Как определить оптимальную глубину заложения фундамента и от чего зависит этот показатель?

Чем глубже заложен фундамент, тем дороже обойдётся строительство объекта. Вот почему так важен этот вопрос.

Застройщик стремится найти золотую середину между оптимальной несущей способностью основания и минимальной его стоимостью.

От чего это зависит и как это сделать – пойдёт речь в данной статье.

На что влияет степень заглубления?

Чем больше глубина, тем больше потребуется материалов и трудовых ресурсов на возведение фундамента. Это, в конечном счёте, скажется на общей стоимости строительства объекта. В обратном случае экономия средств будет очевидной.

Перед застройщиком возникает дилемма. Нужно получить надёжное долговечное основание здания, и в то же время обойтись минимумом затрат. Прийти к оптимальному решению поможет только точный расчёт несущей способности фундамента, в том числе, его глубины заложения. От правильности расчёта заглубления будет зависеть надёжность и долговечность строящегося объекта.

Если у застройщика не хватает опыта в этом деле, то лучше обратиться за расчётом к специалистам. Они учтут гидрогеологические, климатические условия грунта и конструкционные особенности здания.

Получив опытным и справочным путём данные, специалисты дадут рекомендации какой лучше тип фундамента возводить, какой ширины и глубины он должен быть.

Что нужно учитывать при расчете параметра?

Параметр определяют рядом вычислений, сбором справочных данных. Глубина заложения фундамента напрямую зависит от гидрогеологических, инженерно-геологических и климатических условий грунтового основания строительного участка.

Важно! Для устойчивого положения здания или сооружения важно соблюдение неравенства между его весом и сопротивлениям грунтового основания, причём последний показатель должен быть больше нагрузки от дома.

Это во многом зависит от состава грунта, расположения его пластов с разными физическими характеристиками.

Подошва основания должна опираться на прочный пласт грунта. Насколько низко будет залегать прочное грунтовое основание, настолько глубоко будет погружен фундамент в землю.

Грунтовые воды существенно влияют на расчёт глубины заложения подошвы основания здания. Задачей проектировщиков является установить нижнюю границу фундамента выше уровня грунтовых вод, чтобы избежать разрушительного воздействия на массив основания влаги.

Суровость или наоборот мягкость местного климата существенно влияет на то, насколько глубоко промерзает грунт. Всё что погружено в промёрзлую почву весной может подвергнуться воздействию разрушительных сил пучения почвы. Поэтому подошва фундамента должна находиться ниже слоя мерзлого грунта в зимнее время года.

Критерии выбора

Итак, основополагающие критерии выбора величины заглубления основания – это факторы:

• инженерно-геологический;
• гидрогеологический;
• климатический.

Инженерно-геологический

Встречаются разные грунты, которые обладают различным сопротивлением. Они бывают слабыми, средней и высокой несущей способности:

• К первым относят торфяники, суглинки, болотистые почвы.
• Глинистые основания тоже относят к ненадёжным основаниям по причине их пучинистости. Вторыми можно считать песчаники, почвы с каменистыми включениями.
• Самые прочные грунты — это скалистые основания.

Чтобы правильно рассчитать заглубление, нужно знать какие пласты грунта находятся под верхним плодородным слоем почвы, каким удельным сопротивление они обладают. Для этого на строительном участке проводят инженерно-геологические изыскания.

Есть два пути определения характеристик грунтовых оснований – справочный и опытно-лабораторный способ:

1. Практически вся территория РФ обследована геологическими службами. Результаты изысканий в виде вертикальной съёмки хранятся в архивах местных управлений градостроительства и архитектуры.

   Запросив выкопировку геологической вертикальной съёмки с привязкой к месту строительства объекта, застройщик получит характеристики слоёв грунта на своём участке. Если таковые данные невозможно получить, пользуются табличным материалом из нормативной документации: СП 22.13330, ГОСТ 5180-2015.

2. Во втором случае геологические характеристики грунтового основания определяют опытным способом. Взятые бурением на участке образцы грунта в виде кубиков со сторонами 1 см испытывают в строительной лаборатории. Кубик подвергают давлению, определяя удельное сопротивление образца почвы.

Гидрогеологические

Уровень грунтовых вод можно узнать из той же выкопировки вертикальной съёмки (см. выше). Этот параметр очень важен при строительстве фундамента. Чем ниже основания здания грунтовые воды, тем лучше. Вода может вымыть грунт из-под подошвы фундамента, что приведёт к неравномерной осадке здания и его разрушению.

Повышенный уровень влажности – это благоприятная среда для размножения грибков и плесени. Вредоносные микроорганизмы разрушают опорный массив, возведённый из любого материала. Вот почему подошва фундамента должна быть выше залегания подземных вод.

На заметку. Самый верный способ определения уровня грунтовых вод очень прост. Для этого надо заглянуть в колодец рядом со стройучастком. Расстояние от уровня земли до поверхности воды и будет этим уровнем.

Климатический

В нормативной документации, указанной выше, можно найти по карте свой район строительства с указанием глубины промерзания грунта. В зимнее время застройщик может сам определить, на какую глубину промерзает почва.

Также этот параметр есть в местном архиве управления градостроительства и архитектуры. Если подошва окажется в зоне промерзания, то фундамент будет подвергаться воздействию разрушительных сил весеннего пучения грунта.

Разновидности грунтов

Проектирование фундаментов основывается, прежде всего, на несущие свойства грунта. Геологические изыскания определяют, так называемую распластовку грунтового основания. На вертикальной съёмке видно их расположение. Зная удельное сопротивление каждого слоя и удельную нагрузку от веса здания, можно определить, на какой глубине нужно будет заложить фундамент.

В качестве справочного материала можно воспользоваться следующей таблицей:

Оперируя удельной нагрузкой, её можно уменьшать или увеличивать за счёт изменения величины расчётной площади опоры здания. Этим добиваются превышения удельного сопротивления выбранного слоя грунта над удельным весом сооружения. Предварительный расчёт глубины заложения корректируют в зависимости от глубины промерзания и уровня грунтовых вод.

Справка! Как правило, расчётная величина заглубления оказывается гораздо ниже границы промерзания почвы (исключению подлежат регионы Крайнего Севера). Если возникает потребность сделать основание глубоко в зоне грунтовых вод, то этот уровень преодолевают с помощью свай.

Влияние типа основания

Расчётную ГЗФ корректируют в зависимости от типа фундаментного основания. Самые распространённые виды опорных конструкций – это:

• ленточные;
• столбчатые;
• свайные;
• плитные.

Коррекция ГЗФ осуществляется для каждого вида фундамента определенным образом.

Ленточные

Фундаменты называют ленточными потому, что опорный массив выглядит в плане лентой, повторяющей периметр несущих стен дома.

Опорные ленты бывают железобетонными монолитными, сборными из ж\б блоков, кладочными (бут, природный камень). Также это могут быть основания из брёвен для деревянных домов.

Ленты могут быть мелкозаглублёнными и основаниями глубокого заложения. Мелкие фундаменты устраивают для лёгких построек, когда их незначительный вес позволяет возводить ленты минимальной ширины при минимальной глубине промерзания грунта до 300 мм. На торфяниках, болотистых почвах и слабых грунтах ленточные фундаменты не строят.

Важно. Непременным условием возведения ленточных оснований является ограничение длины прямолинейных участков, которые не должны больше 7 метров. Это позволяет избежать риска неравномерной просадки опорной конструкции.

Столбчатые

Как отдельно стоящие опоры, столбы одного здания могут быть разной глубины заложения. Это может быть вызвано неравномерной распластовкой несущих слоёв грунта. На практике застройщики не хотят возиться с индивидуальным заглублением каждой опоры, выбирают максимальный параметр и заглубляют все столбы одинаково.

Сваи

Сваи многообразны в своём строении. Они бывают железобетонными, буронабивными, а также в виде металлических труб. Их расчётная подземная длина и есть глубина заложения фундамента. Их длина напрямую зависит от глубины несущего слоя грунта. Следует учитывать то, что конец сваи должен быть погружен в этот слой минимум на 300 – 400 мм.

Отдельного внимания заслуживают винтовые опоры. Их тоже относят к конструкциям свайного поля. Главным отличием винтовых опор является то, что их ввинчивают, а не забивают в грунт.

Они обладают высокой несущей способностью и не нуждаются в чрезмерном глубоком заложении. Не большой размер по вертикали компенсируется количеством винтовых свай.

Изначально опоры предназначались для военного строительства. Сегодня из-за быстроты монтажа их применяют для гражданских объектов на всех видах грунта, кроме оснований с каменистыми включениями и скалистых почв. Больше о свайно-винтовом фундаменте читайте здесь.

Особенности. Задача винтовых опор состоит в том, чтобы пройти слабые слои и погрузиться в несущий грунт. Их винты могут быть двух и трёх лопастными, а наконечники открытыми и в виде конуса.

Плитные

Фундаменты такого типа можно назвать поверхностными конструкциями. Они практически представляют собой незаглублённый фундамент, которому «всё равно», какая глубина промерзания грунта и уровень грунтовых вод на месте строительства.

Такие основания возводят в местах со слабыми грунтами большой глубины. Большая площадь монолитной плиты сводит к минимуму удельную нагрузку на единицу опорной площади грунта. Плита, как бы плавает на поверхности почвы.

Зависимость от типа постройки

Здание может покоиться на мелкозаглублённом фундаменте или возведено на заглублённом основании с цокольным этажом и подвалом. Внутри здания устанавливают тяжёлое оборудование на отдельных фундаментах. Все эти конструкционные особенности отражаются на ГЗФ.

Как уменьшить?

Застройщик крайне заинтересован в экономии материальных ресурсов. Чем меньше глубина заложения основания дома, тем меньше затрат. Этот вопрос наиболее актуален для ленточных и плитных оснований. Сваи должны опираться на устойчивые пласты грунта. Чтобы уменьшить ГЗФ, выполняют следующие мероприятия:

• Устройство песчано-гравийной подушки. Если пучинистые грунты уходят на большую глубину (3, 4 метра), возводить ленточный фундамент с большей глубиной заложения экономически будет крайне невыгодно.

  Уменьшают ГЗФ путём замены поверхностного слоя пучинистого грунта песчано-гравийной подушкой. Она воспримет на себя и смягчит силы пучения почвы, чем убережёт фундамент от деформации.

• Отвод воды. Близко расположенные к поверхности земли грунтовые воды быстро разрушат опорный массив здания. Чтобы этого не случилось, глубину заложения значительно увеличивают с усиленной гидроизоляцией поверхностей фундамента.

  Напротив, чтобы уменьшить ГЗФ делают дренаж вокруг дома. Отвод воды от фундамента убережёт его от пагубного воздействия излишней влаги. О видах и схемах дренажа плитного фундамента узнайте здесь.

• Утепление. Большая глубина промерзания грунта порой, особенно в условиях северных регионов, принуждает застройщиков сильно заглублять подошву фундамента. Утепляя его, можно значительно уменьшить ГЗФ. Для этого дно траншей и стенки фундамента утепляют пенопластом, пеноплексом, матами минеральной ваты и пр.

Заключение

Правильный расчёт глубины заложения фундамента избавляет застройщика от излишних затрат на строительство здания. Необоснованное уменьшение высоты подземной части опорного основания может вместо экономии финансов привести к разрушению конструкций здания.