Фундаменты на просадочных грунтах: проектирование, устройство, типы фундаментов

2-3 раза

сокращение длины свай

50+

реализованных объектов

21-28 дней

набор проектной прочности

Практика показала, что наиболее эффективным методом
ликвидации просадочных свойств грунтов является защелачивание —
химический способ закрепления основания под фундаментом.

Что такое защелачивание просадочных грунтов

Защелачивание — это химический способ усиления просадочных оснований, при котором в грунт через инъекторы или стволы винтовых свай подают щелочной раствор. Он вступает в реакцию с глинистыми частицами грунтов, изменяя их структуру, ликвидируя просадочные свойства и повышая несущую способность.

Просадочный или любой другой глинистый грунт после закрепления по своим свойствам соответствует полускальному. Такое основание воспринимает значительные нагрузки от зданий и сооружений без риска возникновения недопустимых просадок. Это дает возможность безопасно устраивать фундаменты на просадочных грунтах, где иные решения слишком дороги или рискованны.

Устранение просадочных свойств грунтов методом защелачивания — это проверенная технология, которая применяется в России более 40 лет. Метод был разработан советскими учеными для объектов ВАЗа и с тех пор успешно используется для промышленных, гражданских и транспортных объектов на лессовых и глинистых основаниях.

В отличие от дорогостоящей замены грунта или применения сверхдлинных свай, закрепление просадочных грунтов позволяет экономить 20-60 % бюджета при устройстве фундаментов с сохранением высокой надежности. Это особенно важно для крупных объектов — агрокомплексов, заводов, тепличных комбинатов, — когда стоимость фундаментов может достигать десятков миллионов рублей.

Схема процесса

инъектор / винтовая свая с отверстиями

подача щелочного раствора

химическая реакция

ликвидация просадочных свойств

Для каких грунтов подходит метод защелачивания?

Защелачивание применяют в случаях, когда просадочные грунты распространены на глубину три метра и более, а уплотнение или замена не дают экономического эффекта при устройстве фундаментов зданий и сооружений.

Подходящие

связные (супеси, суглинки и глины);
глинистые насыпные;
лессовые просадочные;
водонасыщенные.

Ограничения

содержание органики >5 %;
несвязные (песчаные и крупнообломочные).

Защелачивание и другие методы укрепления
просадочных грунтов

	Защелачивание	Цементация	Силикатизация	Смолизация
Стоимость, ₽/м³	16 500	20 200	25 400	от 35 000
Объем усиления	190 м³	940 м³	940 м³	940 м³
Тип	Супесь	Супесь	Супесь	Супесь
Срок набора прочности, дней	21-30	28	14-21	7
Требования к технике	Стандартное насосное оборудование	Спецтехника	Спецтехника	Спецтехника
Основные ограничения	Органика не более 5 %	Незначительное проницание в глинистых грунтах	К_ф не менее 0,2 м/сут	К_ф не менее 0,5 м/сут

Сравнение ключевых параметров и стоимости
различных методов

Экономический эффект защелачивания

Сокращение длины свай позволяет снизить стоимость устройства фундаментов в просадочных грунтах (на примере одного из объектов ГК «ГлавФундамент»).

Первоначальное проектное решение (до укрепления):
1 500 свай длиной 11 метров.

72 500 000 ₽

Реализованное проектное решение (после укрепления):
1 500 свай длиной 3 метра.

40 200 000 ₽

Экономия

32,3 млн ₽

Типы фундаментов на просадочных грунтах:
проектирование и устройство

При использовании традиционных видов фундаментов в просадочных грунтах необходимо учитывать негативное влияние просадки, что требует увеличения длины и диаметра свай или же ширины и толщины ленточных и плитных фундаментов. При защелачивании происходит устранение просадочных свойств, что позволяет проектировать фундаменты как в обычных непросадочных грунтах.

Просадочный грунт — какой тип фундамента выбрать?

Традиционные решения и преимущества использования защелачивания.

