Геология участка под фундаментную плиту

Плита опирается на грунт всей площадью дома. Насколько она осядет, будет ли её поднимать мороз, какая под ней нужна подушка и нужен ли дренаж — всё это зависит от того, что лежит ниже: песок, суглинок или глина, насколько они плотные и влажные, на какой глубине стоит вода. Эти данные дают инженерно-геологические изыскания, в обиходе — «геология участка».

Что требует СП 22

Основания и фундаменты проектируют по СП 22.13330. Он называет исходные данные для проекта: результаты инженерных изысканий, данные о сооружении и нагрузки на фундаменты (п. 4.2). Данные должны быть актуальны на момент проектирования (п. 4.3).

К самим изысканиям требования жёсткие. Их результаты должны содержать всё, что нужно для выбора типа основания и фундамента и для расчётов, с учётом того, как грунт может измениться во время стройки и жизни дома (п. 4.9). Тот же пункт прямо говорит: проектирование без результатов изысканий или при их недостаточности не допускается.

Изыскания, проектирование и устройство оснований по п. 4.7 выполняют организации с допусками на эти виды работ. Как вести сами изыскания, СП 22 не расписывает и отсылает к СП 47.13330 и другим сводам правил (п. 4.8).

Что входит в отчёт

Отчёт — это не одна фраза «грунт — суглинок». Грунты в нём называют по ГОСТ 25100 (п. 4.8), а для каждого слоя дают свойства, по которым считают плиту.

Для геотехнических категорий 2 и 3 прочностные и деформационные характеристики определяют непосредственными испытаниями — в поле и в лаборатории (п. 4.11). Что это за категории, разберём ниже.

Геотехническая категория

СП 22 делит сооружения на три геотехнические категории: 1 — простая, 2 — средняя, 3 — сложная (п. 4.6). От категории зависит, насколько подробными должны быть изыскания и расчёты. Определяют её по двум признакам: сложности инженерно-геологических условий по СП 47.13330 и уровню ответственности сооружения по ГОСТ 27751.

Категорию устанавливают до начала изысканий — по материалам прошлых лет и уровню ответственности. На стадии изысканий или проектирования её могут уточнить. Значит, одно и то же здание на простом участке и на сложном может попасть в разные категории.

Таблицы или испытания

В приложении А СП 22 есть таблицы: по физическим свойствам грунта — например, по крупности песка и коэффициенту пористости — из них берут прочность и модуль деформации без отдельных опытов. Пользоваться ими можно не всегда (п. 5.3.20):

• для окончательных расчётов сооружений категории 1;
• для предварительных расчётов категории 2;
• для окончательных расчётов категории 2 — только для сооружений, перечисленных в таблице 5.11.

Таблицы дают запас. В формуле расчётного сопротивления грунта R коэффициент k равен 1, если φ и c получены испытаниями, и 1,1, если взяты по таблицам приложения А (п. 5.6.7). Поэтому по таблицам R выходит примерно на 9 % меньше.

Ещё одна поправка — на промерзание. Если по ходу стройки или эксплуатации грунт может промёрзнуть и оттаять, расчётные φ и c умножают на 0,9, а модуль деформации — на 0,8 (п. 5.3.21).

Когда осадку можно не считать

Расчёт деформаций основания допускается не выполнять для категорий 1 и 2, если среднее давление под фундаментом не больше расчётного сопротивления R и выполнено одно из условий п. 5.6.52. Одно из них — грунты площадки подходят под варианты таблицы 5.11 для своего типа сооружений. Варианты заданы через крупность и плотность песков, коэффициент пористости e и показатель текучести IL глинистых грунтов. На подрабатываемых и карстоопасных территориях таблица не применяется.

Чтобы воспользоваться этим упрощением, всё равно нужны цифры из отчёта: на глаз ни коэффициент пористости, ни показатель текучести не определить.

