Системы фундамента и типы грунтов: полное руководство
Понимание систем фундамента и типов грунта является ключевым для всех, кто хочет построить или расширить свой дом. Стоимость строительства фундамента является одной из самых больших переменных, поэтому любой, кто хочет контролировать свой бюджет и график, должен разработать наиболее подходящую систему фундамента для использования как можно раньше.
Определение наиболее экономически эффективного решения будет во многом зависеть от грунтовых условий на участке, включая тип почвы, заполнителя или горной породы и их основных компонентов.
Наилучший способ добиться этого до начала работ на стройплощадке – поручить провести геотехническое исследование, которое включает рытье или бурение пробных скважин вокруг участка предполагаемого нового здания, в основном для определения несущей способности грунта на различной глубине.
Образцы собираются и тестируются на пластичность (усадку), уровни pH, сульфаты, контакт с влагой (сезонный уровень грунтовых вод) и другие факторы, которые позволят определить раствор фундамента, наиболее подходящий для данного участка.
Пренебрежение исследованием состояния грунта на вашем участке является одной из самых ранних и дорогостоящих ошибок, которые может сделать самостоятельный строитель.
Типы почв
Какие типы почв я могу найти на своем участке?
Чтобы получить еще больше советов, информации и вдохновения прямо к вашей двери, подпишитесь на Строительство и ремонт дома журнал.
Геотехническое исследование покажет тип грунта на вашем участке и, скорее всего, будет одним из следующих или их сочетанием:
Рок
Известняк, гранит, песчаник, сланец и твердый твердый мел — все породы обладают высокой несущей способностью. Камень, возможно, просто нужно снять и выровнять, чтобы построить из него.
Мел
При условии, что мел не слишком мягкий, в целом приемлема ширина фундамента 450 мм для малоэтажных зданий. Глубина фундамента должна быть ниже любого промерзания, минимум 700 мм.
Если мел мягкий, его необходимо выкапывать до тех пор, пока не будет достигнут твердый мел. Меловые почвы могут быть подвержены эрозии, поэтому опасайтесь возможного наличия впадин или пещер.
Гравий и песок
Для ленточных фундаментов обычно подходят сухие плотные гравийные или гравийно-песчаные грунты. Как правило, приемлема глубина 700 мм, если грунт имеет достаточную несущую способность.
Если уровень грунтовых вод высок (например, если гравий погружен в воду), несущая способность уменьшится вдвое, поэтому важно поддерживать фундамент как можно выше. Подойдет мелкозаглубленный армированный широкий ленточный фундамент.
Песок достаточно хорошо скрепляется, когда он влажный, уплотненный и однородный, но траншеи могут обрушиться, поэтому шпунтовые сваи часто используются для удержания земли в траншеях до заливки бетона.
глиняный
В Великобритании существует три типа глины, классифицируемых по их пластичности, т. е. насколько их объем может изменяться из-за содержания в них воды.
- Глины с самой высокой пластичностью (и, следовательно, с самым высоким риском) обычно встречаются на юго-востоке Англии, простираясь через Ист-Мидлендс до Хамбера на севере и вниз до Бата на западе.
- Глины средней пластичности встречаются на остальной части юго-востока, в Мидлендсе и выше за устьем Хамбера в направлении северо-востока. Они также появляются в некоторых изолированных районах на северо-западе Англии недалеко от побережья.
- В остальной части Англии и Уэльса обычно используются глины с низкой пластичностью, но даже они все еще несут в себе определенный риск.
Первый слой глины толщиной 900-1,200 мм подвержен подвижкам из-за расширения и усадки из-за сезонных колебаний влажности, поэтому, как правило, необходимо выкапывать фундаменты на такую глубину, при которой количество присутствующей влаги остается стабильным.
