Сооружение фундамента

Сооружение фундамента

Фундаменты относятся к категории очень важных конструкций, и отступление от нормативных требований и технологических правил может привести к самым серьезным последствиям.

Длительное время отечественные строительные технологии уделяли очень мало внимания теоретическим расчетам фундаментов для малоэтажного строительства. Такое положение дел привело к тому, что в индивидуальном строительстве при сооружении фундаментов применялись технологии индустриального строительства, то есть использовались одни и те же типовые сборные блоки, в результате чего стоимость нулевого цикла неоправданно увеличивалась. В зависимости от климатической зоны строительства доля стоимости нулевого цикла достигала 25–45 %, что в конечном счете приводило к удорожанию стоимости 1 м² жилья. Миллионы кубометров сборного железобетона зарывали в землю, а эффективность его использования была неоправданнонизкой. Общепринятая конструкция фундамента с заложением подошвы на непромерзающие слои грунта оправдывает себя лишь при нагрузке свыше 120 кН на один погонный метр ленточного фундамента. Возведение таких фундаментов целесообразно при строительстве двух– или трехэтажных строений из камня либо кирпича. При легких стенах из бруса или в каркасно-щитовых конструкциях стен нагрузка составляет лишь 40–50 кН/пог. м. Это значит, что силы прилегающих слоев грунта, действующие на фундамент при пучении, все равно могут вызвать его деформацию за счет силы трения о боковые поверхности. Кроме того, в случае легких домов несущая способность глубокого фундамента используется не более чем на 10–20 %. Другими словами, 80–90 % вкладываемых материалов и средств, используемых при строительстве фундамента, расходуются впустую.

Поэтому для облегченных домов необходимо другое решение проблемы: заложить мелкозаглубленный фундамент прямо в промерзающий слой грунта, но выше уровня грунтовых вод (рис. 2.1). Фундаменты такого типа весьма эффективны при строительстве на пучинистых грунтах и при высоком уровне грунтовых вод. Они отличаются простотой и не требуют больших материальных затрат. Такие фундаменты в последние годы испытаны на тысячах зданий по всей территории нашей страны и доказали право на свое существование.

Рис. 2.1. Столбчатые фундаменты мелкого заложения для облегченных конструкций самых простых, маленьких домов (размеры указаны в миллиметрах): 1 – стена; 2 – перемычка (фундаментная балка); 3 – железобетонная плита 90?90 см; 4 – песчано-гравийная смесь; 5 – железобетонное фиксирующее кольцо

В последние годы для малоэтажного строительства разработано несколько достаточно эффективных типов фундаментов, которые позволяют снизить трудозатраты на их сооружение и сократить расходы на строительство. Это ленточные фундаменты мелкого заложения, различные конструкции буронабивных свай, фундаменты в вытрамбованных или выштампованных котлованах и т. п. Большинство из этих конструктивных решений приемлемо для малоэтажных домов бесподвальной конструкции.

Однако отсутствие подвала или цокольного этажа приводит к необходимости строительства дополнительных помещений вспомогательного назначения. Это влечет за собой увеличение площади застройки и неэффективное использование земельного участка. Как правило, подвальная часть дома необходима, и отказаться от ее строительства можно лишь тогда, когда есть геологические противопоказания.

В типовых проектах усадебных домов сведения о фундаментах приводятся самые общие. Поэтому, привязывая дом к конкретному участку, фундаменты необходимо рассчитывать с учетом местных геологических особенностей и типа грунтов, на которых строится дом.

Грунты и их влияние на выбор фундаментов. Основанием любого фундамента является грунт, от несущей способности которого зависит надежность всего строения. Основание может быть естественным и искусственным. Для правильной привязки проекта к местности нужен це лый ряд показате лей, среди которых – тип грунта, глубина его промерзания, насыщенность почвенными водами, уровень грунтовых вод, рельеф поверхности и т. д.

К естественным относятся все категории грунтов, структура которых формировалась веками под действием природных процессов. Все насыпные грунты, а также грунты, к которым применялись технологии укрепления, считаются искусственными.

