Фундаментальный закон строительства

Ошибки, допущенные при возведении фундамента, исправить впоследствии очень проблематично, либо для этого нужны очень большие финансовые вложения. Но среднестатистический застройщик не будет изучать сопромат, почвоведение..., как и не станет (в большинстве случаев) заказывать профессиональный расчёт фундамента. Поэтому выход один — соблюдение методик рекомендательного характера, включающих все допуски.

Расчёт фундамента основывается, прежде всего, исходя из нескольких параметров: вид грунта на участке, глубина его промерзания и уровень залегания грунтовых вод. Услуги геологов и проектировщиков обходятся недёшево и существенно увеличивают стоимость строительства. Прикидочная же оценка несущей способности грунта с помощью лопаты (лучше вырыть шурф или пробурить скважину) весьма несовершенна, однако отличить глину от суглинка позволяет. Кроме того, можно воспользоваться справочником с таблицей грунтов, а это уже основание для расчёта.

В скальных и полускальных породах котлованы под деревянные дома не делают, ограничиваясь снятием просадочного верхнего слоя грунта.

Хрящеватые грунты — смесь земли (песок и глина) с большим количеством мелкого камня и щебня, плохо размываются водой и достаточно надёжны. Из-под основания для фундамента следует удалять различные неоднородные включения (остатки пней, органические материалы, валуны или другие разнородные образования).

Песчаные грунты — относятся к непучинистым, могут служить хорошим основанием, если не содержат мелкозернистых и пылеватых песков.

Совет

В нашем регионе для малонагруженных фундаментов каркасных (а так же брусовых, бревенчатых и даже газобетонных) домов вопрос о воздействии на них сил морозного пучения — один из наиболее важных. Простое заглубление фундамента не гарантирует отсутствие сезонных подвижек грунта. Работа фундаментов традиционных конструкций, как правило, направлена на то, чтобы возможные подвижки не оказывали влияния на строение. Помогают избежать критической деформации уменьшение глубины промерзания путём утепления фундамента и отмостки, отвод воды от строения, понижение уровня грунтовых вод.

Дмитрий Скрипка, зам. генерального директора «СВФ-Инжиниринг»

Глинистые грунты (глины, суглинки, супеси) — в сухом состоянии служат хорошим основанием и относятся к условно непучинистым, в водонасыщенном состоянии и при малой плотности находятся в текучем состоянии и сильно вспучиваются при промерзании.

Торфяные грунты представляет собой осушённые, и не очень, болота. Обычно они сильно насыщены влагой (торф может впитать в себя примерно 6–8 объёмов воды,относительно своего первоначального объёма). Торфяные грунты сильно сжимаются под нагрузкой.

Зимой, в зависимости от природно-климатических условий, грунты промерзают на различную глубину. Глубина промерзания грунта напрямую зависит от его типа. Скалистые грунты считаются непромерзаемыми. Промерзание почвы приводит к вспучиванию пучинистых грунтов, которые впоследствии оседают неравномерно, что может вызвать появление трещин в фундаментах и стенах. Для разных типов фундаментов делают песчаную подушку. Чаще всего она применяется для полной или частичной замены непригодных грунтов в основании, для подъёма отметки пола над уровнем грунтовых вод и т. п. При их устройстве в котлован засыпают средне- или крупнозернистые пески слоями 150–200 мм, тщательно трамбуя их и проливая водой. В обводнённых грунтах, особенно пучиноопасных при промерзании, устройство песчаных подушек не рекомендуется без устройства дренажа. В противном случае возможно заиливание подушек и, как следствие, потеря ими первоначальных свойств.

По конструкции фундаменты бывают столбчатыми, ленточными (монолитными или сборными), плитными и свайными.

Столбчатый фундамент

Одни из самых простых и недорогих фундаментов — столбчатые. Столбчатые фундаменты по расходу материалов и трудозатратам в 1,5–2 раза, а при глубоком заложении даже в 3–5 раз экономичнее ленточных.

Столбчатые фундаменты имеют вид отдельных опор, устраиваемых под стены. Конструктивно такой фундамент может быть каменным или деревянным. Недостатком столбчатого фундамента из дерева является его недолговечность, так как контакт древесины с грунтом приводит к её быстрому разрушению. Каменные столбы (из гранитного или бутового камня, кирпича-железняка) лишены этого недостатка.

Яма прямоугольной или круглой формы (для закладки столбчатого фундамента) может заполняться бутобетоном или армироваться по вертикали несколькими прутьями арматуры и заливаться бетоном по уровню грунта. Выше, на необходимую высоту, столбик проще всего вывести с помощью кирпича. Иногда применяют разъёмную, съёмную или несъёмную опалубку и отливают столбик сразу на необходимую высоту. Столбы возводятся во всех углах и в точках пересечения стен, а также под отдельные опоры здания.

Для утепления и предохранения от попадания снега, влаги и пыли между столбами делают так называемую забирку — соединяющую их стенку. Забирка представляет собой простейший вид цоколя. Для этого используется кирпич, бетон или бутовая кладка. Если грунт пучинистый, то под забиркой устраивают ещё и песчаную подушку. Очень важно не забыть о том, что в забирке нужны вентиляционные отверстия с каждой стороны дома. На зиму отверстия закрываются пробками.

