Особенности устройства фундамента при высоких грунтовых водах

Далеко не всегда мы имеем возможность выбирать земельный участок для частного домостроительства. Частым следствием этого факта может оказаться высокий уровень грунтовых вод, явление, достаточно распространённое в средней полосе и севернее. Но это не должно служить основанием для отмены строительных работ – современные технологии позволяют эффективно решать проблему отвода излишков влаги от основания сооружения.

Но и к возведению фундамента на таких участках предъявляются особые требования, несоблюдение которых может стать причиной частых подтоплений и, как следствие, снижения срока эксплуатации строения по причине его постепенного разрушения.

Поэтому на первый план при проектировании дома выходит такое мероприятие, как определение уровня грунтовых вод. А если он окажется опасным, то придётся хорошенько подумать над выбором оптимального типа фундамента, а также озаботиться организацией эффективного дренажа придомного пространства.

Опасность расположения грунтовых вод близко к поверхности

В большинстве случаев основание здания устраивают из бетона. Этот строительный материал, как считают многие, не боится влаги. Но так ли это?

Гигроскопичность застывшего бетона при наличии в его составе адсорбирующих добавок невысока – порядка 5-7%. Так что вода всё-таки является врагом бетона, снижая его прочностные характеристики. Но главным врагом бетонных конструкций, вынужденных контактировать с подземными водами, является не сама вода, а содержащиеся в ней соли металлов и другие химически активные вещества. У строителей существует даже специальный термин, характеризующий эту опасность – «цементная бацилла». Она воздействует на бетон, разрыхляя его поры, что приводит к расслоению материала. Часто такое разрушительное воздействие можно оценить и диагностировать визуально: если на поверхности фундаментной плиты появились пятна тёмного налёта и чувствуется выраженный затхлый запах – можете не сомневаться: это результат длительного контакта фундамента с подземными водами.

Во многих случаях близко расположенные грунтовые воды можно выявить уже на этапе проведения земляных работ (рытья траншеи), когда вода заливает дно, размывая его и частично – стенки. Это приводит к уменьшению несущей способности почвы и другим неприятным последствиям.

Именно поэтому устройству ленточного фундамента при наличии высоко выходящих грунтовых вод должно предшествовать создание эффективной дренажной системы. Она будет способствовать отводу поверхностных вод от строительного участка. Если этого не сделать, просадки уже залитого основания не избежать, при этом неизбежны деформации фундамента и, как следствие, несущих конструкций здания.

По-научному процесс вымывания солей из грунта называется восходящей суффозией, и он характерен как раз для участков с высоко расположенным УГВ. Суффозия вредна и для огорода, и для фундамента дома. Но если на приличном участке минимизировать его воздействие на плодородный слой почвы затруднительно, то в отношении основания здания это вполне осуществимо. Потребуется комплекс мероприятий, направленных на осушение строительной площадки, возможно также использование свайных конструкций. Неплохим вариантом является также сооружение блочного фундамента из сборных железобетонных блоков. Разумеется, лишних расходов не избежать, но они окупятся длительным сроком эксплуатации строящегося здания.

Как определить уровень грунтовых вод

Перед работами по сооружению фундамента следует определить, насколько высоким является уровень грунтовых вод на вашем участке. Сделать это можно и самостоятельно, а лучшим периодом считается пора максимального водопритока, приходящаяся на осенний период дождей и раннюю весну, когда сходит снег. Самый простой способ – слежение за уровнем воды в колодце или другом глубоком водоёме, если таковой имеется на участке.

Но достоверность такого метода не очень высокая по очень простой причине – колодцы или скважины обычно устанавливают именно в таких местах, где грунтовые воды стоят ближе к поверхности и водоприток максимальный. Так что доверие к такому методу определения УГВ не должно быть высоким.

Более точный способ определения, насколько высокого расположен этот показатель, следующий:

• в месте предполагаемого строительства выкапываете узкую яму глубиной порядка трёх метров при площади отверстия, не превышающем одного квадратного метра, а лучше ещё меньше;
• этот шурф можно потом использовать, например, для устройства выгребной ямы или туалета (септика), но в таком случае результат на месте возведения фундамента может отличаться в ту или иную сторону;
• чтобы результаты измерений не искажались атмосферными осадками, яму следует накрыть непромокаемым материалом;
• замер уровня воды производится через 2-4 дня, когда яма наполнится водой и визуально этот уровень уже не изменяется;
• если от поверхности до воды окажется больше 2 метров, мероприятия по отводу грунтовых вод не нужны;
• если этот показатель окажется существенно меньше, для обустройства фундамента при высоко выходящем уровне грунтовых вод нужно будет приложить намного больше усилий, о чём мы расскажем ниже.

