Увеличение при промерзании объема грунта в основании здания при строительстве коттеджа может весьма отрицательно сказаться на его прочности и в определенных случаях привести к разрушению строительных конструкций. Промерзание проявляется в неравномерном поднятии грунта вследствие образования ледяных линз и прослоек, которые после протаивания провоцируют разуплотнение, неравномерные осадки и снижение прочности основания.

Классификация грунтов по степени опасности проявления морозного пучения и оценка возможной глубины промерзания регламентированы строительными нормами проектирования (СНиП 2.02.01-83 «Основания зданий и сооружений»). По указанной классификации к пучинистым грунтам отнесены все глинистые грунты, пески мелкие и пылеватые, а также обломочные грунты с пылевато-глинистым заполнением. В сухом же состоянии перечисленные грунты отнесены к практически непучинистым. Рекомендации СНиП сводятся к определению нормативной глубины промерзания в различных грунтах и назначению соответствующей отметки заложения подошвы фундамента.

Причинами развития неблагоприятного воздействия пучения на здания и сооружения могут быть:

• избыточное увлажнение грунтов;
• чрезмерное промерзание по глубине по сравнению с прогнозом;
• способы производства работ по нулевому циклу;
• условия эксплуатационного режима или периода строительства;
• неэффективность мероприятий, направленных на устранение воздействия морозного пучения.

Указанные факторы воздействуют и совместно, и в различных сочетаниях. Часто причиной возникновения аварийных ситуаций становится проектирование фундаментов, основанное на материалах полевых инженерно-геологических изысканий в предположении неизменности свойств грунтов в процессе строительства и эксплуатации зданий и сооружений (без достаточно обоснованного прогноза).

Уменьшение воздействия сил морозного пучения при строительстве коттеджа

Для малоэтажных зданий с малонагруженными фундаментами необходимо принимать меры, направленные на снижение сил морозного пучения. В целях уменьшения воздействия касательных сил пучения, возникающих при смерзании грунтов засыпки с поверхностью фундаментов, следует:

• возводить фундаменты простейших форм с минимальной площадью поперечного сечения;
• предпочтение отдавать столбчатым или свайным фундаментам с фундаментными балками;
• уменьшать площадь смерзания грунта с фундаментами;
• обеспечивать заанкеривание фундаментов в слое грунта ниже отметки сезонного промерзания;
• снижать глубину промерзания грунта около фундаментов теплоизоляционными материалами;
• применять обмазки и обертки;
• проводить соответствующие мероприятия по увеличению нагрузок для компенсации касательных сил пучения;
• производить полную или частичную замену пучинистого грунта непучинистым.

При строительстве малоэтажных зданий энергетического и сельскохозяйственного назначения (чаще при строительстве коттеджей) на пучинистых грунтах применяют железобетонные фундаменты в виде плит или лежней без заглубления. Этот способ значительно удешевляет строительство коттеджей и, как показала экспериментальная проверка, обеспечивает эксплуатационную пригодность зданий и технологического оборудования. При этом полностью исключается воздействие касательных сил морозного пучения.

В качестве лежней можно использовать железобетонные балки, панели перекрытий, аэродромные и дорожные плиты, сваи и т. п. Лежни и плиты укладывают на выровненную песчаную подготовку толщиной 150-200 мм.

При монолитном исполнении подобных фундаментов рекомендуется перед бетонированием уложить на песчаную подготовку водонепроницаемую пленку для устранения утечки из бетона цементного молока. Обычно для армирования плит толщиной 150-200 мм под жилой одноэтажный кирпичный дом требуется двойная арматура диаметром 10-12 мм с шагом 200-250 мм плюс армированный пояс в уровне низа перекрытия над первым этажом из 3-4 стержней диаметром 10 мм (см. рис. 1).

Интересны решения по устройству конструкций нулевого цикла по финской технологии с теплоизоляцией основания из плитного пенопласта.

Заслуживает внимания решение для легких зданий (щитовых домиков), когда необходимо прорезать значительную толщу слабых водонасыщенных грунтов (см. рис. 2).

Такие фундаменты имеют гладкую поверхность, что позволяет успешнее справляться с возникающими касательными силами пучения, и глубину заложения ниже отметки промерзания, что исключает влияние нормальных сил пучения. Снижение касательных сил пучения может быть достигнуто обмазками или заменой верхнего слоя на другой, менее активный при пучении грунт, т. е. возможны варианты.

Все вышеизложенное не претендует на абсолютную полноту информации по данной проблеме. Автор стремился вкратце напомнить о существовании методов и приемов, которые выработаны практикой проектирования, строительства и эксплуатации зданий и сооружений.