01

Свайные фундаменты

Традиционное решение: необходимо прорезать просадочную толщу и заглубить нижние торцы свай в непросадочные грунты. При этом следует учитывать дополнительное нагружение свай от просадочной толщи в случае ее замачивания.

С усилением: экономия 50-70 % на длине свай.

02

Ленточные фундаменты

Традиционное решение: для исключения просадки ширина фундамента должна быть больше в 2-3 раза, относительно фундаментов, устраиваемых в непросадочных грунтах. Это увеличивает материалоемкость и объем земляных работ.

С усилением: снижение глубины заложения и ширины подошвы.

03

Плитные фундаменты

Традиционное решение: при использовании плитных фундаментов необходимо учитывать локальное замачивание основания. Это приводит к неравномерным осадкам, а, следовательно, к необходимости увеличения толщины плиты и ее армирования.

С усилением: уменьшение толщины плиты на 30-40 %.

04

Комбинированные решения

Традиционное решение: использование традиционных видов фундаментов совместно с защелачиванием лишено недостатков, проявляющихся под влиянием просадочности, а это значит, что можно использовать решения как в обычных условиях.

С усилением: максимальная надежность при минимальных затратах.

Особенности проектирования и устройства фундаментов на просадочных грунтах

Проектирование фундаментов на просадочных грунтах требует комплексного подхода и учета множества факторов. Важнейшим этапом является анализ результатов инженерно-геологических изысканий, определение типа фундамента, выбор оптимальных мероприятий по усилению основания.

При проектировании необходимо учитывать возможность замачивания грунта в процессе эксплуатации, рассчитывать величину просадки и предусматривать меры по ее предотвращению. Расчет фундаментов выполняется с учетом изменения характеристик грунта после укрепления, что позволяет оптимизировать конструктивные решения и обеспечить требуемую несущую способность при минимальных затратах.

Этапы разработки конструктивных решений фундаментов на просадочных грунтах

Результаты изысканий: определение мощности просадочного слоя и физико-механических характеристик грунта.
Расчет просадочности: определение величины просадки при замачивании.
Потенциал усиления: оценка повышения несущей способности основания после защелачивания.
Тип фундамента: выбор оптимального конструктивного решения.
Гарантии безопасности: подтверждение принятых решений натурными испытаниями с проведением замачивания.

ГК «ГлавФундамент» специализируется на разработке технических решений для строительства на просадочных грунтах, выполняя полный цикл работ: от анализа изысканий и проектирования до реализации работ по укреплению просадочных грунтов и контроля качества. Мы гарантируем соблюдение всех нормативных требований и обеспечиваем долговечность фундаментов зданий и сооружений.

Сваи в просадочных грунтах:
расчет фундаментов и сокращение длины

Классическое решение при строительстве фундаментов на просадочных грунтах — использование длинных свай, которые прорезают просадочную толщу и передают нагрузку на нижележащее прочное основание. Это повышает стоимость строительства и усложняет процесс.

Применение длинных свай ведет к избыточному расходу материала и требует выполнения большого объема работ по бурению. И все это требуется только для «прохождения» просадочных грунтов, речь не идет о реальной работе совместно с основанием.

10-11

метров – просадочный грунт

Итог:

длительный монтаж и

высокая стоимость

11-13

метров – рекомендованные сваи

Защелачивание и сокращение длины свай

После усиления массива грунта можно применять более короткие сваи, работающие в пределах закрепленного массива. Практика показывает, что длину свай удается сократить в 2–3 раза без снижения надежности работы основания.

Такое решение значительно уменьшает материалоемкость и трудозатраты при устройстве фундаментов и позволяет ускорить строительство без привлечения сверхмощной техники.

