Глубина промерзания грунта в Екатеринбурге и Челябинске

01Коротко

Глубина промерзания в Екатеринбурге по своду правил — от 1,57 до 2,31 м, в Челябинске — от 1,66 до 2,45 м. Разброс даёт состав почвы: глина и суглинок промерзают мельче всего, крупнообломочный слой — глубже всего.

Это нормативная глубина: на открытой площадке без снега, под которой нет дома. Для фундамента считают расчётную, она обычно меньше у отапливаемого здания и на 10% больше у неотапливаемого. Обе цифры — наш расчёт по формуле из СП 22.13330.2016 и температурам из СП 131.13330.2020, порядок ниже.

02Нормативная и расчётная глубина: в чём разница

Свод правил СП 22.13330.2016 «Основания зданий и сооружений» различает две величины.

Нормативная глубина сезонного промерзания (d_fn) — климатическая характеристика района. Пункт 5.5.3 велит определять её по данным многолетних наблюдений, а без них — теплотехническим расчётом. Для районов, где мороз уходит не глубже 2,5 м, расчёт делают по простой формуле.

Расчётная глубина (d_f) — то, что получает конкретное здание. По пункту 5.5.4 её находят умножением нормативной на коэффициент k_h, который учитывает тепловой режим сооружения:

• для наружных фундаментов отапливаемых зданий k_h берут по таблице 5.2 свода — он зависит от конструкции пола и температуры внутри, и тёплый дом подтапливает почву под собой;
• для наружных и внутренних фундаментов неотапливаемых построек k_h = 1,1, кроме районов с отрицательной среднегодовой температурой.

В Екатеринбурге и Челябинске средняя за год температура положительная, 2,8 °C, поэтому правило 1,1 для бань, гаражей, сараев и навесов здесь работает.

03Формула: как посчитать глубину промерзания

Формула 5.3 из пункта 5.5.3 СП 22.13330.2016:

d_fn = d₀ × √M_t

• d₀ — величина, зависящая от вида основания: 0,23 м для суглинков и глин; 0,28 м для супесей, песков мелких и пылеватых; 0,30 м для песков гравелистых, крупных и средней крупности; 0,34 м для крупнообломочных грунтов. Для неоднородного сложения берут средневзвешенное значение в пределах слоя промерзания.
• M_t — безразмерный коэффициент, численно равный сумме абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур за год. Значения берут по СП 131.13330 «Строительная климатология», а если пункта там нет — по наблюдениям ближайшей метеостанции в аналогичных условиях.

Формула годится, пока результат не превышает 2,5 м. Глубже, а также в горных районах свод требует теплотехнического расчёта по СП 25.13330.

04Расчёт для Екатеринбурга по шагам

Среднемесячные температуры воздуха в Екатеринбурге по таблице 5.1 СП 131.13330.2020, °C:

1. Отрицательные месяцы. Январь, февраль, март, ноябрь и декабрь — пять месяцев ниже нуля.
2. Сумма модулей. 13,8 + 11,7 + 4,1 + 5,5 + 11,2 = 46,3. Это M_t.
3. Корень. √46,3 ≈ 6,80.
4. Умножаем на d₀. Суглинок: 0,23 × 6,80 = 1,57 м. Супесь: 0,28 × 6,80 = 1,91 м. Песок средней крупности: 0,30 × 6,80 = 2,04 м. Крупнообломочный: 0,34 × 6,80 = 2,31 м.

Для Челябинска таблица даёт январь −15,0, февраль −13,5, март −5,8, ноябрь −5,3, декабрь −12,2 °C. Сумма 51,8, корень 7,20, и глубина выходит от 1,66 до 2,45 м.

05Глубина промерзания по городам Свердловской и Челябинской областей

Расчёт по той же формуле для всех пунктов, которые есть в таблице 5.1 СП 131.13330.2020 по двум областям. Значения в метрах.

Где формула даёт больше 2,5 м, значение не приводим: по своду там нужен теплотехнический расчёт, а не формула. Для посёлков, которых нет в таблице, свод разрешает брать данные метеостанции в похожих условиях — обычно это ближайший город из списка.

06Почему в разных источниках цифры расходятся

Калькуляторы и статьи для Екатеринбурга называют от 1,5 до 2,4 м. Причин четыре.

• Разные редакции климатологии. В СП 131.13330.2012 январь в Екатеринбурге был −13,6 °C, в редакции 2020 года — −13,8 °C. Здесь сумма M_t в обеих редакциях совпала, 46,3, но для других городов она сдвинулась.
• Данные метеостанции вместо свода. Климатические справочники по станции дают свои средние за другой период, и сумма выходит иной.
• Смешение нормативной и расчётной глубины. Одна статья приводит климатическое значение, другая — уже с коэффициентом k_h для дома.
• Не указан тип основания. «Глубина промерзания 1,6 м» верна только для суглинка; для песка средней крупности это уже 2 м.

Сверяйте, какой свод, какой вид почвы и какая величина названы. Для проекта значение задают изыскания на конкретной площадке.

07Пучинистые грунты и морозное пучение

Пучение — подъём почвы при замерзании воды в порах. Сильнее всего пучатся глины, суглинки, супеси и пылеватые пески с высоким уровнем грунтовых вод: воды много, она поднимается к фронту мороза и расширяется при замерзании. Крупные пески, гравий и крупнообломочный слой без глинистого заполнителя почти не пучатся.

Отсюда парадокс таблицы: суглинок промерзает мельче песка, но опаснее для фундамента. Мелкая лента на пучинистой почве поднимается зимой и оседает весной неравномерно — по стенам идут трещины, перекашивает двери.

