Устройство песчаных оснований вручную с трамбованием и поливом водой

Подготовка оснований под фундамент

В этом разделе рассказывается именно о подготовке основания, а не о подготовке самой строительной площадки.

Подготовка основания – это та часть работы, которая относится к подготовке грунта быть основанием под будущим фундаментом.

Подготовка основания – первый этап строительных работ, который может включать комплекс мероприятий, зависящий от вида и состояния грунта.

Подготовка основания для индивидуальных застройщиков сводится, как правило, к осушению участка (если требуется). Все остальные мероприятия по улучшению свойств грунта-основания, приведенные ниже, используются в индустриальном строительстве с привлечением сложных и тяжелых механизированных средств, с расходом большого объема специальных химических составов. Именно поэтому информация о подготовке основания здесь будет дана в ознакомительном формате.

Осушение участка застройки

Если участок застройки затоплен, то делают дренаж (Рисунок 10). Вид дренажа определяют грунтовые условия, рельеф местности и располагаемые средства. Дренаж может быть естественным, когда вода уходит самотеком (Рисунок 21, а); и принудительный, когда вода откачивается насосом (Рисунок 21, б).

Рисунок 21. Устройство дренажа строительной площадки
А – естественный; Б – принудительный;
1 – котлован (траншея); 2 – уровень грунтовых вод; 3 – придорожный кювет; 4 – дренажная труба; 5 – приямок; 6 – насос; 7 – водоотливная труба

Строительное водопонижение выполняется при возведении подземной части здания. В водонасыщенных скальных, обломочных или галечных грунтах применяют открытый водоотлив с применением центробежных насосов.

В мелкозернистых грунтах открытый водоотлив приводит к оплыванию откосов и траншей, к разрыхлению грунта в основаниях под фундамент. Здесь целесообразно применять глубинное водопонижение уровня грунтовых вод. В этих случаях воду отбирают из заранее пробуренных скважин с глубины 4…10 м, применяя центробежные или вакуумные насосы.

Для осушения пылеватых и глинистых песков, супесей, суглинков, лессовых суглинков применяют установки вакуумного водопонижения.

Открытое водопонижение не следует выполнять, если возникает восходящая суффозия, сопровождающаяся выносом с водой частичек грунта, которые отлагаются у выходов струек воды из грунта. Вымывание мелких минеральных частиц происходит с возрастающей интенсивностью и может привести к потере несущей способности грунта в самых непредсказуемых местах.

Сезонное изменение уровня грунтовых вод может сказаться на выборе времени возведения фундамента. В этой связи устройство фундамента часто планируют ближе к осени, когда уровень грунтовых вод спадает, когда верховодка не мешает проведению земляных работ.

Возведение столбчатого или столбчато-ленточного фундамента по технологии ТИСЭ не требует проведения осушительных мероприятий. Даже заполнение скважины бетоном можно выполнять без удаления из неё воды, с некоторыми технологическими приемами.

Устройство грунтовых подушек

Один из наиболее распространенных методов улучшения работы слабонесущих грунтов является устройство грунтовых подушек. Оно сводится к замене слабого грунта непосредственно под подошвой фундамента на подушку из прочного грунта, песка, гравия, щебня, шлака, строительных отходов… (Рисунок 22).

Толщину подушки назначают исходя из того, что давление от неё на слабонесу- щий грунт не превысит его расчетного сопротивления. Как видно из рисунка, ширина нижней части подушки определится её толщиной и углом распределения давления а. Этот угол зависит от состава подушки и находится в пределах 30…45°.

Рисунок 22. Устройство песчаной подушки, заменяющей слабый грунт:
1 – фундамент; 2 – обратная засыпка, 3 – песчаная подушка; 4 – слабонесущий фунт

Устройство фундамента начинается с создания котлована под размещение подушки. Грунт подушки по мере заполнения котлована проливают водой и уплотняют, доводя верхнюю поверхность подушки до проектной отметки. После создания самого фундамента обратную засыпку котлована выполняют удаленным слабонесущим грунтом.