Объект	Первоначальные параметры свай	Параметры свай после защелачивания	Экономия
Тепличный комбинат, г. Барнаул	длина: 11 м сечение: 159 мм толщина стенки: 6 мм	длина: 3 м сечение: 108 мм толщина стенки: 4 мм	58 % (510 000 ₽)
Производственный цех, г. Ростов-на-Дону	длина: 24 м сечение: 600 мм	длина: 6 м сечение: 273 мм толщина стенки: 8 мм	52 % (380 000 ₽)
Многоквартирный жилой дом, г. Уфа	длина: 12 м сечение: 300х300 мм	длина: 6 м сечение: 300х300 мм	64 % (1 800 000 ₽)

Строительство зданий на просадочных грунтах:
особенности и мероприятия

Промышленные объекты

Цеха, заводы, склады, производственные корпуса

Агропромышленные
комплексы

Тепличные комплексы, фермы, элеваторы, хранилища

Многоквартирные
дома

Жилые здания разной
этажности

Инженерная инфраструктура

Дороги, мосты, трассы, коммуникации

Особенности строительства зданий и сооружений на просадочных грунтах

Строительство зданий на просадочных грунтах осложняется риском образования неравномерных осадок, появления трещин в стенах, возникновения аварийных состояний конструкций при замачивании основания.

Просадочные грунты характерны для южных регионов России (Оренбургская область, Краснодарский край, Ростовская область, Ставрополье, Волгоградская область и др.) и требуют особого подхода к проектированию и строительству фундаментов.

Защелачивание позволяет направленно изменять свойства основания как до начала строительства, так и в процессе эксплуатации, что обеспечивает сохранение работоспособного состояния фундаментов в течение всего срока службы здания.

Защелачивание при строительстве и реконструкции

Метод применим как при новом строительстве, так и при реконструкции зданий на просадочных основаниях, где уже проявились неравномерные деформации. Инъекторы погружают под существующим фундаментом, не нарушая целостности несущих конструкций, и постепенно закрепляют грунт.

Такое усиление просадочных оснований аварийных зданий снижает величину дополнительных осадок, стабилизируя общие деформации фундаментов, и позволяет проводить дальнейшие работы по реконструкции и надстройке без риска для здания в целом.

Прокладка газопровода в просадочных грунтах

Просадочные грунты создают риски не только для зданий, но и для линейных сооружений: трубопроводов, в том числе газопроводов, коллекторов. Неравномерные осадки могут приводить к изгибам, утечкам и авариям на трассе.

Закрепление просадочных оснований фундаментов опор трассы позволяет выравнивать осадки с учетом условий работы фундаментов опор трубопроводов, снижать общие деформации и обеспечивать надежную эксплуатацию трубопроводов и прокладку газопровода в просадочных грунтах.

Технология ликвидации просадочных свойств грунтов

Пошаговый процесс усиления просадочных грунтов с контролем качества на каждом этапе.

Этапы работ

01

Изыскания и расчет

Анализ результатов инженерно-геологических изысканий, определение требуемых параметров грунта, разработка схемы расположения инъекторов и требуемого количества щелочного раствора для усиления основания.

02

Установка инъекторов

Установка инъекторов / винтовых свай с отверстиями в проектное положение. Шаг инъекторов назначается в зависимости от характеристик грунта и требуемого объема усиления.

03

Подача щелочного раствора

Инъекция щелочного раствора с контролем расхода и давления. Раствор распределяется в массиве основания, вступает в химическую реакцию с глинистыми минералами и изменяет структуру грунта.

04

Набор прочности

Технологический перерыв требуется для завершения химических реакций и набора прочности. За это время грунт приобретает свойства полускального основания.

05

Контроль параметров закрепленного грунта

Контроль осуществляется полевыми методами (статическое или динамическое зондирование) или в ходе лабораторных испытаний усиленного грунта по результатам отбора проб при бурении скважин. Оформляется отчет.

06

Строительство фундамента

После подтверждения проектных характеристик усиленного основания можно приступать к строительству или реконструкции на просадочных грунтах в соответствии с проектом.

Для большинства объектов такого технологического перерыва достаточно, чтобы строительство шло без задержек и с гарантией качества усиления.

