Выбор фундамента под строение во многом определяется особенностями грунта. Если речь идет о заболоченных землях, оптимальный способ возвести на них надежное основание — винтовые сваи. Ассортимент винтовых опор широк, они различаются по диаметру и длине ствола, форме и количеству лопастей. Для болотистых почв подходят сваи с набором параметров, которые обеспечивают максимальную устойчивость именно в этом типе грунта. Какие именно характеристики болот и торфяников создают сложности для строительства и как их преодолеть — рассмотрим в статье.
В поисках твердой почвы: параметры винтовых свай в зависимости от геологии участка
К заболоченным землям относятся территории, на которых слой торфа достигает 30 см. Если толщина торфа больше 30 см, местность считается полноценным болотом. Торф — это рыхлый грунт, который образуется из остатков отмерших растений, не разложившихся до конца в воде без доступа воздуха. Как правило, под слоем торфа лежит глинистый пласт, как раз и создающий условия для образования торфяника. Глина не пропускает вниз грунтовые воды и влагу атмосферных осадков, вода скапливается у поверхности и способствует постепенному нарастанию торфяного слоя.
Торф обладает слабой несущей способностью, и при проектировании свайного фундамента на болотистой почве в расчет берется глубина расположения слоя плотной глины. Рыхлую торфяную подушку свая проходит насквозь, и ее лопасти находят опору в грунте, способном выдержать нагрузку постройки.
Таким образом, длина ствола сваи над винтовой частью должна превышать толщину слоя торфа.
Еще один важный параметр — диаметр лопастей винтовой сваи. Исследования показывают, что наилучшей устойчивостью в ситуации закрепления в прочном грунте под слоем слабого обладают широколопастные сваи с несколькими лопастями. Чтобы фиксация винтовой части была надежной, толщина несущего слоя должна быть не меньше трех диаметров лопастей.
Выяснить, на какой глубине проходят границы пластов, может геотехническое исследование, предполагающее зондирование грунта в нескольких местах площади участка и определение несущей способности разных слоев. Знание физико-механических свойств залегающих пород позволяет с необходимой точностью рассчитать длину сваи и конфигурацию лопастей.
Каким сваям не страшны сезонные изменения грунта
Пористый заполненный водой грунт в районах с низкими сезонными температурами подвержен отягощающему фактору, провоцирующему неустойчивость фундамента — морозному пучению. Находящаяся между частичками почвы влага при замерзании расширяется в объеме, выталкивая отдельные фрагменты вверх — ведь снизу и с боков их подпирает масса грунта. Подъем участков грунта происходит неравномерно, образуя бугристую поверхность. Когда лёд тает, также неравномерно происходит оседание грунта в образующиеся пустоты. Вместе с грунтом «гуляет» и фундамент. Чем больше площадь его соприкосновения с пучинистым слоем, тем больше риск перекосов и повреждения под влиянием сил выталкивания, бокового давления и трения.
Использование винтовых свай минимизирует риски для целостности фундамента, возникающие в сериях замерзания и оттаивания. Суть в том, что промерзает с поверхности влагонасыщенный пласт торфа, а нижележащий слой без грунтовых вод остаётся стабильным.
Узкий ствол сваи соприкасается с подвижным грунтом небольшой площадью, испытывая влияние преимущественно сил трения по боковой поверхности, не являющееся критичным.
Наибольшее воздействие пучения испытывают лопасти сваи. Если вкрутить сваю в водонасыщенный грунт таким образом, что лопасти останутся в этом же слое, сезонные подвижки могут вызвать выдергивание опор и расшатывание фундамента. Длину сваи необходимо рассчитать таким образом, чтобы винтовая часть находилась ниже уровня промерзания. Речь идет именно о погружении лопастей в непромерзающий грунт целиком — верхняя лопасть не должна выступать из несущего пласта.
При проектировании важно точно рассчитать границу промерзающего слоя. Геологические исследования — основа такого расчёта, но их данные должны корректироваться в зависимости от особенностей конкретного проекта. Например, под отапливаемым сооружением без теплоизоляции нижнего перекрытия грунт будет промерзать не так, как на всем участке.
Тип свай для строительства фундамента на пучинистом грунте также имеет значение. Наибольшую устойчивость при правильной глубине закручивания демонстрируют лопастные сваи по сравнению с опорами, снабженными узкой многовитковой спиралью.
Как продлить срок службы винтовых свай в агрессивной среде
Болотистая пропитанная водой почва считается агрессивной средой, способной вызвать ускоренное протекание процессов коррозии. Даже учитывая тот факт, что при закручивании сваи грунт уплотняется вокруг ствола, снижая пористость и доступ воды к опоре, влажная среда несет опасность быстрого разрушения стали, из которой изготовлены винтовые сваи.
Основная причина коррозии стальной поверхности — взаимодействие атомов железа и кислорода с образованием оксида в виде ржавчины. Во влажной почве эта реакция усиливается за счет растворенных в грунтовых водах химических веществах: они превращают воду в электролит, еще интенсивней «вытягивающий» частицы железа. Электрохимическая коррозия во влагонасыщенных грунтах может стать причиной быстрого разрушения металла.
С учетом высокой коррозионной агрессивности грунта при проектировании и возведении свайно-винтового фундамента на болотистой территории необходимо предусмотреть методы защиты от коррозии:
- Увеличение толщины стенки ствола и лопастей. Замерив степень коррозионной агрессивности грунта, можно сделать прогноз, с какой скоростью будет истончаться слой металла. Исходя из проектного срока эксплуатации, рассчитывается запас толщины стали, с которым фундамент сохранит прочность даже при начавшихся коррозионных процессах;
- Использование винтовых свай только с антикоррозийным покрытием. Задача такого покрытия — предотвратить контакт поверхности стали с кислородом. Изолирующий слой может быть из другого металла или неметаллических составов.
Из металлов для этой цели подходит цинк, образующий при взаимодействии с кислородом оксид в виде прочной пленки, защищающей и цинковое покрытие, и находящуюся под ним сталь.
Надежную преграду создают и полимерные покрытия. Для повышения адгезии, то есть плотности прилегания полимерного слоя к металлу, изделие предварительно шлифуется, обезжиривается, грунтуется специальными составами. Наиболее прочной и долговечной считается порошковая покраска, при которой частицы полимера равномерно наносятся на металл с помощью статического электричества, а затем полимеризуются в термокамере.
- Защита внутренней полости ствола сваи. В отличие от внешней поверхности, внутренняя стенка стальной трубы не имеет антикоррозийного покрытия. После закручивания сваи необходимо перекрыть доступ кислорода внутрь ствола. Для этого полость заполняется бетонным раствором или цементно-песчаной смесью, защищающими внутреннюю стенку.
Если особенности грунта болотистых участков будут учтены при проектировании, винтовые сваи правильно подобраны и установлены, дом или другое строение на болоте простоит десятки лет без сюрпризов со стороны фундамента.