При проектировании фундамента следует также принимать во внимание такой показатель, как глубина промерзания грунта. Может показаться, что эти две величины никак не связаны, но это не совсем так. По крайней мере, СНиП по этому поводу говорит, что если УГВ находится ниже УПГ, то разновидность почвы принимать во внимание не следует, то есть расчёты должны ориентироваться только на предполагаемую нагрузку.

Но поскольку на многих разновидностях лёгких почв (песчаных, супесчаных, глинистых, смешанного типа) при малом УГВ траншея должна быть вырыта ниже точки промерзания почвы, то в таких ситуациях без оборудования дренажной системы не обойтись.

При этом в строительстве принято увеличивать расчётный показатель УГВ на 70-100 см в большую сторону, то есть с запасом. Во многих случаях полученный результат исключает использование фундамента ленточного типа.

И ещё один важный нюанс: фундамент склонен при высоком уровне грунтовых вод оседать, особенно на слабых грунтах, даже при обустройстве дренажной системы. Если вероятность сезонных подтоплений высока, лучше сделать выбор в пользу свайных ж/б конструкций с учётом того, что сваи должны заглубляться в грунт ниже уровня точки росы.

Какой тип фундамента оптимальный при высоких грунтовых водах

Итак, мы подошли к рассмотрению вопроса, какой фундамент выбрать при поверхностном расположении грунтовых вод. Ответ будет зависеть от нескольких факторов, от качества грунта до предполагаемых нагрузок на основание здания.

Самыми распространёнными типами фундаментов являются три:

• глубоко заглубленные ленточные;
• мелкозаглубленные плитные;
• свайные.

Скажем, на глинистых грунтах при высоком УГВ допустимо использовать основания любого из перечисленных типов, но технология их изготовления будет сильно различаться, как и их стоимость, и объём необходимых работ.

Для ленточного фундамента потребуется формирование монолитного железобетонного пояса, охватывающего весь периметр и внутренние несущие стены. Глубина заглубления траншеи – ниже точки промерзания грунта. Точные расчёты необходимо производить, принимая во внимание тип почвы, её текущее состояние, учитывая поправку на особенности местного климата (прежде всего – максимальных отрицательных температур зимой).

Монолитная железобетонная плита будет лучшим вариантом для глиняных и суглинистых почв, на которых близко расположенные к поверхности грунтовые воды – скорее правило, чем исключение. Такие плиты называют «плавающими», поскольку при проседании почвы они не трескаются, а опускаются вместе со всем зданием. При обустройстве фундамента такого типа обязательно должна присутствовать песчано-гравийная подушка. Это самый трудоёмкий вариант, поскольку для этого придётся рыть котлован, по площади превышающий площадь будущего строения. Правда, глубина его будет намного меньше – всего на полметра больше толщины ж/б плиты.

Свайный тип фундамента при близко расположенных к поверхности грунтовых водах будет лучшим выбором для тяжёлых почв, включая каменистые и мелкокаменистые. Их преимущества налицо: изменяя высоту свай, можно добиться создания исключительно стабильного фундамента, совершенно не подверженного воздействию подземных вод. Но при этом вы можете столкнуться со многими техническими проблемами, начиная с этапа расчёта нагрузки на каждую сваю в отдельности.

Особенности сооружения различных видов фундаментов

Выяснив, что на вашем участке УГВ слишком высок, нужно сразу же вырыть дренажные траншеи, опоясывающие периметр будущего основания здания. Она не должна быть слишком широкой (не более 30 см.) и глубокой (50 см. достаточно). Со временем, через 3-5 дней, в этой канавке появится вода, то есть вы обеспечите осушение участка и его дренирование на период ведения строительных работ. Постоянный дренаж нужно будет обеспечить после возведения фундамента.

Если дренаж не сделать, в основной траншее, в которой будет производиться заливка, вода будет размывать раствор, что недопустимо ввиду уменьшения толщины плиты и существенного снижения прочностных показателей.

Технология создания ленточно-плитного фундамента при высоких грунтовых водах включает следующую последовательность работ:

• тщательное уплотнение грунта;
• заливка бетона толщиной 25 мм., служащего для выравнивания участка и подготовки к проведению гидроизоляционных работ;
• этап гидроизоляции. После окончательного застывания раствора его укрывают рубероидом или аналогичной рулонной изоляцией в два слоя, которые укрепляют битумной мастикой;
• монтаж арматурной сетки;
• заливка бетона – чем толще слой, тем выше несущая способность, но и затраты на бетон растут пропорционально. Оптимальное значение – 20, максимум 30 см.;
• после застывания плиты на неё укладываются блоки по периметру несущих стен.

Завершающий этап, который можно провести и немного позже – мероприятия по водоотводу. Такой тип фундамента считается наиболее надёжным, но одновременно и самым дорогим и трудоёмким.