Естественные грунты условно можно разделить на скальные и нескальные.

Скальные грунты представляют собой сцементированные и спаянные, залегающие в виде сплошного массива или трещиноватого слоя породы. Они характеризуются высоким показателем прочности при сжатии в водонасыщенном состоянии. Скальные грунты являются хорошим основанием для строительства, поэтому на них можно возводить дом любых габаритов и этажности, не опасаясь просадок и усадок. Единственная сложность, с которой неизбежно столкнется владелец участка, – это разработка скального грунта.

К нескальным грунтам относят крупнообломочные, песчаные и глинистые структуры.

Крупнообломочные несцементированные грунты содержат более 50 % массы обломков кристаллических пород с размерами частиц более 2 мм. Как правило, несущая способность таких грунтов достаточно высока и может выдержать вес дома в несколько этажей.

Песчаные сыпучие грунты в сухом состоянии содержат менее 50 % массы частиц от 1 до 2 мм и не обладают пластичностью. Пески состоят из жестких частиц, имеющих форму зерен. Песчаные грунты в своем большинстве являются идеальной основой для строительства при условии, что они не подвергаются размывающему действию грунтовых вод. Все преимущества песчаных грунтов проявляются особенно ярко, если уровень грунтовых вод находится ниже уровня промерзания. Если уровень грунтовых вод в песчаных грунтах выше глубины промерзания, то сооружать фундаменты следует с обязательным армированием стальными прутами (рис. 2.2 и 2.3).

Чем крупнее песок, тем большую нагрузку он может воспринимать. Сжимаемость плотного песка невелика, а скорость уплотнения под нагрузкой значительна. Поэтому осадка зданий, основанием которых является песок, быстро прекращается. Пески имеют большую водопроницаемость и поэтому не обладают свойствами пучения при замерзании.

Водонасыщенные пылевато-песчаные грунты с примесью мелких глинистых частиц называются плывунами. Они не могут служить основанием для фундаментов дома из-за большой подвижности и низкой несущей способности.

Рис. 2.2. Арматуру опалубки необязательно сваривать, дешевле и проще ее связать

Рис. 2.3. Пространственный каркас из стальных стержней арматуры готов к заливке монтажного бетона

Глинистые связанные грунты с пластичностью 0,01 состоят из очень мелких частиц, размеры которых меньше 0,005 мм. В отличие от песчаных грунтов глины имеют тонкие капилляры и большую поверхность соприкосновения частиц между собой. Глинистые грунты способны сжиматься, размываться. При этом сжимаемость глины выше, чем у песков, а скорость уплотнения под нагрузкой меньше. Поэтому осадка зданий, фундаменты которых размещаются на глинистых грунтах, продолжается более длительное время, чем на песчаной почве. Глинистые грунты с песчаными прослойками легко разжижаются и поэтому обладают небольшой несущей способностью. Сухая глина, слежавшаяся в течение многих лет, считается хорошим основанием для фундамента дома. Глина, поры которой заполнены влагой, при промерзании пучится, увеличиваясь в объеме. Морозное пучение грунтов относится к физико-механическим процессам, в результате которых промерзающий грунт приобретает напряженно-деформированное состояние под действием термодинамических изменений. Суть этих процессов: присутствующая в грунте влага увеличивается в объеме, в результате чего происходит подъем грунта. И чем больше влаги находится в грунте, тем сильнее он увеличивается в объеме при замерзании. В пористых грунтах это явление менее заметно, так как при замерзании грунт расширяется в сторону пор, заполняя пустоты. И чем больше пористый грунт, тем меньше вероятность его пучения.

Суглинки и супеси представляют собой смесь песка, глины и пылеватых частиц. Суглинки содержат от 10 до 30 % глинистых частиц, супеси – от 3 до 10 %. По своим свойствам эти грунты занимают промежуточное положение между глиной и песком.

