Несущая способность грунта — это ключевой параметр, определяющий, какую нагрузку может выдержать почва без риска деформации, сдвигов или просадки. Этот показатель отражает предельное давление между основанием фундамента и грунтом, при котором сохраняется устойчивость конструкции. На его величину напрямую влияют тип почвы, её физико-механические свойства, влажность и глубина залегания.
Что такое несущая способность грунта и её значение в строительстве
От несущей способности грунта напрямую зависит выбор типа фундамента.
По сути, это давление, которое единица площади основания может воспринять без недопустимых деформаций, угрожающих целостности здания. Для точного определения этого параметра проводятся инженерно-геологические изыскания, в ходе которых изучаются свойства грунтов на строительной площадке.
Восприимчивость почвы к нагрузкам формируется под влиянием целого комплекса условий:
- Тип грунта (глина, песок, суглинок, скальные породы);
- Мощность и глубина залегания несущего слоя;
- Свойства подстилающих пластов;
- Уровень грунтовых вод;
- Глубина промерзания;
- Плотность и пористость породы.
Важно понимать, что несущая способность влажного грунта, как правило, ниже, чем у сухого. Насыщение водой увеличивает текучесть и снижает сопротивление нагрузкам. Исключением являются крупные и средние пески, которые благодаря хорошей водопроницаемости не накапливают влагу и меньше подвержены такой деформации.
Главная цель изысканий — определить, пригоден ли естественный грунт для устройства фундамента или требуется его искусственное усиление. Фундаментную подошву всегда закладывают ниже уровня сезонного промерзания и, по возможности, ниже уровня грунтовых вод, чтобы избежать разрушительного воздействия морозного пучения. Также избегают размещения опоры на границе разных по свойствам пластов.
Если естественная несущая способность недостаточна, её повышают искусственными методами: уплотнением (например, с помощью свай) для уменьшения пустот или химическим закреплением с помощью реагентов, которые усиливают сцепление частиц грунта.
Как оценить плотность почвы и уровень грунтовых вод
Плотность грунта — обратная величина его пористости. Почва состоит из твёрдых частиц и пор (пустот), заполненных воздухом или водой. Чем меньше пор, тем плотнее и, следовательно, прочнее грунт. Превышение допустимой нагрузки на рыхлое основание неизбежно ведёт к сдвигам и разрушениям.
Плотность (p) вычисляется как отношение массы образца естественной влажности к его объёму: p = B / V, где B — вес в граммах, а V — объём в кубических сантиметрах.
Как правило, поверхностные слои грунта менее плотны. С глубиной, под давлением вышележащих пластов, почва уплотняется и становится более надёжным основанием. На территории России встречаются самые разные типы грунтов: от прочных скальных пород до слабых торфяников и болотистых почв.
Грунтовые воды — ещё один критически важный фактор. Они заполняют поры в рыхлых грунтах или трещины в плотных. Их уровень непостоянен и зависит от:
- Количества атмосферных осадков и испарения;
- Температуры и атмосферного давления;
- Изменения уровня в близлежащих водоёмах;
- Хозяйственной деятельности человека.
Особую опасность представляют агрессивные грунтовые воды, содержащие кислоты, щёлочи или сульфаты, которые разрушают бетон и металл фундамента. Для определения уровня вод в полевых условиях бурят шурфы или скважины ниже предполагаемой отметки заложения фундамента. Если через 5–7 дней в скважине не появилась вода, грунт считается сухим. При наличии воды потребуется проектирование дренажной системы для её отвода.
Практическое руководство: как самостоятельно оценить несущую способность
Расчёт несущей способности — основа проектирования фундамента. Классификация грунтов регламентирована ГОСТ 25100-2011, а нормативные значения сопротивления нагрузкам приведены в СП 22.13330.2016 «Основания зданий и сооружений» (актуализированная версия СНиП).
Для расчёта используются специальные формулы. Для фундаментов, заглублённых до 2 метров, применяется формула:
R = R0 · (1 + K · (B - 100) / 100) · (N + 200) / (2 · 200)
Для заглубления более 2 метров:
R = R0 · (1 + K · (B - 100) / 100) + K2 · Q · (N – 200)
Где:
R0 — табличное сопротивление грунта (зависит от типа);
K, K2 — поправочные коэффициенты из таблиц СП;
B — ширина подошвы фундамента (см);
N — глубина заложения (см);
Q — коэффициент для определения среднего удельного веса грунта выше подошвы.
Простой полевой метод определения типа грунта: возьмите образец с глубины будущего фундамента, смочите и попробуйте скатать в жгут, а затем соединить в кольцо.
• Глина (связный грунт): жгут скатывается легко, кольцо получается без трещин.
• Суглинок (смесь глины и песка 10-30%): при сгибании кольца появляются трещины.
• Песок: скатать жгут очень трудно, а соединить в кольцо невозможно.
Определив тип грунта, можно найти ориентировочное значение его несущей способности (R0) в таблицах строительных норм (СП или СНиП).
Чем опасны ошибки при оценке несущей способности грунта
Неточности в расчётах глубины заложения или площади подошвы фундамента чреваты сдвигами грунта и деформациями конструкции. Вес здания исчисляется тоннами, поэтому к проектированию оснований следует привлекать специалистов.
К чему приводят ошибки в определении несущей способности:
- Неверный расчёт размеров фундамента: диаметра свай, ширины ленты или толщины плиты;
- Установка опор в слабые, рыхлые грунты, что вызывает неравномерную просадку здания;
- Неправильный выбор глубины заложения, ведущий к выталкиванию фундамента силами морозного пучения.
В расчётных формулах используется множество коэффициентов, и ошибка в любом из них ведёт к неправильному проекту. Исправить такую ошибку на бумаге легко, но ликвидировать её последствия в построенном доме — крайне сложно и дорого. Результатом могут стать: шатание коробки дома, прогибы полов, трещины в стенах и перекосы дверных и оконных проёмов.