Для того чтобы возводимое строение было долговечным, при его строительстве необходимо учитывать глубину промерзания грунта. Основанием любого здания является надежный фундамент. На него возлагаются нагрузки абсолютно всех конструктивных элементов здания. Ошибки, допущенные при его закладке, могут привести к разрушению дома в самом ближайшем будущем.
По истечении времени фундамент может проседать, вследствие чего на стенах с большой долей вероятности появятся трещины. Чтобы этого не случилось, необходимо учитывать глубину промерзания грунта. Это один из ключевых параметров, определяющих тип и глубину заложения фундамента для любого здания — от небольшого загородного дома до промышленного сооружения.
Что такое промерзание грунта
Промерзанием грунта называют переход почвы из талого состояния в замерзшее. Почва, имеющая отрицательную или нулевую температурную отметку, именуется мерзлым грунтом. Иногда встречаются участки местности, на которых даже в весеннее время не происходит оттаивания почвы. Это так называемые вечномерзлые грунты, которые распространены в северных регионах Казахстана.
Основными причинами промерзания грунта являются влажность и понижение температуры окружающей среды. Объем воды при замерзании увеличивается примерно на 10 процентов, что, соответственно, приводит к поднятию грунтов. Количество образовавшегося льда и степень поднятия грунта зависят от температурного режима и уровня промерзания почвы. Иными словами, в холодный период времени земля старается как можно больше вытолкнуть из себя фундамент постройки. Весной происходят обратные действия. Когда льды и снега начинают таять, грунт пытается втянуть фундамент как можно глубже внутрь себя.
Замерзание земли в осенне-зимний период и есть сезонное промерзание грунта. Ежегодно верхний слой почвы замерзает и оттаивает. Сезонное промерзание грунта происходит практически по всей территории Казахстана, за исключением самых южных областей, где отрицательные температуры зимой бывают редко и держатся непродолжительное время.
Факторы, влияющие на глубину промерзания
Глубина промерзания грунта – это максимальная глубина, на которую почва обычно промерзает в зимний период времени. Нормативная глубина промерзания зависит от нескольких факторов:
- тип грунта (глинистые, суглинистые, песчаные, супесчаные, крупнообломочные);
- климатические условия региона (средняя зимняя температура, продолжительность морозного периода);
- влажность грунта (уровень грунтовых вод, наличие капиллярной влаги).
Разные типы грунтов промерзают на разную глубину при одинаковых климатических условиях. Глинистые и суглинистые грунты, как правило, промерзают меньше, чем песчаные и супесчаные, из-за более низкой теплопроводности. Однако именно глинистые грунты наиболее подвержены морозному пучению, так как хорошо удерживают влагу.
Нормативная глубина промерзания грунта по городам и населенным пунктам Казахстана
Ниже представлена таблица нормативной глубины промерзания грунта для различных населенных пунктов Казахстана. Данные приведены на основе многолетних климатических наблюдений и используются при проектировании фундаментов зданий и сооружений.
| Область | Населенный пункт | Средняя глубина промерзания, см | Наибольшая зафиксированная глубина, см |
|---|---|---|---|
| Северо-Казахстанская область | Булаево | 120 | >150 |
| Костанайская область | Джетыгара | 119 | 156 |
| Диевская | 155 | >150 | |
| Аршалинский з/свх | 142 | >150 | |
| Костанай | 143 | 203 | |
| Михайловка | 133 | >150 | |
| Сарыколь | 126 | >150 | |
| Пресногорьковка | 109 | >150 | |
| Акмолинская область | Аршалы | 183 | 274 |
| Атбасар | 143 | >150 | |
| Балкашино | 121 | >150 | |
| Жалтыр | 148 | >150 | |
| Егиндыколь | 143 | >150 | |
| Щучинск | 123 | >150 | |
| Павлодарская область | Голубовка | 129 | >150 |
| Ертис | 163 | >150 | |
| Михайловка | >150 | >150 | |
| Красноармейка | 165 | >150 | |
| Успенка | 161 | >150 | |
| Федоровка | 142 | >150 | |
| Щербакты | 227 | >150 | |
| Западно-Казахстанская область | Каменка | 76 | 107 |
| Джаныбек | 88 | 126 | |
| Актюбинская область | Комсомолец | 128 | >150 |
| Кос-Истек | 90 | 170 | |
| Мартук | 126 | >150 | |
| Новороссийское | 112 | >150 | |
| Родниковка | 68 | 137 | |
| Карагандинская область | Караганда (с/х оп. ст.) | 135 | 150 |
| Карасу | 150 | >150 | |
| Жолболды | 132 | >150 | |
| Корнеевка | 141 | 174 | |
| Восточно-Казахстанская область | Урджар | 43 | 105 |
| Шемонаиха | 99 | 150 | |
| Семиярка | 153 | 197 | |
| Акжар | 119 | >150 | |
| Жамбылская область | Саудакент | 47 | 98 |
| Кулан | 21 | 60 | |
| Алматинская область | Жаркент | 65 | 99 |
| Аксенгер | 46 | 100 |
Практическое применение данных о глубине промерзания
Знание нормативной глубины промерзания необходимо для правильного проектирования и строительства фундаментов. Основные правила, которые следует соблюдать:
- Заложение подошвы фундамента. Подошва фундамента должна находиться ниже расчетной глубины промерзания грунта. Это правило обязательно для пучинистых грунтов, чтобы исключить воздействие сил морозного пучения. Для непучинистых грунтов (крупнообломочные, гравелистые пески) глубина заложения может быть уменьшена.