35-50 дней

общий срок до начала строительства

Укрепление грунтовых массивов под плитными фундаментами

При строительстве с использованием фундаментов с большой площадью опирания, например плитных фундаментов многоквартирных домов, усиление выполняют с инъекторами, установленными с определенным шагом по сетке, охватывающей всю площадь проблемного основания.

Для линейных объектов — дорог, инженерных коммуникаций — схема подбирается так, чтобы укрепление выполнять вдоль трассы или в наиболее проблематичных зонах, обеспечивая общую устойчивость основания.

от 39,5 млн ₽

стоимость работ

Пример расчета для плиты 25×50 м

Площадь фундамента: 1 250 м²
Шаг инъекторов: 1,5×1,5 м
Количество инъекторов: ~550 шт.
Глубина закрепления: 8 м
Объем усиленного грунта: ~10 000 м³

Проектирование и расчет фундаментов на просадочных грунтах

Исходные данные

Для разработки проекта закрепления грунта требуются данные, полученные в ходе инженерно-геологических изысканий: мощность просадочного слоя, коэффициент фильтрации, влажность, показатели просадочности и прочие стандартные данные полученные по результатам лабораторных испытаний.

На основании этих данных определяются возможности укрепления просадочных грунтов, выбираются параметры щелочного раствора и определяется схема расположения инъекторов, с целью обеспечения требуемой несущей способности основания.

Документы, необходимые для подготовки технического решения:

отчет ИГИ с полным комплексом лабораторных испытаний грунтов;
план застройки с указанием расположения зданий;
нагрузки на фундамент от проектируемого здания или сооружения;
гидрогеология участка для оценки риска замачивания просадочных грунтов.

Расчет фундаментов на просадочных грунтах с учетом укрепления

При расчете фундаментов учитывается повышение прочности и уменьшение деформативности грунта после защелачивания. Это позволяет оптимизировать размер подошвы, глубину заложения и тип фундамента.

ГК «ГлавФундамент» применяет подход, при котором выполняется расчет закрепленного основания методом численного моделирования с учетом заданных свойств после защелачивания. Моделируется работа под нагрузкой укрепленного и неукрепленного грунта. Так как защелачивание производится только в зоне развития максимальных напряжений, все нагрузки воспринимает укрепленный грунтовый массив. Это позволяет получить комплексное решение: надежное основание, прогнозируемые осадки и экономичный фундамент.

Мероприятия при строительстве на просадочных грунтах

Защелачивание является частью комплекса мероприятий: помимо усиления могут применяться дренаж, регулирование режима замачивания, планировочные решения и защитные меры для фундаментов. Такой подход позволяет не только укрепить просадочные грунты, но и управлять факторами, которые вызывают просадку, что особенно важно при строительстве зданий и сооружений в сложных условиях.

01

Защелачивание массива

Химическое усиление просадочных грунтов — основная мера для повышения несущей способности основания и устранения просадочных свойств.

02

Водозащитные мероприятия

Отвод поверхностных или понижение грунтовых вод для предотвращения замачивания просадочного грунта в период эксплуатации здания.

03

Планировочные решения

Вертикальная планировка участка с организацией стока воды от фундаментов, устройство отмостки и ливневой канализации.

04

Мониторинг деформаций

Геодезический контроль осадок фундаментов в период строительства и первых лет эксплуатации здания на просадочных грунтах.

Научное сопровождение при строительстве зданий и сооружений на просадочных грунтах

Метод защелачивания опирается на результаты многолетних исследований
и реализацию значительного числа объектов. В ГК «ГлавФундамент»
за развитие технологии отвечает собственный отдел научно-исследовательских
и опытно-конструкторских работ.

Более 5

патентов РФ на технологию

50+

объектов с защелачиванием

Более 40

лет практического опыта

Наш отдел НИОКР, в котором трудятся в том числе кандидаты наук, обеспечивает научное сопровождение при строительстве на просадочных грунтах. Мы анализируем результаты изысканий, разрабатываем решения по усилению просадочных грунтов, сотрудничаем с проектировщиками, помогаем в прохождении экспертизы, а также предоставляем гарантии на несущую способность усиленного основания. Наш опыт охватывает все регионы России — от Краснодара до Волгограда и Оренбургской области.

