Что такое уровень промерзания грунта и как его определить

Покупая или выстраивая самостоятельно дом вдали от города, каждый хозяин желает создать уютное место отдыха.

Но, кроме комфорта, надо чтобы постройка прослужила долгие годы.

Технология строительства требует учета многих нюансов, одним из которых служит уровень промерзания грунта, оказывающий негативное воздействие на основание дома.

Из чего состоит грунт

Состав грунта

В состав грунта входят различные горные породы, плодородные и неплодородные почвы, для изучения свойств которых постоянно проводятся исследования.

Переход пород из талого состояния в замерзшее называется промерзанием.

А такой показатель, как уровень промерзания грунта и есть определение глубины происходящего процесса в земле.

При достижении нулевой температуры почва становится мерзлой.

На некоторых участках земли оттаивание не происходит никогда. Эти места именуют вечной мерзлотой.

Отчего происходит промерзание почвы

Основные факторы, образующие промерзание – это отрицательная температура воздуха и повышенная влага. Как известно, вода при достижении нулевой отметки начинает замерзать.

Расширение приводит к увеличению объема на 10%, и если этот процесс происходит в земле, естественно, почва начинает подниматься.

Объем льда и уровень поднятия грунта зависят от глубины промерзания и климатических условий, определяющих сезонную температуру воздуха.

Простой пример можно рассмотреть на фундаменте здания. Замерзший зимой мокрый грунт увеличивается в объемах, что приводит к выталкиванию бетонного основания из земли.

Летом лед начинает таять, тем самым уменьшая объем почвы, что приводит к втягиванию фундамента вглубь земли. Рассмотренный на примере процесс носит название сезонного промерзания почвы.

Влияние характеристик грунта на уровень промерзания

Каждая порода обладает своими свойствами, определяющими степень взаимодействия с водой. Этот показатель влияет на глубину промерзания.

Существуют следующие разновидности грунта:

• Каменистые отложения почвой назвать сложно, так как это обычный камень. Он не впитывает воду, следовательно, и не промерзает. Неизменность свойств при любых погодных условиях определяет скалистый грунт, как отличный фундамент.
• Хрящеватой называется почва, состоящая из смеси песка, земли и глины. Часто попадаются примеси щебня и разнородных мелких камней. Такая структура устойчива к размытию водой, что позволяет возводить малозаглубленные ленточные основания массивных зданий.
• Песчаники отлично пропускают сквозь себя воду, что определяет малую глубину промерзания до 500 мм, иногда – не более 1 м. Обладая показателем хорошего уплотнения, песок послужит устойчивой опорой фундаменту и не даст ему замокнуть.
• Глинистые образования от воздействия воды мгновенно разжижаются, что сопровождается вымыванием. Уровень промерзания достигает 1,5 м, результатом чего становится вспучивание.
• Супеси и суглинки состоят из песка и глины в определенных пропорциях. По преобладанию одного из компонентов определяется название почвы, естественно, это говорит и об их свойствах.
• Торфяники находятся в местах полностью или частично осушенных болот. Рыхлая структура по принципу поролоновой губки впитывает огромное количество воды, которая зимой замерзает.

Исходя из этих характеристик почвы, определяют нормы глубины промерзания в определенных регионах.

Нормативный и реальный показатель

Чтобы правильно определить уровень промерзания грунта на своем участке, надо научиться различать нормативный и реальный показатель. Средняя глубина ежегодных промерзаний открытого и заснеженного грунта при минимальных температурах определяет нормативный показатель.

Расчеты основываются на многолетнем исследовании промерзания земли определенной местности.

Нормативная глубина промерзания для каждого региона отображена в СНиП, но она часто не совпадает с фактическим показателем, это породило другое определение – реальная глубина промерзания. Все дело в том, что расчет нормативных данных делается без снежного покрова.

Ледяные и снежные накопления служат отменным теплоизолятором, уменьшаемым глубину промерзания почвы.

Из других факторов, уменьшающих уровень промерзания, можно взять, к примеру, строительство здания. Возле фундамента жилого постоянно отапливаемого дома реальная глубина промерзания будет на 20–40% меньше нормативной. Если это неотапливаемая дача – показатель уровня увеличится.