Пучинистые грунты

Пучинистый грунт при промерзании увеличивается в объёме и поднимает поверхность, а при оттаивании оседает (п. 6.8.1). К пучинистым СП 22 относит глинистые грунты, пылеватые и мелкие пески и крупнообломочные грунты с глинистым заполнителем, если к началу промерзания их влажность выше определённого уровня (п. 6.8.2). Учитывают и то, что влажность может вырасти — от подъёма грунтовых вод, просачивания воды с поверхности, укрытия грунта зданием и покрытиями.

По степени пучинистости грунты делят на пять групп (п. 6.8.4):

• практически непучинистые;
• слабопучинистые;
• среднепучинистые;
• сильнопучинистые;
• чрезмернопучинистые.

Плита под дом обычно лежит выше расчётной глубины промерзания. Если под ней пучинистый грунт, такой фундамент по СП 22 относится к малозаглублённым, и для него проводят расчёт по деформациям морозного пучения (п. 6.8.10). Если деформации выходят больше предельных, свод правил называет меры: подсыпку или замену грунта, водозащитные и теплозащитные мероприятия, а если и этого мало — конструктивные решения по расчёту (п. 6.8.12). На практике это песчано-щебёночная подушка, дренаж, утеплитель под плитой и вокруг неё, как в утеплённой шведской плите, и рёбра жёсткости.

Тот же пункт требует не допускать, чтобы пучинистый грунт основания намок или промёрз во время строительства. Если стройка останавливается на зиму, меры против промерзания принимают заранее (п. 6.8.13) — об этом в разделе о котловане зимой.

Грунтовые воды

По п. 5.4.1 при проектировании учитывают сезонные и многолетние колебания уровня грунтовых вод, верховодку, подъём воды по капиллярам в пылеватых песках и глинистых грунтах, а также агрессивность воды и грунта к материалам фундамента. Колебания уровня оценивают по многолетним наблюдениям и по замерам при изысканиях (п. 5.4.6): уровень в день бурения — ещё не весь ответ. Как близкая вода влияет на глубину заложения и защиту плиты, — в статье о плите при высоких грунтовых водах.

Для плиты вода — это прежде всего дренаж, гидроизоляция и работа в котловане. Чем выше вода и чем она агрессивнее, тем больше внимания защите плиты. Подробнее — в статье о гидроизоляции фундамента.

Что смотрят на выезде

Работа над плитой начинается с выезда: на участке смотрят грунт, уровень грунтовых вод и рельеф. Этого достаточно, чтобы понять, какие решения обсуждать, — например, плиту или ленту. Для сложных участков нужны изыскания: осмотр не даёт ни модуля деформации, ни коэффициента пористости. На склоне геология важнее, чем на ровном месте, — подробнее в статье о плите на склоне.

Если отчёт об изысканиях уже есть, его показывают вместе с проектом дома. Старый отчёт или отчёт по соседнему участку оценивает проектировщик: хватит ли этих данных для расчёта. А когда котлован выкопан, вскрытый грунт сверяют с проектом: если на дне не тот грунт, что ожидали, решение принимают до подушки.

Частые ошибки

• Считать плиту «как у соседей». Соседний участок может стоять на другом слое и с другой водой.
• Один замер воды летом. Весной уровень бывает выше; колебания оценивают по наблюдениям.
• Брать таблицы, где нужны испытания. Для окончательного расчёта категории 2 таблицы допустимы не для всех сооружений.
• Забыть о стройке. Грунт под плитой может намокнуть или промёрзнуть ещё до того, как на нём встанет дом.
• Не смотреть дно котлована. Если вскрылся не тот грунт, исправлять поздно, когда уже залит бетон.

Чек-лист: геология под плиту

1. Проект основания опирается на результаты изысканий, а не на догадки.
2. В отчёте есть слои грунта с названиями по ГОСТ 25100 и их свойства.
3. Для категорий 2 и 3 прочность и деформируемость определены испытаниями.
4. Известна геотехническая категория и откуда она взята.
5. Уровень грунтовых вод указан вместе с возможными колебаниями.
6. Пучинистость оценена, и для пучинистого грунта есть меры против пучения.
7. Старый или чужой отчёт проверен проектировщиком на достаточность.
8. Вскрытый в котловане грунт сверен с проектом до подушки.