Исследования защелачивания просадочных

грунтов в России

Метод защелачивания в России был детально исследован Феликсом Евсеевичем Волковым и его коллегами на глинистых и лессовых грунтах оснований зданий, в том числе на промышленных и гражданских объектах.

Результаты полевых и лабораторных испытаний показали долговечность эффекта и необратимость изменений структуры грунта, что позволяет уверенно применять защелачивание для укрепления просадочных грунтов под зданиями и сооружениями.

Феликс Евсеевич Волков

Основные научные публикации по методу защелачивания

Волков Ф. Е., Рожнова Т. Н., Беляев В. П. Исследование укрепляемости лессовидных пород основания ВАЗа защелачиванием // Механика грунтов. Уфа: 1986. С. 65−77.
Волков Ф. Е., Злочевская Р. И., Воронкевич С. Д. О взаимодействии глинистых минералов с растворами щелочи // Вестн. МГУ. Сер. геол. 1976. № 3. С. 87−95.
Волков Ф. Е. Изменение состава и физико-механических свойств глинистых грунтов в результате взаимодействия с растворами щелочи. Автореф. дисс. канд. геол.- мин. наук. М.: МГУ, 1977. 24 с.
Злочевская Р. И., Волков Ф. Е., Воронкевич С. Д., Дивисилова В. И. Закрепление глинистых и лессовых грунтов концентрированными растворами щелочи // Вопросы инженерной геологии и грунтоведения. М.: Изд-во МГУ, 1983. Вып. 5. С. 384−397.
Волков Ф. Е., Злочевская Р. И. Новый химический способ закрепления водонасыщенных лессовых и глинистых пород — «защелачивание» // Инж. геология. 1988. № 1. С. 15−29.

И еще 20 научных работ в российских и международных изданиях.

Примеры объектов на просадочных грунтах

Реальные проекты компании «ГлавФундамент» по усилению просадочных и лессовых грунтов методом защелачивания с подтвержденной экономией.

Тепличный комбинат

Алтайский край

Тип:

Супесь
просадочная
Мощность слоя:

10 м
Было:

Сваи 11 м × 1 500 шт.
Стало:

Сваи 3 м × 1 500 шт.

42 300 000 млн ₽

Экономия 45 %

Производственный цех

Ростов-на-Дону

Тип:

Суглинок просадочный
Мощность слоя:

20 м
Было:

Сваи 24 м × 52 шт.
Стало:

Сваи 6 м × 52 шт.

9 000 000 млн ₽

Экономия 34 %

Многоквартирный дом

Волгоград

Тип:

Лессовый просадочный
Мощность слоя:

11 м
Было:

Сваи 13 м × 120 шт.
Стало:

Сваи 6 м × 96 шт.

6 000 000 млн ₽

Экономия 24 %

На практических примерах экономия на фундаменте за счет сокращения длины, диаметра свай и объема работ достигает 20–60 %, при этом фундаменты на просадочных грунтах работают надежно и подтверждены испытаниями. Усиление защелачиванием исключает риск аварийных деформаций, уменьшает эксплуатационные расходы и повышает безопасность зданий и сооружений.

Как заказать укрепление просадочных грунтов

Что нужно для подготовки технического решения

Чтобы разработать техническое решение по укреплению просадочных грунтов, необходимо предоставить данные инженерно-геологических изысканий, планируемые нагрузки от здания и общую схему застройки участка.

На основе этих материалов мы подбираем схему защелачивания, тип фундамента и предлагаем заказчику понятное решение с расчетами сроков и стоимости работ.

Гарантии на несущую способность грунта

ГлавФундамент предоставляет гарантию на несущую способность усиленного грунта на срок, который согласуется с заказчиком и фиксируется в договоре. Гарантийные обязательства опираются на результаты испытаний и научно обоснованную методику защелачивания.