Уплотнение грунтов

Уплотнение грунта применяется для устройства грунтовых и песчаных подушек, устранения просадочных свойств макропористых грунтов, насыпных грунтов. Уплотнение ведется при создании определенной влажности. При песков и супесей на один кубометр грунта потребуется 100…150 л воды, а на уплотнение суглинка или глины – 150…240 л. При излишней влажности грунта требуется устройство дренажа. В строительстве применяют различные виды уплотнения, каждый из которых может быть реализован несколькими способами.

Поверхностное уплотнение используют для устройства песчаных и грунтовых подушек, устранения просадочности макропористых и рыхлых песчаных и насыпных грунтов; оно может выполняться с применением различных механизированных средств (табл. 10).

Таблица 10. Методы поверхностного уплотнения грунта

Механизм	Глубина уплотнения (м)
Пневматические трамбовки	0,1…0,2
Катки гладкие	0,1…0,25
Катки кулачковые	0,2…0,35
Виброкатки	0,4…1,2
Молот массой 2,2 т	1,2…1,4
Трамбовка массой 2…3 т	1,5…2,0
Трамбовка массой 4,5…5 т	2,5…3,0
Трамбовка массой 10 т	5,5…6,0

При уплотнении грунта тяжелыми трамбовками массой от 1 до 10 т, их подъем и сбрасывание производится с помощью крана с высоты 4…8 м и более. Число ударов трамбовкой по одному следу – около 8…12 раз.

В некоторых случаях при уплотнении в зону трамбования подается щебень, кирпичный бой или фракции, полученные при переработке разрушенных бетонных конструкций.

Глубинное уплотнение может выполняться следующими способами:
– погружение вибратора на тросе с помощью крана (применяют для уплотнения грунтов на глубине от 1 до 10 м);
– погружение стержня, прикрепленного к вибратору (применяют для уплотнения грунтов до глубины 5…20 м);
– уплотнение взрывом (для уплотнения просадочных лёссовых грунтов);
– с помощью песчаных или грунтовых свай, создаваемых при заполнении скважин песком с послойным его уплотнением (для уплотнения макропористых просадочных грунтов, пылеватых и мелких песков, сильносжимаемых заторфованных грунтов).

Закрепление грунтов

Для повышения несущей способности слабых грунтов применяют различные способы их закрепления, осуществление которых может выполняться строительными организациями, оснащенными соответствующими механизмами и расходными материалами.

Силикатизация мелких и пылеватых песков, плывунов – упрочнение грунта через нагнетание в него (при помощи инъекторов) химических растворов, которые, реагируя между собой, образуют гель кремниевой кислоты. Инъектор для грунта – это подобие медицинского шприца, но только очень большого размера (диаметр 30…75 мм), в котором выход химикатов осуществляется через его перфорированную боковую поверхность. Химикаты внедряются в грунт под давлением 3…6 атм. и расходятся в нем, образуя зону уплотненного грунта диаметром 0,6…2 м (в зависимости от коэффициента фильтрации грунта).

Для закрепления мелких песков применяют двухрастворный и однорастворный способы. Первый заключается в поочередном нагнетании в грунт растворов силиката натрия (жидкое стекло) и хлористого кальция, а второй – в нагнетании раствора фосфорной кислоты с жидким стеклом. Предел прочности закрепленного грунта:

4…5 кг/см² – для мелких и пылеватых песков;

15…30 кг/см² – для крупных и средних песков.

Радиус закрепления грунта вокруг одного цнъектора в зависимости от степени фильтрации грунта – 0,4… 1,0 м.

Силикатизация лёссовых грунтов выполняется через нагнетание в грунт только жидкого стекла, который закрепляется солями, содержащимися в грунте. Предел прочности закрепленного грунта – 6…8 кг/см² при радиусе закрепления грунта вокруг одного инъектора – около 1 м.

Смолизация грунта – нагнетание в грунт синтетических (карбомидных) смол. После закрепления лёссовидных грунтов они теряют просадочность и становятся практически водонепроницаемыми, имея предел прочности – 7…15 кг/см². (При смолизации песка предел прочности – 10…25 кг/см²).