Степень пучинистости определяют лабораторно по образцам с участка. Без изысканий её не узнать: соседний участок может стоять на другом слое.

08На какую глубину закладывать фундамент

Для наружных фундаментов отапливаемых зданий глубину заложения по пункту 5.5.5 СП 22.13330.2016 назначают по таблице 5.3 свода. Она зависит от вида основания, расчётной глубины промерзания и уровня подземных вод. Внутренние фундаменты отапливаемых зданий закладывают независимо от промерзания.

Свод допускает назначать глубину наружных фундаментов независимо от промерзания, если выполнено одно из условий:

• исследования на площадке показали, что основание не пучинистое;
• исследования и расчёт показали, что деформации при промерзании и оттаивании не превышают допустимых;
• предусмотрены теплотехнические мероприятия, исключающие промерзание — утеплённая отмостка, утепление основания;
• почву заменили непучинистым материалом на глубину промерзания.

Подвал. Если подвал или техподполье холодные, с отрицательной температурой зимой, глубину считают от пола подвала (пункт 5.5.6).

Неотапливаемые постройки. Баня, гараж, хозблок, навес: глубину назначают по той же таблице 5.3 (пункт 5.5.7). Без подвала её отсчитывают от уровня планировки, с подвалом — от его пола. Коэффициент k_h для них 1,1.

09Пример: баня и сарай под Екатеринбургом

Неотапливаемая баня на супеси: 1,1 × 1,91 = 2,10 м расчётной глубины. Хозблок на суглинке: 1,1 × 1,57 = 1,73 м. Копать ленту на два метра под сарай дорого, поэтому для лёгких построек часто выбирают сваи: опору ставят ниже границы мороза, а вместо траншеи бурят по одной скважине на точку.

Это иллюстрация порядка расчёта, а не проект: для дома глубину заложения определяет проектировщик по результатам изысканий.

10Свайный фундамент и бурение ниже промерзания

Буронабивная или винтовая свая опирается ниже слоя, который зимой пучится. Чтобы её не выдавило вверх, сваю заглубляют ниже расчётной глубины промерзания с запасом, который задаёт проект. По нашему расчёту для неотапливаемой постройки на суглинке в Екатеринбурге это не меньше 1,73 м, на песке — глубже.

Скважины под сваи на такую глубину бурят ямобуром на грузовике, тракторе или навесным буром. Как выбрать установку по глубине и диаметру, разобрано в статье бурение под сваи.

11Водопровод, канализация и промерзание

Трубы с водой прокладывают ниже расчётной глубины промерзания, иначе вода замёрзнет и разорвёт их. Точное заглубление задаёт проект сетей по своду на водоснабжение. Где уложить ниже границы мороза нельзя — скальный слой или высокие грунтовые воды, — трубы утепляют или ставят греющий кабель.

12Как узнать глубину промерзания на своём участке

1. Расчёт по своду — как выше, по городу и типу почвы. Достаточно для бани, забора и навеса.
2. Шурф или скважина — посмотреть, какой слой лежит на участке и на какой глубине стоит вода.
3. Инженерно-геологические изыскания — лабораторные данные о составе, пучинистости и уровне воды. Нужны для дома и любой постройки с проектом.

Фактическое промерзание отличается от нормативного. Снег утепляет: под сугробом почва промерзает мельче, а на расчищенной дорожке и под автостоянкой — глубже. Влажный суглинок промерзает иначе, чем сухой.

13Сколько стоит ямобур

Середина рынка сейчас 2 500 ₽/ч, ямобуры сдают 22 компании. Обе цифры берутся из каталога при сборке сайта.

Цены и компании — на странице аренды ямобура.

14Частые вопросы

Какая глубина промерзания грунта в Екатеринбурге?

По СП 22.13330.2016 и климатическим данным СП 131.13330.2020 — 1,57 м для суглинков и глин, 1,91 м для супесей и мелких песков, 2,04 м для средних и крупных песков, 2,31 м для крупнообломочного основания. Это нормативные значения для открытой площадки.

А в Челябинске?

От 1,66 м для суглинка до 2,45 м для крупнообломочного слоя. Зима там холоднее: сумма отрицательных среднемесячных температур 51,8 против 46,3 в Екатеринбурге.

Чем расчётная глубина промерзания отличается от нормативной?

Нормативная — климатическая величина для открытой площадки. Расчётная учитывает здание: её получают умножением нормативной на коэффициент k_h. У отапливаемого дома он берётся по таблице 5.2 свода, у неотапливаемой постройки равен 1,1.

Можно ли ставить фундамент выше границы мороза?

Можно, если изыскания показали непучинистое основание, расчёт показал допустимые деформации, предусмотрено утепление, исключающее промерзание, или почву под фундаментом заменили непучинистым материалом. Это условия пункта 5.5.5 СП 22.13330.2016.

Почему песок промерзает глубже глины, а пучится меньше?

Глубину задаёт теплопроводность: у песка коэффициент d₀ больше, 0,28–0,30 против 0,23 у глины. Пучение задаёт вода: крупный песок её не держит, а глина и суглинок держат и поднимают её к фронту мороза.

На какую глубину бурить под сваи в Екатеринбурге?

Ниже расчётной глубины промерзания с запасом из проекта. Для неотапливаемой постройки на суглинке по нашему расчёту это не меньше 1,73 м, на песке и крупнообломочном основании глубже. Точную глубину назначает проектировщик.

Зачем нужны изыскания, если глубину можно посчитать?

Формула даёт глубину мороза, но не говорит, какой слой на участке, пучинистый ли он и где стоит вода. Без этого нельзя выбрать тип и глубину фундамента для дома.