После завершения работ и испытаний основания заказчик получает комплект документации, подтверждающий характеристики грунта и основания, что важно для строительного надзора и эксплуатации зданий.

Этапы сотрудничества с ГК «ГлавФундамент»:

Консультация: анализ исходных данных и задач объекта.
Техническое решение: расчет схемы защелачивания и подбор типа фундамента (3-5 дней).
Коммерческое предложение: подготовка сметы работ с детализацией по этапам.
Договор: заключение договора с фиксацией сроков и гарантий.
Выполнение работ: защелачивание с контролем качества (35-50 дней).
Испытания и документация: подтверждение характеристик усиленного основания.

Рассчитать стоимость

Глазачев Антон Олегович

Руководитель отдела НИОКР

niokr@glavfundament.ru

8 (967) 741-01-29

Что такое просадочные грунты?

Просадочные грунты — это глинистые и лессовые породы, которые при замачивании водой резко теряют прочность и дают значительные осадки (просадки) под нагрузкой. Характерны для южных регионов России: Краснодарский край, Оренбургская область, Ростовская область, Ставрополье, Волгоградская область, Саратовская область и др.

Просадочность определяется коэффициентом ε_sl — при значении >0,01 грунт считается просадочным.

Насколько долговечен эффект усиления просадочных грунтов?

Изменения структуры грунта после защелачивания необратимы. Исследования Ф.Е. Волкова и наблюдения за реальными объектами показали сохранение этого эффекта. ГК «ГлавФундамент» предоставляет гарантию на несущую способность усиленного основания на весь нормативный срока эксплуатации объекта.

Можно ли делать защелачивание под действующими зданиями?

Да, метод применим для реконструкции и усиления оснований любых зданий. Инъекторы погружают в основание под существующим фундаментом без нарушения целостности несущих конструкций. Технология позволяет стабилизировать просадочные грунты под зданиями и сооружениями, уменьшить деформации и провести дальнейшую реконструкцию без риска для безопасности.

Что происходит с грунтовыми водами после защелачивания?

Щелочной раствор локализуется в зоне усиления просадочных грунтов. При правильном проектировании влияние на грунтовые воды минимально — реакция с глинистыми минералами происходит постоянно до тех пор, пока щелочь полностью не израсходуется. Раствор постоянно связывается с глинистыми минералами и не мигрирует. В ходе работ проводится мониторинг pH грунтовых вод на соседних скважинах для контроля воздействия на окружающую среду.

Какие инженерно-геологические изыскания нужны для защелачивания?

Необходим отчет ИГИ с инженерно-геологическими разрезами, данными о грунтовых водах и со стандартными физико-механическими характеристиками исследуемых грунтов.

Чем защелачивание отличается от цементации?

При защелачивании подаваемый раствор является только одним из компонентов для возникновения реакции. Защелачивание работает в глинистых и лессовых просадочных грунтах используя ресурсы самого грунта. Раствор не содержит частиц и может проникать в поры грунта беспрепятственно.

Цементация подразумевает внесение всех компонентов для прохождения реакции. Цементные частицы очень крупные по сравнению с порами грунта, поэтому требуется высокий коэффициент фильтрации. Защелачивание дешевле на 20-30 % (16 500 ₽/м³ против 20 200 ₽/м³) и не требует спецтехники для приготовления и смешивания раствора. Для просадочных грунтов защелачивание — оптимальное решение по соотношению цена/эффект.

Можно ли строить многоквартирные дома на просадочных грунтах?

Да, при условии усиления основания. Защелачивание позволяет обеспечить требуемую несущую способность грунта для строительства зданий на просадочных грунтах различной этажности. Метод успешно применялся для жилых комплексов в Волгограде, Ростове-на-Дону и других городах с просадочными грунтами.

Фундаменты на просадочных грунтах:устранение просадочных свойств грунтов с экономией до 60 %