Инженерно-геологические изыскания в индивидуальном сгроительстве

Народная мудрость гласит: «Не лезь в воду, не зная броду». И все же некоторые фирмы, предлагающие свои услуги в возведении дачных домов и коттеджей, да порой и сами застройщики не учитывают грунтовых условий участка, пытаются обходиться без привязки фундаментов к конкретным строительным площадкам. Последствия этих действий бывают плачевными!

Зачастую причина такого положения кроется в том, что изыскательские и проектные фирмы, не делая различия между небольшими индивидуальными домами и объектами промышленного и многоэтажного городского жилищного строительства, завышают объемы и стоимость работ. При этом стоимость изыскании вместе с проектной привязкой фундаментов становится соизмеримой со стоимостью изготовления самих фундаментов.

Случается и по-другому: некоторые фирмы сразу предлагают конкретную конструкцию фундамента без геологических исследований — главное, чтобы клиент заказал строительство дома по проекту из их каталога. Хотя очевидно, что без знания грунтовых условий строительной площадки надежное и экономичное устройство фундаментов невозможно!

Попробуем разобраться в сложившейся ситуации и определить разумные объемы изыскательских работ.

ИСТОКИ

В промышленном государственном строительстве при возведении объектов и зданий существовал и существует ныне обязательный комплекс работ, связанных с инженерно-геологическими изысканиями, которые дают проектировщикам исходные данные о природных и грунтовых условиях строительных площадок для разработки фундаментов.

При массовом централизованном строительстве усадебных домов для тружеников села в 70...80-х годах прошлого века все работы (инженерно-геологические изыскания, www.postroil.com и строительство) проводили специализированные организации Росагропромстроя. Часть объектов в колхозах возводилась хозспособом — строительными отрядами, состоявшими в основном из студентов.

Массовое дачное строительство велось, как правило, собственными силами www.postroil.com или с привлечением бригад. Достаточно было, чтобы в бригаду входил хотя бы один квалифицированный плотник, умевший собирать дома, остальные работники чаще всего были бывшими студентами, получившими опыт строительства в стройотрядах и стремившимися в свой отпуск немного подзаработать.
Иногда www.postroil.com собирали лесозаготовительные предприятия или деревообрабатывающие комбинаты. При этом устройство фундамента зачастую возлагалось на самого застройщика. В дачном строительстве, как правило, инженерно-геологические изыскания не проводились. Сами дома по размерам были небольшими и имели ряд существенных ограничений: площадь — не более 35 м2, высота цоколя — не более 0,5 м, высота дома — не более 6,5 м.
Фундаменты возводили, исходя из:
— типового проекта, прилагавшегося к купленному комплекту дома, в котором предусматривались столбчатые фундаменты для применения в мелком песке, непучинистом, при отсутствии грунтовых вод (таковы исходные данные при типовом проектировании);
— того, как устроен фундамент у соседа;
— того, что предложат строители — они всегда знали, какие фундаменты нужны, так как уже имели опыт строительства подобных домов в других местах.

Применялись в основном столбчатые и ленточные фундаменты из сборных блоков, заглублявшиеся ниже уровня промерзания. Часто под один дом закладывали и те, и другие фундаменты: под жилую часть — ленточные, а под веранду — столбчатые.

Разумеется, существовал и высокий уровень дачного строительства (очень ограниченного), при котором фундаменты проектировали с соблюдением всех требований, в том числе и с проведением изысканий.

В 90-х годах прошлого века начался бум загородного строительства. Были сняты ранее существовавшие ограничения на размеры домов. Началось массовое возведение коттеджей. Дачные дома стали строить с примыкающими верандами, открытыми террасами, гаражами, бесподвальные, с техподпольем или с цокольным этажом. Можно возводить дома в несколько этажей.

Спрос рождает предложение — появилось большое количество www.postroil.com, предлагавших свои услуги в строительстве дач, усадебных домов, коттеджей. Работники деревообрабатывающих комбинатов и заводов железобетонных изделий, ранее занимавшиеся только изготовлением конструкций, теперь стали сами ставить дома, включая нулевой цикл. Многие специалисты этих предприятий организовали собственные фирмы. В руководство строительными фирмами пришло много специалистов из других отраслей, в том числе из гуманитарных — жизнь заставила.

Если с возведением наземной части домов все обстояло достаточно благополучно, то надежность устройства фундаментов осталась на прежнем «самодеятельном» уровне.

При отсутствии контроля со стороны причастных к строительству организаций (кроме утверждения генпланов), естественной некомпетентности застройщиков фундаменты во многих случаях возводили без учета грунтовых и климатических условий строительных площадок. www.postroil.com выбирали фундаменты из типовых проектов или на основе собственного опыта строительства на других объектах, в других грунтовых условиях.

Обычно заказчику предлагался один или несколько типов фундаментов которые фирма освоила. Во многих случаях фундаменты заглубляли ниже расчетной глубины промерзания, даже если при этом не обеспечивалась устойчивость дома. Весь расчет фундаментов сводился к простой формуле: в два раза пошире, в два раза поглубже — заказчик платит, и гарантия один год его устраивает.

Иногда строили по принципу: под более дешевый дом (щитовой) — www.postroil.com, под более дорогой (брусовый, кирпичный) — ленточный из сборных блоков. При этом давали смехотворную гарантию на год (правда, в дальнейшем она возросла в некоторых фирмах до трех лет).

К тому же периоду относятся публикации по строительству дач, коттеджей, в которых авторы пытались унифицировать конструкторские решения. Они указывали размеры фундаментов и оснований под конкретные проекты загородных домов без указания, для каких грунтовых и эксплуатационных условий даны эти рекомендации (величина нагрузок от дома, допустимые нагрузки на основание, степень пучинистости грунтов, тепловой режим дома и др.). У читателя складывалось ошибочное впечатление, что указанные размеры www.postroil.com и оснований под такие дома можно применять по всей России или, например, по всей Московской области в любых грунтовых условиях.

За последние годы ситуация стала улучшаться. Некоторые фирмы, убедившись, что без знания грунтовых условий надежное устройство фундаментов невозможно, стали привлекать к сотрудничеству не только архитекторов, но и специалистов в области изыскательских и проектных работ. Ныне становятся более компетентными и застройщики. Известны случаи, когда некоторые из них сами проводили на участке кое-какие изыскания — откопку шурфов или бурение на 1,0-1,5 м, и сдавали отобранные образцы грунтов на лабораторный анализ.

ЗНАЧЕНИЕ И ЦЕЛЬ ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ ИЗЫСКАНИЙ

Из всего комплекса инженерно-геологических изысканий выделим те работы, которые необходимы при строительстве загородных домов:
— проходка горных выработок с отбором образцов грунтов для последующего лабораторного исследования их физико-механических и деформационных характеристик;
— рекогносцировочное обследование площадки строительства, участка и прилегающей территории.

К горным выработкам относят:
— скважины глубиной 2,0-8,0 м;
— шурфы глубиной 0,6-1,5 м,
— закопушки глубиной до 0,6 м.

Проходку скважин проводят с целью:
— определения характера напластования грунтов, мощности слоев, их природного состояния, уровня грунтовых вод при их близком расположении к поверхности грунта;
— взятия образцов грунтов для лабораторного определения вида грунтов, их природной влажности, удельного веса, плотности песчаных и консистенции глинистых грунтов, угла внутреннего трения, удельного сцепления и модуля деформации. На основе этих параметров специалист рассчитывает допустимые нагрузки на основание и степень пучинистости грунтов.

Значительная часть территории России находится в зоне сезоннопромерзающих грунтов. При промерзании большая часть грунтов проявляет пучинистые свойства, которые имеют решающее значение при выборе конструкции и определяют стоимость www.postroil.com. Поэтому важнейшей задачей изысканий в индивидуальном строительстве легких домов является определение степени морозоопасности грунтов.

Для получения более полных данных о степени пучинистости грунтов проводят рекогносцировку участка, чтобы получить информацию о характере и рельефе местности, расположении на ней участка и соответственно — строительной площадки. Следует принять во внимание наличие построек на исследуемом и соседних участках, их состояние и www.postroil.com (по возможности), наличие колодцев и уровень воды в них, а также водоемов, рек, ручьев, родников, характер растительности. Все эти факторы в совокупности с данными, полученными при бурении и при лабораторном анализе образцов, позволяют точнее определить уровень грунтовых вод в осенне-предзимний период, степень пучинистости грунтов и, следовательно, спроектировать надежный фундамент и основание.

СПЕЦИФИКА ЗАГОРОДНЫХ ДОМОВ

На объемы и содержание инженерно-геологических изысканий влияет специфика легких загородных домов: их относительно небольшие размеры в плане, небольшие нагрузки от здания на основание, малые размеры сжимаемой толщи грунтов, преобладание деформаций пучения, а не осадок. Большинство загородных домов относится к легким постройкам — силы пучения грунтов, действующие по боковой поверхности фундаментов, которые заглублены ниже расчетной глубины промерзания, больше веса здания. Но встречаются постройки, которые следует относить к тяжелым.

О КОЛИЧЕСТВЕ ВЫРАБОТОК

В соответствии с указаниями СП расстояния между выработками для зданий II уровня ответственности (к ним относятся индивидуальные дома) определяются в зависимости от категории сложности инженерно-геологических условий площадки строительства и чувствительности зданий к неравномерным осадкам (табл. 1).

Большие значения расстояний между выработками относятся к зданиям, малочувствительным к неравномерным осадкам. Это загородные брусовые и бревенчатые постройки, а также все дома с мелкозаглубленными ленточными www.postroil.com, устроенными в виде пространственной жесткой рамы. Дома кирпичные и из пенобетонных блоков, а также любые постройки, облицованные кирпичом или штукатуркой, устроенные на сборных фундаментах, относят к чувствительным.

Читаем в нормативных документах: «Общее количество горных выработок в пределах контура каждого здания и сооружения II уровня ответственности должно быть, как правило, не менее трех,...».

«На участках отдельно стоящих зданий и сооружений III уровня ответственности ..., размещаемых в простых и средней сложности инженерно-геологических условиях, следует проходить 1 -2 выработки».

Понятно, что чем больше выработок, тем больше информации. Поэтому следует определить минимальное количество выработок, достаточное для получения необходимых данных.

Из диаграммы процентного распределения домов с различной площадью в плане, выбираемых современными застройщиками загородных домов видим, что 95% строящихся домов не превышают условные габариты в плане 15,0x15,0 м, а 50% домов имеют габариты, не превышающие 10,0x10,0 м...

В настоящее время специализированные изыскательские фирмы бурят под индивидуальные дома, как правило, 3-5 скважин глубиной по 8,0м по одной из схем (см.рис.) Как видим, плотность изысканий при существующих размерах загородных домов очень высокая. Уменьшение расстояния между скважинами сборных фундаментах, относят к чувствительным.

Читаем в нормативных документах: «Общее количество горных выработок в пределах контура каждого здания и сооружения II уровня ответственности должно быть, как правило, не менее трех,...».

«На участках отдельно стоящих зданий и сооружений III уровня ответственности ..., размещаемых в простых и средней сложности инженерно-геологических условиях, следует проходить 1 -2 выработки».

Понятно, что чем больше выработок, тем больше информации. Поэтому следует определить минимальное количество выработок, достаточное для получения необходимых данных.

Из диаграммы процентного распределения домов с различной площадью в плане, выбираемых современными застройщиками загородных домов видим, что 95% строящихся домов не превышают условные габариты в плане 15,0x15,0 м, а 50% домов имеют габариты, не превышающие 10,0x10,0 м...

В настоящее время специализированные изыскательские фирмы бурят под индивидуальные дома, как правило, 3-5 скважин глубиной по 8,0м по одной из схем, представленных на рисунке. Как видим, плотность изысканий при существующих размерах www.postroil.com очень высокая. Уменьшение расстояния между скважинами для рассматриваемых домов даже в сложных грунтовых условиях меньше 25 м ничем не обосновано.

Получается, что на здание размерами 100x20 м в средних грунтовых условиях требуется не менее трех выработок, но и на дом размерами 6x6 м также требуется не менее трех выработок — явное несоответствие требований при формальном подходе.

Расчеты показывают, что по площади, приходящейся на одну выработку на строительных площадках загородных домов, их плотность превышает указания СП в 2-20 раз в зависимости от сложности грунтовых условий и чувствительности домов к неравномерным деформациям. Кроме того, в СП указываются выработки, а не скважины. Следовательно, это могут быть, например, одна скважина и две закопушки глубиной 0,5 м.

Закопушки позволяют определить толщину плодородного слоя, выяснить изменчивость напластований грунтов с поверхности, а взятием проб фактически в уровне подошвы www.postroil.com определить физико-механические характеристики грунта. При такой трактовке применение указаний СП к индивидуальным домам согласуется со здравым смыслом.

Взглянем на эту проблему с другой точки зрения. При изысканиях под протяженные объекты количеством выработок выявляется изменчивость грунтовых условий, учитываемая при расчете возможных осадок.

В соответствии с указаниями СНиП 2 02.01 - 83* «Основания зданий и сооружений» принятие размеров фундаментов, при которых давление от дома не превышает расчетного сопротивления грунта, обеспечивает осадки в допустимых пределах. Так собственно и следует проектировать фундаменты.

По имеющимся данным 90%) индивидуальных домов в Московской области относятся к легким домам. Поэтому преобладающим фактором, влияющим на конструкцию и www.postroil.com, являются не осадки, а деформации пучения. Отсюда следует, что главной задачей изысканий для легких домов наряду с определением допустимой нагрузки на основание является определение пучинистых свойств грунтов и в первую очередь — расчетного уровня залегания грунтовых вод в осенне-предзимний период. Для этого на площадях индивидуальных домов достаточно одной скважины. Кстати, глубиной бурения до 8,0 м не всегда можно достичь уровня грунтовых вод.

Расчетный уровень определяют по совокупности всех факторов, выявляемых в процессе изысканий, в том числе и с учетом времени года на момент проведения изысканий.

Таким образом, в простых грунтовых условиях под рассматриваемые дома достаточно одной скважины. В средних и сложных грунтовых условиях, в том числе на строительных площадках, имеющих значительный уклон, необходимо пробурить не менее двух скважин одну — в верхней и другую — в нижней частях строительной площадки, и сделать одну-две (при необходимости и более) закопушек.

ГЛУБИНА СКВАЖИН

Глубина проходки скважин зависит, прежде всего, от величины сжимаемой толщи основания. В соответствии с указаниями СП требуется проходить на 1-2 м. ниже сжимаемой толщи. Если на период изысканий она не известна, то глубину проходки выбирают в зависимости от величины нагрузок от дома на основание. Например, при нагрузках на www.postroil.com в одноэтажном доме до 10 тс/м2 глубина скважины должна быть ниже подошвы фундамента на 4.. 6 м, при нагрузке до 20 тс/м2 в 2-3 этажном доме — 6...8 м.

В настоящее время специализированные изыскательские фирмы бурят под загородные дома, как правило, скважины глубиной 8 0 м.

Рассмотрим, в какой мере необходимы указанные глубины при изысканиях для загородных домов. На рисунке представлена диаграмма, из которой следует, что 88% строящихся домов имеют нагрузки на ленточный фундамент, не превышающие 10,0 тс/м2. Поэтому к ним, если глубина сжимаемой толщи не известна, применимо требование СП о глубине проходки шурфов не менее 4-6 м ниже подошвы фундамента.

Подавляющее число легких домов Подмосковья может быть возведено на www.postroil.com с глубиной заложения в пределах 0,5 м. Поэтому минимально необходимая глубина бурения, при отсутствии данных о величине сжимаемой толщи, может быть принята равной 4,5-5,0 м.

В табл. 2 представлены результаты расчетов сжимаемой толщи в грунтах (от рыхлых до плотных) для домов с разными конструкциями стен, наиболее употребительными в настоящее время.

Понятие о величине сжимаемой толщи можно получить из схемы. Давление на грунт под подошвой фундамента определяется нагрузкой, приходящейся на контактную площадь. По мере заглубления от подошвы фундамента давление от дома на основание уменьшается (эпюра 1). Одновременно с заглублением возрастает бытовое давление в грунте под действием его собственного веса. Оно определяется как произведение удельного веса грунта на глубину от поверхности до рассматриваемого слоя (эпюра 2).

Под действием дополнительного давления от дома грунт сжимается, происходят осадки дома. Условная граница сжимаемой толщи грунта находится на глубине, где дополнительное давление от дома на основание не превышает 20% от бытового. Если внизу сжимаемой толщи залегает слой слабого грунта или этот слой примыкает к сжимаемой толще, то тогда граничным принимается слой, где дополнительное давление не превышает 10% от бытового.

Из таблицы 2 следует, что сжимаемая толща в различных грунтах и при разных нагрузках изменяется от 1,2 до 3,3 м. Даже при нагрузке 12,0 тс/м в рыхлых грунтах она не превышает 3,5 м. С учетом заложения мелкозаглубленных фундаментов на 0,2-0,5 м минимальная глубина скважин может быть в пределах 2,0-4,0 м.

Представляется, что приведенные в табл. 2 значения могут быть использованы при формировании задания на производство изыскательских работ Необходимость увеличения глубины может быть уточнена в процессе бурения.



При производстве инженерно-геологических изысканий под тяжелые объекты, многоэтажные дома отбор образцов грунтов обычно производят с глубин больших, чем расчетная глубина промерзания, например для Москвы и Московской области — с глубины 1,5-1,7 м. При строительстве же легких одно- двухэтажных домов www.postroil.com отбирают с глубины подошвы плодородного слоя через 0,3-0,5 м — в пределах расчетной глубины промерзания, ниже глубины промерзания — через 0,5 м.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ



Л. Гинзбург, кандидат технических наук
По материалам журнала "ДОМ"

Дата размещения: 10-01-2012, 18:17