Грунты с органическими примесями (растительный грунт, ил, торф, болотный грунт и т. п.) неоднородны по своему составу, рыхлы, обладают большой и неравномерной сжимаемостью, поэтому в качестве естественных оснований непригодны.

Искусственные основания состоят преимущественно из насыпных грунтов. В отличие от естественных насыпные грунты имеют неоднородный состав и сложение, неравномерную сжимаемость, способность уплотняться с течением времени под действием собственного веса и приложенных нагрузок. Такие грунты в большинстве случаев (за исключением регулированных насыпных грунтов) не используются в качестве естественного основания. К просадочным грунтам с возможной просадкой от собственного веса более 5 см рекомендуется принимать меры по укреплению или устранению возможности просадки. Для этого:

? грунт уплотняют тяжелыми трамбовками;

? устраивают песчаные подушки (рис. 2.4);

? предварительно замачивают грунты в пределах всей просадочной площади;

? увеличивают величину заглубления фундамента до отметки ниже просадочных грунтов;

? устанавливают по периметру фундамента буронабивные сваи;

? используют водозащитные меры для предотвращения возможных просадок.

В зависимости от состояния грунта может быть применен один из способов его укрепления (см. соответствующий раздел), предназначенный для увеличения несущей способности. Чаще всего такая надобность возникает при возведении зданий двух и более этажей.

Рекомендуются следующие основные типы фундаментов легких каркасных домов. Столбчатые фундаменты каркасных домов могут использоваться при отсутствии пучинистых грунтов. Экономическая целесообразность таких фундаментов очевидна. Конструктивная простота, небольшая стоимость снизят затраты нулевого цикла и сведут к минимуму стоимость одного квадратного метра жилья. Если учесть, что стоимость нулевого цикла в общем объеме строительных работ может достигать 25 % и более, то экономичные методы строительства целиком и полностью себя оправдывают. Кроме того, применение столбчатых фундаментов вдвое снижает продолжительность работ за счет использования средств малой механизации и сокращает построечную трудоемкость. Положительным свойством столбчатых фундаментов является то, что грунты основания под отдельно стоящими опорами работают лучше, чем под сплошными фундаментами. Вследствие этого уменьшается давление на грунт, отчего вероятность осадок снижается.

Рис. 2.4. Столбчатый круглый фундамент на песчаной подушке (размеры указаны в миллиметрах): 1 – круглый башмак; 2 – утрамбованный песок; 3 – кольцо фиксирующее

Однако и здесь часто допускают ошибки, которые сказываются на эксплуатационных характеристиках дома. Одной из таких ошибок является отсутствие связи столбчатого фундамента с каркасом здания. В результате замораживания и размораживания грунта при сезонных колебаниях температур наружного воздуха может произойти потеря устойчивости фундаментных столбов. При этом последние наклоняются, сдвигаются, а иногда и падают.

Столбы фундаментов устанавливают по всему периметру здания с интервалом 2–3 м, в зависимости от несущей способности основания. При этом обязательна установка столбов в углах здания и в местах пересечения несущих стен (рис. 2.5).

Рис. 2.5. Варианты расстановки столбчатых фундаментов

Конструкции столбчатых фундаментов могут быть различными, и зависят они от технологической оснащенности производите ля работ. Это могут быть деревянные столбчатые стулья (рис. 2.6 и 2.7), буронабивные сваи (рис. 2.8), свайные фундаменты (рис. 2.9) или одна из современных конструкций столбчатых фундаментов, которые разработаны специалистами ряда институтов для малоэтажного домостроения.