Современные теплоизолирующие материалы помогают строителям справляться с проблемой обустройства фундаментов. Уложив утеплитель внутрь отмостки вокруг дома, добиваются минимального показателя промерзания почвы, следствием которого становится деформация основания постройки.

Из этих примеров можно сделать выводы, что зимой не следует удалять снежный покров вокруг здания, если, конечно, там нет пешеходной дорожки. Расчищая почву, хозяин собственноручно увеличивает ее глубину промерзания.

Удаляя снег участками, постройке наносится еще больший вред, так как создаются условия для неравномерного промерзания, негативно сказывающиеся на фундаменте.

Оптимальный вариант утеплить землю возле фундамента – это высадить за домом кустарники. Они отлично зимой задерживают снег. Чтобы во время весеннего таяния избежать подтопления основания дома, необходимо позаботиться о гидроизоляции и отводе талых вод.

Географическое расположение земельного участка тоже влияет на уровень промерзания. Например, показатель для Москвы составляет 1,2 м, а в Санкт-Петербурге – 1,3 м.

В регионах с минусовыми сезонными температурами почва замерзает каждый год. Это надо учитывать при строительстве зданий во избежание их разрушения.

Определение глубины сезонного промерзания

В разных регионах показатель сезонной глубины промерзания отличается. Многолетние исследования позволили вывести среднее значение. Согласно документу СНиП 2.02.01-83 существует формула, позволяющая определить данный показатель: dfn=d0*mt.

Значение do зависит от типа почвы:

• глинистый грунт – 0,23
• пески мелких фракций – 0,28
• крупнозернистые пески – 0,30
• крупнообломочные почвы – 0,34

Коэффициент mt определяется по таблице, отображенной в СНиП 23-01-99. Он указывает среднемесячную сумму отрицательных температур для конкретного региона.

Грунтовые воды

Близкое залегание грунтовых вод

Этот источник влияет на нормативный показатель.

Грунтовые воды находятся над водоупорным слоем, не дающим им просачиваться вглубь земли.

Объем жидкости постоянно пополняется дождевыми и талыми водами.

Они замерзают при отрицательных температурах, если находятся выше глубины промерзания почвы.

Присутствие грунтовых вод увеличивает глубину промерзания. Нормативные показатели для такого земельного участка будут отличаться от реальных, так как расчет коэффициента проводится для сухой почвы.

Теперь можно сделать следующий вывод, если грунтовые воды находятся выше уровня сезонного промерзания, фундамент здания потребуется заглублять ниже их слоев. Естественно, придется позаботиться о надежной гидроизоляции основания дома и обустроить дренаж.

Морозное пучение

Еще один фактор, определяющий разницу между нормативным и реальным показателем – это морозное пучение, в процессе которого почва способна изменять свой объем. Сила пучения зависит от глубины залегания грунтовых вод и от степени впитывания влаги грунтом.

То есть, если слой воды расположен высоко в глинистой почве, морозное пучение приобретет огромную силу. Закладывать фундамент на таком участке очень проблематично.

Этот фактор учитывают в начальной стадии проектирования строительства дома. Под каждую породу для фундамента индивидуально подбирают гидроизоляцию, состав бетона и если надо оборудуют дренаж. Само основание дома закладывают ниже уровня морозного пучения.

Влияние глубины промерзания на основание здания

Итак, мы выяснили, чем больше порода впитывает влагу, тем она сильнее пучится. Этот фактор негативно сказывается на фундаменте, что приводит к вертикальным и горизонтальным разрывам.

Застройщик не может изменить состав грунта и глубину его промерзания. Он имеет возможность только выбрать подходящий участок.

Перед его покупкой надо поинтересоваться, какой уровень промерзания грунта, чтобы решить, стоит ли здесь начинать строительство. Ведь неразумно возводить дом на глинистых или торфяных отложениях.

У некоторых строителей существует мнение, чем глубже зарыть фундамент, тем устойчивее будет здание. Это крайне неверно, так как расположенная выше цоколя предельная глубина промерзания пород создаст перенапряжение, что послужит при сильных морозах разрушительной силой всего здания.