- Расчетная глубина промерзания. Расчетная глубина промерзания определяется по формуле: df = kh × dfn, где dfn — нормативная глубина промерзания, kh — коэффициент, учитывающий тепловой режим здания (для отапливаемых зданий kh может быть менее 1, для неотапливаемых — равен 1).
- Утепление грунта. В некоторых случаях, для уменьшения глубины промерзания, применяют утепление грунта вокруг здания. Это позволяет снизить нагрузку на фундамент и уменьшить глубину его заложения. Эффективным решением является устройство утепленной отмостки из экструдированного пенополистирола.
- Меры борьбы с морозным пучением. Для пучинистых грунтов необходимо предусматривать комплекс мер: замену пучинистого грунта на непучинистый (песчаную подушку), устройство дренажа для отвода воды от фундамента, применение свайных фундаментов с заложением ниже глубины промерзания.
Региональные особенности Казахстана
Территория Казахстана характеризуется значительным разнообразием климатических условий. Северные и центральные регионы (Северо-Казахстанская, Костанайская, Акмолинская, Павлодарская, Карагандинская области) имеют глубокое промерзание грунта, что требует устройства массивных заглубленных фундаментов. В этих регионах наибольшая зафиксированная глубина промерзания достигает 200 см и более.
Южные и юго-восточные области (Жамбылская, Алматинская, часть Восточно-Казахстанской) характеризуются значительно меньшей глубиной промерзания. Здесь возможно применение малозаглубленных фундаментов, что существенно снижает затраты на строительство. Однако при этом необходимо учитывать другие факторы — сейсмическую активность региона (особенно для Алматы) и уровень грунтовых вод.
Западные области (Западно-Казахстанская, Актюбинская) занимают промежуточное положение, с умеренной глубиной промерзания и более мягкими зимами по сравнению с северными регионами.
Заключение
Глубина промерзания грунта — это критически важный параметр, который необходимо учитывать при проектировании и строительстве любого здания. Приведенная таблица позволяет сориентироваться в нормативных значениях для разных регионов Казахстана. Однако для точного расчета глубины заложения фундамента необходимо обращаться к актуализированным строительным нормам и правилам, учитывать тип грунта на конкретном участке, уровень грунтовых вод и тепловой режим будущего здания.
Часто задаваемые вопросы
Что такое нормативная глубина промерзания грунта?
Это максимальная глубина промерзания грунта в зимний период, определяемая на основе многолетних климатических наблюдений. Значения нормативной глубины приведены в строительных нормах и используются для расчета фундаментов.
Чем отличается нормативная глубина от расчетной?
Расчетная глубина промерзания учитывает не только климатические условия, но и тепловой режим самого здания. Для отапливаемых зданий расчетная глубина меньше нормативной, так как тепло от здания прогревает грунт. Коэффициент зависит от конструкции пола и типа здания.
Почему для одного населенного пункта указаны разные значения глубины промерзания?
Значения могут различаться в зависимости от типа грунта (песчаный или глинистый), микрорельефа местности, наличия или отсутствия снежного покрова. Данные усреднены, но при проектировании конкретного объекта требуются инженерно-геологические изыскания на участке.
Как влияют грунтовые воды на глубину промерзания?
Высокий уровень грунтовых вод увеличивает влажность грунта, что повышает его пучинистость. При этом вода является теплоемкой средой, что может замедлять промерзание. Однако при строительстве на пучинистых грунтах с высоким УГВ необходимо принимать специальные меры (дренаж, замена грунта, заглубление подошвы ниже глубины промерзания).