Битуминизация грунта применяется для закрепления крупнозернистых и обломочных пород. Разогретый битум или холодная битумная эмульсия по трубам нагнетается в грунт. Битуминизация применяется для предупреждения фильтрации грунтовых вод. Грунт превращается в подобие асфальта.

Цементация грунта применяется для закрепления песчано-гравийных грунтов. Смесь воды и цемента (0,8 : 1) подается через инъекторы под давлением. Расход раствора составляет около 0,3 м³ на 1 м⊃ укрепляемого грунта.

Использование высоконапорных инъекций заключается в погружении устройства для перемешивания грунта с вяжущим материалом. Устройство снабжено специальными соплами, через которые подается раствор под давлением 150 атм. Это позволяет быстро погрузить инъектор и создать прочный массив диаметром до 3 м.

Обзор способов уплотнения песка

В строительном деле одной из самых важных деталей в постройке любого здания считается его основа. Перед тем как положить фундамент, необходимо произвести уплотнение грунта. Технология должна соблюдаться максимально точно, иначе это может привести к усадке, что повлечет за собой трещины как в основании, так и в стенах. Любого рода пробоины скажутся на бюджете, так как сооружение станет менее теплым и расходы на отопление повысятся. От того, насколько качественно было произведено трамбование грунта, зависит также долголетие и надежность всей постройки. Поэтому песок служит основой для реализации многих строительных процессов.

Трамбовка песка под фундамент необходима в следующих случаях:

1. Во избежание попадания влаги под фундамент или под стяжку.

2. При неровностях основания.

3. Для предотвращения сжатия и растяжения. Технология трамбовки песка сможет не допустить усадку постройки.

4. Песок и вода станут прекрасными помощниками при проблемном грунте вроде пучинистой почвы или торфянике. Уплотнение сохранит целостность и надежность фундамента.

Какой песок желательно применять?

Идеальным вариантом для трамбовки будет гравелистый песок, причем категорически не рекомендуем использовать мелкую и тонкую фракцию. Следует отдать предпочтение крупному, так как он более устойчив к сжатию, что в будущем предотвратит усадку здания. С целью установить монолитные конструкции желательно применять речной или карьерный песок средней фракции. Для того чтобы грунтовая вода не воздействовала на песчаный слой, перед тем как засыпать траншею или котлован, необходимо сделать укладку изоляционным геотекстилем.

При обустройстве песчаной подушки или подготовке бетонного раствора рекомендуется просеять песок перед его применением. Это исключает различные добавки, которые могут негативно сказаться на рабочем процессе. Уровень влажности, согласно словам специалистов, считается идеальным, если вы не можете слепить ком. Отрицательно повлияет на цепкие свойства материала слишком большое присутствие глины. Это снизит прочность раствора, что считается одним из главных смыслов конструкции. Подвижность состава грунта изменяется в зависимости от влажности, следовательно, нужно быть внимательными при выборе погодных условий для проведения строительных работ, учитывать их свойства и вносить корректировки. Оптимальное значение влажности для песочного грунта – 8-14%.

Технологии, позволяющие произвести уплотнение, построены на том, чтобы механическим путем вытеснить из него воздух, которого, если все сделать правильно, будет не более 5%. Выполнять трамбование необходимо в оптимальных погодных условиях, учитывая влажность. Только таким образом вы получите желаемый результат. Есть несколько методов для реализации этой процедуры. Ее можно осуществлять вручную с помощью самодельного бруса с ручками или используя специальную технику. Рассмотрим все возможные методы подробнее.

Результат достигается за счет статического давления вальца или колес самоходных или прицепных катков. Одноосные модели обладают массой от 10-ти до 25-ти тонн. Легкие устройства назначаются на рыхлый грунт 20-30-ти см слоя при захватной ширине 2,5 м. Двухосные (с использованием прицепов) могут быть массой до 50-ти тонн. Они обеспечивают уплотнение грунта слоем 30-35 см. Ширина захвата составляет 2-3,5 м.