Способы защиты фундаментов от грунтовых вод

В строительстве распространены три разновидности выполнения послойной защиты фундаментов, расположенных на участках с высоким УГВ:

• заливка битумных мастик, позволяющая получить водонепроницаемый слой с почти идеально гладкой поверхностью. Для улучшения эксплуатационных характеристик в мастику вводят полимерные и каучуковые добавки. Способ часто используется при возведении домов с подвальным помещением;
• цементные смеси по своим водопроницаемым характеристикам практически не уступают битумным составам, они достаточно быстро отвердевают, формируя надёжный водонепроницаемый слой. Их главный недостаток по сравнению с битумной заливкой – отсутствие пластичности, что грозит образованием трещин;
• плёночные покрытия, как правило, на битумной основе. Способ формирования такой гидроизоляции – оклеивание фундамента в два-три слоя.

Рассмотрим особенности защиты фундамента от разрушающего влияния осадков и грунтовых вод в зависимости от его типа.

Монолитная плита/свайный фундамент

Главное достоинство этих типов оснований – равномерное распределение веса здания на фундамент. Они отличаются высокой устойчивостью при проседании/смещении грунта, но массовыми эти способы назвать нельзя из-за высокой стоимости их реализации

Для грунтов с высоким УГВ, усложнённых наличием на участке плывунов, свайный фундамент считается самым надёжным. При этом можно использовать сваи разных конфигураций и типов, включая железобетонные и буронабивные.

Свайная технология не предполагает ведение земляных работ – сваи или вбиваются, или ввинчиваются в грунт до нужной глубины, вверху они скрепляются ростверком в виде балок или монолитного фундамента. Такой конструкции не столь страшны подтопления, она выдерживает значительную нагрузку, но если требуется подвальное помещение или цокольный этаж, от такого варианта придётся отказаться.

Ленточный фундамент

Самый распространённый тип. Но если нужен отвод грунтовых вод от фундамента, технология создания немного усложняется.

Первый бастион защиты – это песчано-гравийная подушка, тщательно утрамбованная. Понадобится и качественная внешняя гидроизоляция, но даже в этом случае такая конструкция будет эффективной, если повышение уровня грунтовых вод имеет сезонный и временный характер.

Рассмотрим вариант ленточного фундамента, устроенного на «плавающей» подушке, как самый надёжный для этой разновидности. Технология устройства такого основания следующая:

• производится устройство дренажной системы для осушения участка;
• вырывается траншея для заливки вдоль всех несущих стен;
• дно котлована уплотняется с использованием виброплиты (ручная трамбовка будет не такой качественной);
• создаётся подушка «плавающего» типа: сначала засыпается песок в несколько слоёв общей толщиной 20-25 сантиметров, каждый слой тщательно трамбуется, затем на поверхность песка укладывается гидроизоляция рулонного типа, после чего выполняется засыпка мелкофракционным щебнём, опять же с качественной трамбовкой. Толщина слоя щебня – около 20 см. Сверху снова укладывается один-два слоя рулонного водонепроницаемого материала;
• теперь можно приступать к монтажу опалубки. Поскольку бетон является достаточно тяжёлой строительной смесью, опалубку следует тщательно укрепить распорками и брусками во избежание деформации во время заливки и на этапе застывания бетона;
• выполняется поперечное армирование конструкции прутками, расположенными в два слоя с расстоянием между ними в 20 см., при этом отступ от всех четырёх поверхностей должен составлять примерно 5 см.;
• точно так же поступаем с продольным армированием, перевязка с поперечными прутками – через 40 см.;
• самый важный и ответственный этап – заливка. Быстро и качественно это можно сделать при использовании миксера, бригада из 2-3 человек справится с такой работой за один день;
• во время застывания бетона за фундаментом нужно ухаживать: увлажнять его сверху, чтобы не допустить пересыхания, или накрывать плёнкой, что также защитит от размывания атмосферными осадками (дождь, туман);
• после застывания бетонной смеси можно приступать к демонтажу опалубки;
• завершающий этап – обработка поверхности основания гидроизоляционной смесью.

Устройство прочного и защищённого от влияния воды фундамента при наличии высокого УГВ – мероприятие достаточно дорогостоящее, окончательная смета примерно вдвое превышает расходы на устройство обычного основания. Но экономия здесь неуместна – отступ от рекомендованной технологии может обернуться деформацией фундамента и образованием трещин в постройке со всеми вытекающими последствиями. Так что если вы не желаете заниматься отведением грунтовых вод, хотя бы в целях снижения сметы, лучше поискать другой участок с более подходящими условиями.

Итак, вы познакомились с основными положениями обустройства фундамента, для которого требуется отвод грунтовых вод. Если у вас именно такой участок, отнеситесь к защитным мероприятиям со всей серьёзностью.