Ленточные, траншейные или насыпные фундаменты должны быть залиты на минимальную глубину 750 мм в низкопластичных глинах, на глубину 900 мм в средних и Британский стандарт 8004 рекомендует минимальную глубину 1 м для фундаментов в зонах наивысшего риска. Если поблизости есть или были деревья, может потребоваться глубина до 3 м. Необходимая глубина будет зависеть от типа дерева, поскольку виды имеют разную потребность в воде, причем наибольшее влияние оказывают высокие широколиственные породы, такие как тополя.
Там, где есть или были деревья (удаление деревьев не устраняет риск расширения глины), инженеры могут порекомендовать армировать фундамент закладной сталью. Фундаменты в глинистых грунтах также можно в некоторой степени защитить от повреждений, вызванных расширением (вспучиванием), путем облицовки траншей сжимаемым материалом, таким как керамогранит.
Твердая глина над мягкой глиной
В тех случаях, когда глина становится мягче по мере выкапывания, иногда приемлем традиционный ленточный фундамент, но важно не перекопать, так как это может увеличить нагрузку на более мягкую глину под ним. Распространенным решением является рытье широких ленточных фундаментов с закладной стальной арматурой, однако в некоторых случаях может потребоваться инженерный фундамент, такой как армированный ростверк или свайный фундамент.
торфяной
Торф и рыхлый переувлажненный песок являются очень бедными грунтами. Если при вскрытии торфа можно обнаружить подходящую несущую почву глубиной не менее 1.5 м, может подойти ленточный фундамент. В противном случае наиболее экономичным решением, скорее всего, окажется армированный ростверк.
Засыпанный грунт
Там, где грунт ранее был выкопан и засыпан, как правило, необходимо копать до уровня ниже области насыпи. Поэтому важно выяснить глубину «насыпного грунта». Как и на всех ранее застроенных участках, очень важно проверить возможное загрязнение, прежде чем трогать какой-либо материал.
Наклонные участки
Наклонные площадки требуют ступенчатого фундамента. Рекомендации приведены в Строительных нормах.
Нужно ли обследование почвы?
Исследования почвы могут оказаться очень полезными, но не являются обязательным условием. Большинство объектов начинают без формального исследования почвы, полагаясь вместо этого либо на знания проектировщика, либо на местный опыт строительного инспектора.
Этот процесс включает в себя выкапывание ям в различных точках на участке и экстраполяцию результатов в каждой яме, чтобы предположить условия грунта по всему участку.
Фундаментные системы
Ленточные и траншейные фундаменты
Схемы ленточных фундаментов (слева) и траншейных фундаментов (Изображение предоставлено: Строительство и ремонт дома)
Инженерный проект, основанный на расчетах нагрузок здания и несущей способности грунта, укажет решение для фундамента, которое будет использоваться. Излишки грунта для всех фундаментов обычно вывозятся на свалку.
Стандартным решением для фундамента в большинстве районов Великобритании является ленточный фундамент, также известный как ленточный фундамент.
Верхний слой почвы соскабливают (и обычно сохраняют для повторного использования) и выкапывают траншеи на глубину не менее 450 мм, что достаточно, чтобы фундамент не подвергался воздействию мороза. Затем траншеи заливают бетоном минимум на 150 мм ниже уровня земли.
Затем стены возводятся каменной кладкой чуть ниже уровня земли (бетонные блоки или инженерный кирпич), при этом внешний лист переключается на выбранный материал внешней облицовки стен или цоколя, обычно из кирпича или камня, чуть ниже уровня земли.
Утвержденный документ А строительных норм и правил (Англия и Уэльс) определяет минимальную ширину ленточных фундаментов в зависимости от типа грунта и несущей стены.
Таким образом, существует несколько «типов» ленточного фундамента:
Глубокая полоса
Там, где ленточный фундамент должен находиться на более низком уровне, чтобы достичь грунта с подходящей несущей способностью, можно вырыть более широкую траншею для работы внутри, а ленточный фундамент выкопать и залить до необходимой ширины, начиная с этого нижнего уровня. Затем каменные стены могут быть построены чуть ниже уровня земли, прежде чем траншеи будут засыпаны слоями до окончательного уровня земли с использованием чистого подпочвенного слоя или другого указанного материала.
Широкая полоса
Там, где грунт мягкий или имеет низкую несущую способность, можно использовать широкие ленточные фундаменты для распределения нагрузки на большую площадь, армированные сталью, чтобы уменьшить нагрузку на квадратный метр.
Офсетная полоса
В тех случаях, когда невозможно построить обычные ленточные фундаменты из-за того, что новое здание плотно прилегает к существующей конструкции, или нет доступа к прилегающей территории, можно использовать смещенный ленточный фундамент вместо более дорогого свайного фундамента или армированный ростверк. Обычно шириной 750 мм и глубиной 450 мм со слоем сетки A193, расположенной на дне бетона с покрытием не менее 50 мм до стали. Решение, как правило, подходит для одноэтажных конструкций.
Траншейная засыпка
Широко используемой альтернативой ленточному фундаменту является траншейный фундамент, при котором траншеи заполняются бетоном (обычно товарным бетоном для ускорения) на глубину чуть ниже уровня земли. Это позволяет укладывать первый слой наружного облицовочного материала (обычно кирпича или камня) до влагостойкого слоя. Это быстрое решение по сравнению с укладкой каменной кладки, но обычно оно дороже из-за количества бетона, необходимого для заполнения траншеи по всей ширине. Стальная арматура может быть добавлена в местах, близких к деревьям.
Инженерные фундаментные системы
При требуемой глубине фундамента более 2.5 м применение обычных ленточных или траншейных фундаментов становится нецелесообразным, если не планируется цокольный этаж. В этих случаях более рентабельно рассмотреть альтернативы, такие как бетонный плот или свайный фундамент.
Плотные фундаменты
Плот является альтернативой свайным фундаментам и может быть дешевле. (Изображение предоставлено: Строительство и ремонт дома)
Сплошной фундамент представляет собой железобетонную плиту, залитую на уплотненное твердое основание, которое распределяет нагрузку здания на большую площадь земли для преодоления условий грунта с более низкой несущей способностью.
Сплошные фундаменты обычно проектируются инженером-строителем с учетом грунтовых условий, оцененных в ходе геотехнических изысканий или, по крайней мере, осмотра инженером пробных отверстий.
Конструкция плота обычно имеет «краевую балку» по периметру и под любыми участками, воспринимающими большие точечные нагрузки. Он состоит из каркаса из стальной арматуры, который необходимо тщательно собрать на месте. Иногда также необходимы внутренние балки жесткости. Эти балки передают нагрузки здания через остальную часть плиты, а затем равномерно по земле.
Фундаменты на подушках
Это решение используется для поддержки точечных нагрузок зданий, построенных с использованием стального каркаса или деревянного стоечно-балочного каркаса. Подкладки из бетона, обычно заливаемые на месте, размещаются под положением каждой стойки рамы, а стойки соединяются вместе на уровне первого этажа для равномерного распределения нагрузки. Расстояние между прокладками, размер и глубина рассчитываются в соответствии с расчетной нагрузкой здания и состоянием грунта.
Площадные фундаменты могут хорошо подходить для участков, где земляные работы должны быть сведены к минимуму, а также могут быть экономически эффективным решением при преодолении наклонных участков путем подвешивания первого этажа на каркасе из стоек и балок.
Свайные фундаменты
Короткие сваи обычно имеют длину 2–3 м и могут быть армированы сталью. (Изображение предоставлено: Строительство и ремонт дома)
Там, где грунтовые условия плохие, изменчивые или непредсказуемые, обычно решением является свайный фундамент. По сути, существует три типа свай: те, которые забрасываются на месте в отверстия, пробуренные или просверленные; сборные и вбитые в землю сваебойной установкой; и те, которые отлиты на месте в стальной трубчатой форме или «оболочке», вбитой в землю. Сваи поддерживают нагрузку здания, передавая ее на нижние слои почвы или породы, или за счет трения с землей вокруг них, или за счет сочетания поддержки грунтом и трения.
Затем поверх свай набрасывается железобетонная подвесная плита перекрытия или железобетонная кольцевая балка, связывающая их все вместе так, чтобы нагрузка от
здание распределено равномерно. Для стоечно-балочной конструкции сваи или группы свай закрываются бетонной подушкой.
Фундаменты на винтовых сваях
Местные органы планирования часто разрешают строить конструкции вокруг деревьев в зоне защиты корней при условии, что конструкции поддерживаются винтовыми сваями.
Это относительно новое решение для фундамента, состоящее из тонких полых стальных валов с небольшим количеством приваренных к ним стальных спиралей (или резьбы). Сваи ввинчиваются в землю до тех пор, пока не будет достигнуто достаточное трение, чтобы выдержать требуемую нагрузку.
Это также может быть экономически эффективным способом строительства на наклонной поверхности, так как стальные сваи можно оставить над землей и соединить вместе натяжной проволокой или стержнями, а также увенчать стальной кольцевой балкой или ростверком для строительства.
Факторы, которые следует учитывать
Что может повлиять на мой выбор системы Foundation?
Там, где на фундамент влияют корни деревьев (или их предварительное удаление), вам может потребоваться использовать довольно глубокую траншею, заполненную бетоном, но с сжимаемым материалом с одной или обеих сторон внешних траншей, чтобы противодействовать вздутию или расширению в грунте. земля.
Водопроводные трубы должны входить в здание на глубину не менее 750 мм, но не более 1.35 м под землей. Если это означает, что они проходят через бетонный фундамент, то их необходимо либо проложить до заливки, либо, что еще лучше, установить воздуховод, чтобы их можно было протолкнуть позже.
Если канализационные трубы, выходящие из здания, должны быть глубже, чем верхняя часть бетона фундамента, их также следует прокладывать; они не могут быть зажаты внутри бетона и должны иметь возможность свободно двигаться.
Электричество и газ обычно не нужно прокладывать или устанавливать в этот момент, поскольку они обычно монтируются на поверхности. Наконец, строительные и гарантийные инспекторы должны будут одобрить выкопанные фундаменты до заливки бетона.
Прежде чем купить участок
Что делать, если я еще не купил свой участок?
Если вы еще не приобрели свой участок, просмотрите этот контрольный список участков под застройку, чтобы убедиться, что вы проявляете должную осмотрительность в отношении различных факторов (включая тип почвы), прежде чем совершать покупку.
Вы можете либо проконсультироваться с местными властями или строительным инспектором, либо провести исследование почвы. Исследование почвы может стоить всего 500 фунтов стерлингов, но до того, как вы начнете, отметит любые серьезные проблемы, что может сэкономить вам 1,000 фунтов стерлингов.
Всегда полезно выделить не менее 10% вашего бюджета для резервного фонда, если вы столкнетесь с какими-либо непредвиденными проблемами с вашим типом почвы.
Как настроить схему скважины для исследования различных фундаментов?
Главная / Геотехника / Проектирование фундамента / Как настроить планировку скважины для исследования различных фундаментов?
Вам нужно убрать рекламу? Присоединяйся сейчас!
Время чтения: 1 минута
План скважины состоит из нескольких скважин, расположенных в разных планах в соответствии с требованиями для исследования места строительного проекта. Обсуждаются методы настройки схемы скважины.
Что такое скважина?
Скважина представляет собой глубокую вертикальную скважину небольшого диаметра, пробуренную в земле для получения образцов грунта для исследования грунта, необходимого для строительства подходящего фундамента для планируемого строения. Требуется тщательно планировать скважины, чтобы получить необходимую информацию с минимально возможными затратами. В этой статье обсуждаются расположение скважин и различные факторы, влияющие на распределение скважин для различных структур.
Рис.1: Схема скважины для различных фундаментов
Как настроить схему скважины для исследования площадки?
- Выбор места и схема расположения скважин
- Принятие решения о количестве скважин
- Глубина скважин
Выбор Расположение и расположение скважин
Расположение скважин должно быть тщательно определено и размещено должным образом, чтобы результаты испытаний адекватно отражали характер почвы на проектной площадке. Если план сооружения не установлен при обследовании площадки, то рекомендуется учитывать равномерно расположенные кольцевые скважины. В противном случае скважины должны располагаться близко к предполагаемому фундаменту, особенно в случае, когда глубина залегания несущего слоя различна. Часто промежутки между бурениями заполняются статическим или динамическим зондированием, как показано на рисунке 1. Если используются пробные шурфы, их следует располагать вдали от места фундамента, поскольку это ослабит и нарушит грунт. В соответствии со спецификациями Еврокода 7 расстояние между исследовательскими станциями, образующими сетку, составляет от 20 до 40 м. Геологическое состояние проектной площадки следует учитывать при определении расстояния между скважинами. Если геологическая формация существенно различается, то требуется принимать малый шаг и наоборот.
Определение количества скважин для исследования участка
Количество скважин, необходимое для тщательного исследования данного объекта, трудно определить, поскольку оно зависит от нескольких факторов, таких как время, отведенное на исследования, стоимость, структура, для которой проводится исследование, а иногда и наличие необходимого оборудования и людей. при наличии соответствующих навыков и опыта. По мере увеличения количества скважин достигается больше информации о состоянии почвы, и, следовательно, конструкция фундамента будет более рентабельной. Снижается вероятность столкнуться с неожиданным состоянием почвы. Это является значительным преимуществом, поскольку предотвращается увеличение стоимости строительства фундамента из-за непредвиденного состояния грунта. Количество скважин считается экономичным, если только их стоимость не превышает сумму экономии на стоимости фундамента. В противном случае это увеличит общую стоимость проекта, что нежелательно. Наконец, помимо небольших структур, положение каждой структуры необходимо исследовать с помощью 3 скважин для точного определения падения пластов. Тем не менее, остается место для неверных предположений о стратификации почвы.
Определение глубины скважин
Глубина скважин регулируется глубиной залегания грунта, находящегося под действием опорного давления фундамента. Рекомендуемая глубина скважины составляет от одной до трехкратной ширины нагруженной зоны. Это связано с тем, что предполагается, что опорное давление ниже этой глубины может оказать вредное воздействие на конструкцию. Если рассматривать мелкозаглубленный ленточный фундамент со значительным шагом, то глубокие скважины не потребуются, как показано на рисунке 2.
Рис.2: Широко расставленный ленточный фундамент
Тем не менее, потребуется выкопать глубокие скважины в случае больших фундаментов, как показано на Рисунке 3, за исключением случаев, когда скала встречается на указанной глубине.
Рис.3: Большой плотный фундамент с необходимой скважиной
Если эффекты ленточного или подушечного фундамента накладываются друг на друга, то их поведение будет похоже на поведение плитного фундамента, и в конечном итоге потребуется бурение глубоких скважин, как показано на рисунке 4.
Рис.4: Влияние фундамента на грунт с перекрытием и, следовательно, предполагается, что он подобен плитному фундаменту.
Для свайного фундамента Еврокод 7 указывает, что глубина скважины должна быть на 5 м или в пять раз больше диаметра ствола ниже основания сваи. Обычно считается, что реакция сваи в прочном грунте аналогична реакции ростверка, а эквивалентный ростверк составляет 2/3 длины сваи, как показано на рис. 5. Наконец, как правило, глубина количество скважин можно принять в полтора раза больше ширины фундамента, но к этому следует относиться осторожно, поскольку риски весьма вероятны.