Наиболее эффективные полуприцепные катки весят около ста тон. Они берут на себя дисперсный грунт слоем 40-50 см. Их ширина захвата достигает трех метров. Вальцы проходят 4-12 раз (в зависимости от массы) по одному участку. Самоходные и прицепные барабанные катки пользуются большим спросом, нежели кулачковые, благодаря широкой площади распределения. Зачастую в укаточной работе задействуется спирально-кольцевая схема. Количество машин для песчаных грунтов обычно составляет – 2-3, а для глинистых – 3-4.

В основе метода лежит применение виброплиты, от которой передаются механические колебания на уплотняемую почву. Появление подобной техники позволило успешно предотвращать возможную усадку грунта и осуществлять быстрое и результативное трамбование. Она отличается надежностью, компактностью, мобильностью и простотой в эксплуатации. С ее помощью производят работы по сооружению массивных конструкций, торговых центров, многоэтажных зданий. Вибрирование может быть поверхностным или глубинным. В зависимости от этого используется спирально-кольцевая или челночная система. В процессе из обрабатываемой почвы происходит выдавливание воды и воздуха.

3. Бензиновая вибротрамбовка.

На сегодняшний день вибротрамбовка становится все более популярной. Основное преимущество этого метода – повышенный импульс силы и увеличенное время воздействия на грунт. С ее помощью можно уплотнить слой на один сантиметр при общей метровой или более толщине. Цена на катки колеблется в зависимости от размеров и состояния.

Вибротрамбовка применяется в случае, где песок имеет плохую силу сцепления. Максимально плотная укладка производится путем движения минеральных частиц в виброустановке. Влияют на процесс общие характеристики виброуплотнителей (амплитуда и частота колебания, масса, площадь опоры) и состав грунта. Современная вибротрамбовка дает возможность провести уплотнение слоя до 30-50 см.

Вибротрамбовка отличается от уплотнения песка виброплитой своими параметрами. Амплитуда вибраций в виброударном режиме растет, но при этом теряет в частоте. Электрическая трамбовка – прекрасный помощник в помещениях с ограниченной вентиляцией и траншеях. Применяемое с этой целью оборудование помогает добиться большего глубинного эффекта, нежели при статическом давлении, поэтому уверенно занимает около 70% рынка.

Производится путем выброса подъемным краном плит массой до двух тонн с высоты одного-двух метров. Такой метод актуален при связных грунтах с ярко выраженной деформацией пластического типа или при тех, в которых основой служит песок. Трамбовка выполняется благодаря специальным машинам с электрическим, бензиновым или дизельным двигателем. Разновидностей – масса, цена на них колеблется в районе трех-пяти тысяч долларов.

Уплотнение песка вручную

Трамбовка под фундамент возможна также вручную. Это энергозатратный физический труд, на который придется потратить немало времени и сил. Однако если ставится цель «трамбование песка в небольших объемах», то незачем вызывать профессиональные бригады, цена на услуги которых составляет от пятнадцати долларов за квадратный метр. Вручную можно даже создать строительный инструмент под песок – толкушку. Для этого задействуют достаточно широкий деревянный брус или пластину из стали. Они могут быть как легкие (около 30 кг), так и потяжелей (до 80 кг). Естественно, трамбовка вручную не позволит сделать глубокое уплотнение почвы. Это нужно учитывать при выборе метода.

Трамбовка вручную может позволить изготовить специальную подушку под стяжку, главный материал которой – песок. Обязательно сначала должна использоваться трамбовка водой с учетом степени влажности песка, иначе все усилия могут быть напрасны. Вода – вещь, необходимая в этом процессе, ее объемы важно контролировать. К примеру, чтобы выполнить уплотнение под стяжку следует засыпать песок тонким слоем (около 10-15 см). Затем в небольших количествах применяется вода и далее выполняется трамбование до нужной глубины.