Земельный участок необходимо подбирать под тип здания. Нагрузка на бетонное основание тяжелого кирпичного дома с ж/б плитами перекрытия и легкой каркасной постройки будет разной.

Естественно, выстроить кирпичное двухэтажное жилье на торфяниках – это большой риск. Здесь лучшим вариантом будет каркасная постройка на фундаменте из плиты.

При выборе участка и типа фундамента необходимо учитывать желание хозяина иметь погреб или цокольный этаж. Само основание необязательно должно быть ленточным или свайным.

Фундамент под цокольный этаж

Подземное помещение можно обустроить с любым фундаментом, а вот грунтовые воды могут стать препятствием.

Потребуются дополнительные затраты на гидроизоляцию и строительство дренажа.

Если на участке есть жилые постройки, перед строительством дома надо поинтересоваться у соседей о конструкции их фундамента и возникающих проблемах во время сезонной перемены температур.

Это сыграет важную роль в определении глубины стабильного слоя под основание дома.

Существуют исключения, при которых закладывают фундамент независимо от глубины промерзания:

• Скальные породы устойчивы к промерзанию и размыванию водой. Основание дома можно закладывать на поверхности.
• Хрящеватые слои устойчивы к размыванию и сжатию. Глубина закладки фундамента не меньше 500 мм.
• Пески хорошо пропускают влагу и уплотняются от нагрузки. Оптимальная глубина закладки основания от 600 до 700 мм.

Во всех остальных случаях фундамент надо заглубить ниже уровня промерзания почвы.

 Самостоятельное исследование однородности пород

Имея свой земельный участок можно самостоятельно исследовать его на однородность пород. Для этого бурят в нескольких местах двух или трехметровые скважины.

По выработке определяют составляющие слои пород. Это поможет подобрать оптимальную конструкцию фундамента.

Но если результат исследований показал неоднородность пород, основание надо закладывать свайным. Таким образом, нагрузка от всего здания через сваи ляжет на плотные слои пород.

Определение глубины залегания подземных вод

Грунтовые воды влияют не только на глубину промерзания грунта. Их неравномерные залежи приводят к такой же, неравномерной просадке постройки.

Определяя самостоятельно глубину залегания подземных вод, надо не перепутать их с поверхностными. На участке в нескольких местах бурят скважины глубиной 2,5 м.

При появлении воды ее желательно сдать на анализ для определения вредных примесей. Хотя, такие исследования лучше доверить специалистам. Ведь дом строится не на один год и риск здесь неуместен.

Самостоятельное определение глубины промерзания

Промерзание пород может быть неравномерным. Это приведет к поднятию одних частей здания выше других, что сопровождается расколом стен и фундамента.

Самостоятельно определить глубину промерзания пород легко простыми исследованиями:

• Показатель влажности зависит от грунтовых вод и близкого расположения водоемов. Чем выше это значение, тем глубже зимой промерзнет земельный участок.
• Существует мнение, что плотный грунт лучше для фундамента. Но надо учесть, что он сильнее промерзает.
• Наблюдение за толщиной снежного покрова зимой прояснит ситуацию с промерзанием. Чем больше снега, тем меньше промерзнут породы.

Наблюдая за соседними домами, глубину промерзания помогут определить растрескавшиеся фундаменты. Если наблюдается такая картина, надо поинтересоваться у соседей, насколько заглублено основание их дома.

Определение силы вспучивания

Процесс вспучивания неизбежен для любых пород. Здесь важно определить саму силу. Замерзая, почва поднимается, а при оттаивании оседает. Лучшими по составу считаются однородные породы. Их равномерное вспучивание менее опасно для здания.

Определить силу вспучивания можно по составу и влажности пород. Важным фактором является близкое расположение водоемов и грунтовых вод. На сильно пучинистых и подвижных грунтах фундамент рекомендуется выстраивать на подушке из ж/б плиты.

Причем само основание должно выстоять около двух лет до возведения стен. За это время бетонная конструкция найдет свое постоянное место.

Определить глубину промерзания конкретного земельного участка с точностью смогут только специалисты, но поверхностные знания данного вопроса не помешают частному застройщику.

Как определить глубину заложения фундамента — представлено на видео: