видалення. Зниження нерівномірного зволоження грунтів в основі можна домогтися пристроєм водонепроникною вимощення (рекомендований ухил від будівлі - 3%). На рухливих грунтах неприпустимо створення поблизу фундаментів ставків, водойм або інших гідротехнічних споруд. Відстань до водопровідних колонок, мийок і т. П. Має бути не менше 20 м.
Стійкість цегляних будівель заввишки в два і більше поверхів при впливі нормальних і дотичних сил обдимання для району Північно-ЗападаУкаіни може бути забезпечена в тому випадку, коли глибина закладання підошви фундаменту для зовнішніх стін знаходиться нижче межі промерзання, а внутрішніх - в половину менше. Це підтверджує багаторічний досвід будівництва та експлуатації таких будівель.
Для подібних будівель небезпека зберігається, коли фундаменти залишаються на зимовий період в повному обсязі завантаженими (наприклад, будівля ще не добудовано і не утеплено). В такому випадку повинні бути передбачені спеціальні заходи щодо захисту недобудованої будівлі або споруди (влаштування тимчасового або постійного утеплення з тирси, шлаку, снігу і т. П.). В необхідних випадках можна організувати електропрогрев або внутрішнє опалення недобудованої будівлі.
У практиці будівництва відомі випадки зведення тимчасових укриттів у вигляді тепляків з організацією опалення (калориферами, електронагрівачами, металевими печами і т. П.). Для розумного витрачання енергоносіїв організовується спостереження за ступенем промерзання грунту у фундаментів. Особливу увагу слід звернути на утеплення підвальних приміщень.
Мал. 3.
Стовпчастий фундамент
з використанням труб
для щитового дерев'яного будинку:
1 - труба;
2 - бетонна подушка;
3 - анкер з смугової сталі;
4 - брус нижньої обв'язки;
5 - забирка;
6 - болти для підвіски забирки і кріплення анкерів
Зменшення впливу сил морозного здимання
Для малоповерхових будівель з малонавантажених фундаментами необхідно вживати заходів, спрямованих на зниження сил морозного обдимання. З метою зменшення впливу дотичних сил обдимання, що виникають при змерзання грунтів засипки з поверхнею фундаментів, слід:
- Зводити фундаменти найпростіших форм з мінімальною площею поперечного перерізу;
- Перевагу віддавати стовпчастим або пальових фундаментів з фундаментними балками;
- Зменшувати площу змерзання грунту з фундаментами;
- Забезпечувати заанкеріваніе фундаментів в шарі грунту нижче позначки сезонного промерзання;
- Знижувати глибину промерзання грунту близько фундаментів теплоізоляційними матеріалами;
- Застосовувати обмазки і обгортки;
- Проводити відповідні заходи щодо збільшення навантажень для компенсації дотичних сил обдимання;
- Виробляти повну або часткову заміну пучинистого грунту непучиністим.
При будівництві малоповерхових будівель енергетичного і сільськогосподарського призначення (див. Фундамент заміського будинку) на рухливих грунтах застосовують залізобетонні фундаменти у вигляді плит або лежней без заглиблення. Цей спосіб значно здешевлює будівництво і, як показала експериментальна перевірка, забезпечує експлуатаційну придатність будівель і технологічного устаткування. При цьому повністю виключається вплив дотичних сил морозного здимання.
Як лежней можна використовувати залізобетонні балки, панелі перекриттів, дорожні та аеродромні плити. палі і т. п. Лежні і плити укладають на вирівняну піщану підготовку товщиною 150-200 мм.
При монолітному виконанні подібних фундаментів рекомендується перед бетонуванням укласти на піщану підготовку водонепроникну плівку для усунення витоку з бетону цементного молока. Зазвичай для армування плит товщиною 150-200 мм, під житловий одноповерховий цегляний будинок потрібно подвійна арматура діаметром 10-12 мм з кроком 200-250 мм плюс армований пояс в рівні низу перекриття над першим поверхом з 3-4 стрижнів діаметром 10 мм. (Див. Рис. 1).
Цікаві рішення з улаштування конструкцій "нульового" циклу за фінською технологією (наприклад, фірми PAROC) з теплоізоляцією підстави з плитного пінопласту. Прикладом пристрою таких фундаментів може служити один з котеджів в м Зеленогорську (Ленінградська обл.). Грунти підстави тут представлені пилуватими пісками (пливунами), рівень підземних вод приблизно на 1 м нижче нульової позначки. Нормативна глибина промерзання 1,4 м. Будівля одноповерхова, з мансардним поверхом. Стіни з пінобетону товщиною 300 мм, перекриття по дерев'яних балках. У зимовий період будівля може перебувати деякий час без опалення. Тут, з метою демонстрації різних прийомів, умовно зображено набагато більше протипучинною заходів, ніж в реальному проекті (див. Рис. 2).
Заслуговує на увагу рішення для легких будівель (щитових будиночків), коли необхідно прорізати значну товщу слабких водонасичених грунтів (див. Рис. 3). Такі фундаменти мають гладку поверхню, що дозволяє успішніше протидіяти новим викликам дотичними силами обдимання, і глибину закладення нижче позначки промерзання, що виключає вплив нормальних сил обдимання. Зниження дотичних сил обдимання може бути досягнуто обмазками або заміною верхнього шару на інший, менш активний при обдиманні грунт, т. Е. Можливі варіанти.