Существует множество техник, благодаря которым уплотнение песка стало простым и понятным процессом. Участвовать в нем способен даже человек, мало разбирающийся в строительстве. Виброплита и вибротрамбовка – одни из наиболее доступных для приобретения приспособлений. Они необязательные предметы для покупки – сегодня во многих местах их можно арендовать. Цена зависит от региона, срока аренды и состояния аппаратов. К примеру, виброплита среднего качества в Москве обойдется вам в две тысячи рублей в сутки.

Изобилие техники отличающейся по мощности, габаритам, цене, эргономике, конечно, радует глаз, но все же она не позволит достичь такого уплотнения, как при использовании тяжелых инструментов.

Главным критерием оценки качества работ служит показатель, который исчисляется отношением достигнутой плотности грунта к его максимальной возможности уплотнения, выведенного с помощью специальных приборов ГОСТом. Требуемое значение для оснований зданий зависит от проекта, но зачастую – не ниже 0,98. Это коэффициент, не имеющий размера. Контроль грунтовой плотности происходит благодаря полевым и стационарным лабораториям.

Технология трамбовки песка для фундамента

В основе любого здания – от небольшого частного дома до крупного торгового центра, лежит фундамент. От его качества зависит прочность всей постройки и срок ее эксплуатации. Но значение имеет не только качество используемого бетона, но и точное соблюдение всего технологического процесса. К примеру, некачественно выполненная трамбовка песка для фундамента может привести к тому, что возведенное здание может давать усадку, сопровождающуюся образованием трещин, как в самом фундаменте, так и в стенах здания. Это, в свою очередь, может повлечь к повышению теплопотери и, как следствие, увеличению расходов на отопление и кондиционирование всего здания.

Выбор песка для песчаной подушки

Совсем не каждый песок является подходящим для устройства песчаной подушки для фундамента. Его качеству следует уделить особое внимание в том случае, если используется ручная трамбовка своими руками – для этих целей необходим гравелистый песок с достаточно крупной фракцией. Применяя песок мелкой фракции, невозможно предотвратить сильную усадку здания после постройки, причем она может быть весьма неравномерной.

Наиболее подходящим для строительства является речной песок, но при невозможности его использования подойдет и чистый карьерный. Для того, чтобы срок службы песчаной подушки не уменьшился в результате его перемешивания с почвой и воздействию грунтовой воды, на дно котлована желательно уложить слой геотекстиля, полосы которого, по возможности, должны быть сшиты между собой. Такой нехитрый и недорогой прием позволит существенно увеличить срок эксплуатации здания, а также исключить его усадку даже после многолетней эксплуатации.

Простой инструмент для сложной работы

Несмотря на то, что для создания песчаной подушки требуется привлечение специальной техники – экскаватора и самосвала, которые используются для рытья котлована и завоза песка, в остальном, все другие инструменты для трамбовки отличаются простотой и доступностью:

• деревянные/металлические колышки, применяемые для качественной разметки;
• строительный уровень (достаточно удобен лазерный);
• длинная рулетка;
• ручной вибратор или виброплита, а при их отсутствии можно использовать круглый брус достаточного диаметра.

Правильно созданная песчаная подушка обеспечивает полное отсутствие усадки (либо ее минимальные значения), предохраняет фундамент от разрушительного влияния воды и процесса естественных подвижек грунта. Чаще всего такая подушка создается под монолитный или ленточный фундамент.

Песчаная подушка под фундамент – когда она необходима

Перед началом строительства необходимо оценить не только состояние почвы в районе возведения дома (несущая способность, близость подводных вод), но и условия климата, а также общий вес конструкции. В обязательном порядке трамбуют пучинистый грунт, который значительно деформируется в процессе замерзания и оттаивания. Если ошибиться с выбором материала для устройства плиты под фундамент, вероятнее всего здание даст сильную усадку, что повлечет за собой образование трещин в стенах и самом фундаменте. Кроме этого, если грунт в зоне строительства отличается высокой несущей способностью, а уровень грунтовых вод крайне низок, можно обойтись без создания песчаной подушки.