Рис. 2.6. Деревянный столбчатый фундамент. Вариант а: 1– столб из бревна; 2 – гидроизоляция; 3 – бетонная опора; 4 – песчаная подушка. Вариант б: 1– столб из бревна; 2– гидроизоляция; 3 – скоба; 4 – деревянная крестовина; 5– бетонная опора; 6 – песчаная подушка

Рис. 2.7. Это самый дешевый деревянный столбчатый фундамент (размеры указаны в миллиметрах): 1– антисептированное покрытие; 2– обшивка; 3 – деревянный стул; 4 – крестовина с подкосами; 5– гидроизоляция; 6 – забирка

Рис. 2.8. Буронабивной фундамент с чехлом из асбестоцементной трубы: 1– асбестоцементная труба; 2– арматура; 3– бетон; 4– буровая скважина

Рис. 2.9. Свайный фундамент

Схемы забивки свай для фундаментов даны на рис. 2.10. На участках с суглинистыми или глинистыми (связанными) грунтами под щитовые дома целесообразно делать столбчатые фундаменты на песчаной подушке (рис. 2.11). Кирпичные или бутобетонные столбы устанавливают в местах пересечения стен и под углами здания, преимущественно на однородных грунтах, где глубину заложения принимают минимальной, равной 0,6–0,8 м.

Рис. 2.10. Схемы забивки свай: а – рядовая схема; б – спиральная; в – секционная

Рис. 2.11. Столбчатый фундамент на песчаной подушке: 1– цоколь; 2– подсыпка; 3 – слои щебня или кирпичного боя толщиной 20 см с проливкой раствором; 4 – песчаный фундамент; 5– ширина фундамента; 6– уровень заложения; 7– глиняный замок

Делают это следующим образом. В траншеи засыпают песок толщиной 40–60 см и уплотняют его. Затем укладывают жлезобетонные плиты толщиной 10 см размером 50?50 или 60?60 см с шагом 2,4–6 м, а на них устанавливают бетонные или кирпичные столбики сечением 38?38 см. Высоту столбиков принимают из условия, что пол дома должен быть на 0,75-1,05 м выше планировочных отметок наружного грунта (рис. 2.12).

Рис. 2.12. Столбчатый фундамент на песчаной подушке (размеры указаны в миллиметрах): 1– кирпичный столб 380?380; 2 – песчаная подушка; 3– уплотненная засыпка; 4– бетонная прослойка; 5– подкладка; 6 – отмостка; 7– каркасная стена; 8 – забирка из кирпича

Столбы связывают между со бой кирпичной за биркой, получая таким образом законченную конструкцию нулевого цикла. Общий вид ну левого цикла дома с кирпичными столбчатыми фундаментами показан на рис. 2.13. На всех четырех сторонах цокольной части нужно оставить отдушины, предназначенные для вентиляции подпольного пространства. Отдушины можно закрыть щелевым кирпичом или вентиляционными решетками, защищая подпольное пространство от нашествия грызунов.

Рис. 2.13. Нулевой цикл дома с кирпичными столбами внутри: 1– кирпичные столбы; 2 – основание печи (510?865 мм); 3 – засыпка песком (200 мм); 4 – отмостка; 5– уступ (загладить раствором под углом 45°); 6– балка нижней обвязки каркаса дома; 7– вентиляционное отверстие; 8 – проем для использования в хозяйственных целях; 9 – цоколь

При слабых, неоднородных и сжимаемых грунтах рекомендуют ленточно-столбчатые фундаменты. Для этого по песчаной подушке толщиной 40–50 см, отсыпаемой с уплотнением в траншеи, выполняют монолитную железобетонную ленту сечением 20–40 см. Эта лента обеспечивает равномерные деформации здания, не допуская перекосов силовой схемы каркаса. По ней устанавливают бетонные или кирпичные столбики сечением 38?38 см с шагом 2,4–3,6 м. Глубину траншеи принимают равной 0,5–0,6 м (рис. 2.14). Между столбиками выкладывают кирпичную забирку, закрывающую подполье дома от продувания и снежных заносов. Брусья нижней обвязки связывают между собой и фундаментными столбами в жесткую систему, что предотвращает боковые сдвиги каркаса.

Ленточные фундаменты мелкого заглубления устраивают на грунтах средней и высокой степени пучинистости. При этом лента под наружные и внутренние стены должна быть соединена в единую пространственную раму (рис. 2.15).