Из всех материалов, которые используют для создания подушки, именно песок является наиболее приемлемым. Он не только позволяет сэкономить приличную сумму, по сравнению с плитой из щебня или бетона, кроме того, вполне допустима трамбовка песка своими руками – к примеру, со щебнем работать гораздо сложнее. Ограничение по устройству песчаной подушки только одно – на ней нельзя строить тяжелые здания (многоквартирные дома, торговые центры), но для частного малоэтажного строительства она является практически идеальным материалом.

Правильно созданная песчаная подушка обладает многочисленными достоинствами:

1. Создаваемое при помощи песка основание полностью соответствует всем нормативам, применяемым в малоэтажном строительстве.
2. Полная защита всей постройки от негативного влияния грунтовых вод.
3. Создание идеально ровной площадки для строительства без применения сложных и дорогостоящих технологий.
4. Возможность проведения всех работ собственными силами.
5. Вполне доступная стоимость этого важного этапа работ.

Особенности самостоятельного устройства песчаной подушки

Перед началом работ необходимо определить несколько моментов, от которых напрямую зависит качество получаемой основы:

• толщина подушки должна составлять не менее 200 мм;
• наиболее удачным вариантом является трапециевидная форма подушки;
• оптимальной толщиной основания считается значение, которое не превышает ширину фундамента более, чем в 3 раза.

Монтаж подушки под фундамент

Все работы по монтажу песчаной подушки можно разделить на несколько основных этапов.

1. Тщательная разметка участка, проводимая в соответствии с выбранными параметрами фундамента. Все замеры и отметки следует выверять максимально точно, с использованием рулетки и строительного уровня.
2. В точном соответствии с намеченными линиями роется котлован или траншея на глубину, несколько превышающую точку промерзания грунта.
3. Обязательно следует выровнять дно траншеи или котлована и максимально уплотнить его.
4. Насыпают песок «нетолстыми» слоями, при этом ширина каждого из них не должна быть больше 20-ти см по ширине.
5. Перед тем, как утрамбовать песок, его необходимо смочить водой, не допуская, тем не менее, его чрезмерного увлажнения. Проверить «готовность» можно простым способом – из оптимально увлажненного песка не получится слепить ком.
6. Каждый слой утрамбовывается отдельно. При выполнении работ в летний период при высокой температуре окружающего воздуха необходимо постоянно увлажнять слои песка, поскольку влага из него испаряется достаточно быстро.

Следует иметь ввиду, что если предусмотреть наличие специального дренажа в пучинистом грунте, это исключит вероятность заливания песчаной подушки водой в межсезонье, что непосредственно сказывается на долговечности фундамента и всего строении в целом.

Преимущества строений на песчаной подушке

Среди многочисленных преимуществ, которые стоит отметить при использовании технологии песчаной подушки, практически невозможно выделить главные и второстепенные. Каждая отдельно взятая характеристика вносит свой уникальный «вклад» в прочность и надежность всей конструкции. Первое и очевидное достоинство именно песчаной подушки – ее дешевизна и простота всех работ по устройству, на которое потребуется минимальное количество времени.

Дом, имеющий такую основу, может быть выстроен практически на любом грунте – слабом, водянистом или пучинистом. При этом, срок эксплуатации здания может быть существенно увеличен в том случае, если под подушкой будет расположен качественный геотекстиль, а на самом участке, где ведется строительство, будет предусмотрена качественная дренажная система. В результате этого будут исключены такие частые проблемы с новым домом, как:

• образование трещин в стенах и самом фундаменте, вызванные неравномерной усадкой здания;
• промерзание фундамента и, как следствие, увеличение расходов на отопление дома;
• скопление в подвальных помещениях воды, часто наблюдающееся в домах, которые расположены на участках с высоким уровнем грунтовых вод, особенно в весенний период;
• постоянно высокая влажность, которая отмечается во всем доме, а не только в подвале, что приводит к образованию плесени, порче мебели, появлению у проживающих различных аллергических реакций;
• необходимость монтажа серьезной системы приточно-вытяжной вентиляции, расходы на устройство и эксплуатацию которой могут составлять вполне приличные суммы.