Рис. 2.14. Ленточно-столбчатый фундамент на песчаной подушке (размеры даны в миллиметрах): 1– кирпичные столбы; 2 – ж/б плиты столбов; 3 – ж/б ленточного фундамента; 4 – песчаные подушки столбов; 5 – песчаная подушка ленточного фундамента; 6– гидроизоляция; 7 – каркас стены

Рис. 2.15. Ленточный фундамент в готовом виде

Конструкция фундамента мелкого заложения, по существу, представляет собой жесткую раму, которая каждый год в зимне-весенний период «плавает» вместе с относительно легким домом. В качестве такой рамы выступает бетонный или железобетонный ленточный фундамент, уложенный на подушку из непучинистого материала, уменьшающего величину и неравномерность перемещений фундамента. При таком конструктивном исполнении сокращается расход бетона на 50–80 % по сравнению с заглубленным фундаментом. А трудозатраты по сооружению нулевого цикла сокращаются на 40–70 %. Варианты мелко-заглубленных фундаментов показаны на рис. 2.16. В зимне-весенний период фундамент вместе с грунтом поднимается вверх, а после оттаивания грунтов становится в исходное положение. Таким образом исключается накопление деформаций в конструктивных элементах здания. В этом заключается принципиальное различие взаимодействия с пучинистым грунтом мелкозаглубленных и заглубленных фундаментов.

Индивидуальные застройщики очень часто используют так называемый щелевой метод сооружения ленточных фундаментов Для этого в связанных грунтах прорывают траншею заданной ширины и глубины, армируют и заполняют бетоном. Такие фундаменты экономичны, так как не требуется опалубка, для сооружения которой затрачиваются средства и время. При этом также выполняется минимум земляных работ и не требуется обратная засыпка грунта.

Щелевой метод сооружения фундаментов эффективен в местах, где пучение грунта практически отсутствует. На пучинистых грунтах экономия может привести к тому, что при полном контакте ленты фундамента с грунтом силы морозного пучения неизбежно станут причиной деформаций фундамента, а вследствие этого и деформаций всей надземной части здания. Поэтому в последнем случае целесообразнее ленту фундамента бетонировать в опалубке, а пазухи между грунтом и фундаментом засыпать непучинистым грунтом. Опалубку для монолитного фундамента изготавливают из обрезных досок, чтобы между ними не было щелей. Если имеется возможность, то для опалубки лучше применять инвентарные щиты, использование которых сократит время на изготовление щитов и снизит трудовые затраты. Пиломатериалы, применяемые для изготовления опалубки, подбирают из хвойных пород. допускается использование лиственных пород древесины (осина, ольха и т. д.) для изготовления креплений и распорок.

Ширина досок – не более 150 мм, а их толщина должна быть одинаковой, и они должны быть сырыми. Сухие доски впитывают влагу из бетона, тем самым снижая его прочность. При необходимости лицевую сторону опалубки облицовывают металлическими листами или фанерой. Для уменьшения сцепления опалубки с бетоном ее лицевую поверхность рекомендуется покрывать смазкой, в качестве которой используют известковое молоко, водный раствор жидкой глины, отработанные минеральные масла ит. д. Внутренняя облицовка опалубки позволяет выполнить лицевые стороны фундамента с достаточно высокой чистотой поверхности.

Рис. 2.16. Мелкозаглубленные фундаменты: а – незаглубленный фундамент (цоколь); б– мелкозаглубленный фундамент: 1– фундаментный столб без заглубления; 2– мелкозаглубленный столб; 3– отмостка; 4– противопучинная подушка; 5 – обратная засыпка

При раскреплении опалубки нужно следить за тем, чтобы все крепежные элементы (колья, распорные планки и т. п.) располагались вне пространства, в которое должен укладываться бетон. Если этого не сделать, то извлечь крепежные элементы из тела фундамента после твердения бетона будет уже невозможно. И чем точнее будет установлена опалубка, тем ровнее будет тело фундамента. Ровные стороны фундамента особенно важны для надземной его части – цоколя, внешний вид которого играет не последнюю ро ль в архитектурном оформлении здания в целом.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.