Совет

Перед началом возведения свайного фундамента рассчитывается количество свай и, соответственно, расстояние между ними. Эта цифра определяет стоимость фундамента и будет зависеть от веса возводимого на данном фундаменте здания, его архитектуры и почвы. К примеру, в зависимости от почвы длина сваи может достигать от 1,4 м до 11 м, что тоже скажется на стоимости фундамента.

Кирилл Буйко, генеральный директор ООО «Виллози Хаус»

Применяют столбчатый фундамент на лёгких грунтах, не подверженных пучению и подвижкам грунта. Поскольку столбики лишь номинально связаны лежащими на них лагами, при подвижных грунтах они могут начать «гулять». Столбчатые фундаменты с перевязкой (рындбалкой) позволяют в некоторой степени избежать проблемы с ненадёжностью столбиков.

Столбчатый фундамент чрезвычайно дёшев, надёжен, не требует дополнительных работ по гидроизоляции, устройству отмостки, отделке цоколя. Но, к сожалению, он применим только для лёгких конструкций, каркасных или деревянных домов. Такие фундаменты не годятся для домов с подвалом или цокольным этажом, не применяют их и на участках с существенными перепадами высот, поскольку большие боковые нагрузки могут их опрокинуть.

Свайный фундамент

В геологической ситуации Северо-Запада, при высоком уровне стояния грунтовых вод и когда на поверхности слабый грунт, а дальше — грунт с хорошей несущей способностью, можно использовать свайный фундамент. Чем такие сваи отличаются от столбов, образующих фундаменты столбчатого типа? Принципиально ничем, только размером и несущей способностью.

Бетонные забивные сваи — это столбы с заострённым нижним концом. Проходя сквозь слабые слои грунта, свая упирается в более твёрдые и передаёт им нагрузку от здания. Для создания жёсткой конструкции верхняя часть всех свай соединяется балками. Но иногда сваи не забивают и не вворачивают, а изготовляют непосредственно в грунте. В этом случае бурят скважину, в неё вставляют арматурный каркас или полые трубы, после чего скважину заливают бетоном. Затем бетон обязательно уплотняется утрамбовкой или вибрацией.

Различают сваи-стойки и висячие сваи. Сваи-стойки прорезают верхние слабые слои и передают нагрузку на более прочные материковые слои грунта. Висячие сваи передают нагрузку в основном за счёт сил трения между ними и уплотнённым грунтом.

Сверху сваи объединяют монолитными балками, так называемыми ростверками. Между бетонным ростверком и стеной обязательно устраивают гидроизоляцию.

Самые дешёвые — буронабивные свайные фундаменты, но их сложно изготавливать при высоком уровне грунтовых вод. В сухих грунтах процесс устройства буронабивных свай достаточно прост. Свая формируется непосредственно в предварительно пробурённой скважине. Глубина скважины должна быть на 100–150 мм больше нормативной глубины промерзания грунта в районе строительства. Это обусловлено тем, что при устройстве свай необходимо принимать в расчёт возможность промерзания грунта в основании сваи за счёт прохождения холода вниз через тело сваи по тяжёлому бетону и арматуре. В этом случае «мостом холода» становится сама буронабивная свая.

Бетон заливается непосредственно в скважину, при этом опалубкой служат её стенки. Для устранения утечки цементного молочка из бетона в процессе схватывания, стенки скважины необходимо выстелить рубероидом или жёсткой полиэтиленовой плёнкой. Если плёнку перед применением сварить, полученный чехол будет играть роль гидроизоляции в процессе эксплуатации свайного фундамента. Плотность армирования ростверка арматурой зависит от массы здания и определяется проектом.

Фундаменты ТИСЭ — это тоже усовершенствованная буронабивная свая. Специальные земляные буры делают внизу скважины конусное расширение. Предполагается, что это расширение, с одной стороны, значительно увеличивает площадь опоры столбчатого фундамента (увеличение диаметра скважины в 2 раза увеличивает опорную площадь в 4 раза). С другой стороны, в случае пучинистых грунтов, вроде глины, это расширение служит своеобразным якорем, анкером, который препятствует выталкиванию столба из грунта и его наклону. Расширение рекомендуется делать ниже точки промерзания грунта.

Разновидностью свай являются винтовые сваи, которые ввинчивают в грунт наподобие шурупов.

Винтовые сваи

Винтовая свая представляет собой трубу с лопастью специальной конфигурации на нижнем конце. Особенность конфигурации лопасти — плавное увеличение ширины, что обеспечивает резание грунта с наименьшим сопротивлением и даёт возможность уменьшить крутящий момент. Угол и шаг винтовой лопасти позволяют завинчивать сваю без рыхления грунта. Грунт ниже лопасти сваи уплотняется, что обеспечивает высокую несущую способность.

Винтовые сваи вкручиваются в землю либо вручную, либо механически. Для устройства фундамента стальная винтовая свая погружается в грунт методом завинчивания на глубину не менее 1,5 м (глубина промерзания грунтов в Ленинградской обл.) согласно разметке в соответствии с разработанным планом свайного поля фундамента. При залегании в верхних слоях просадочных грунтов (торфа) винтовая свая наращивается на необходимую длину и завинчивается до тех пор, пока не пройдёт этот слой. Равномерная несущая способность гарантируется разной глубиной завинчивания в зависимости от несущей способности слоёв грунта. Сваю подрезают в уровень, определяемый проектом (обычно 40–50 см над уровнем грунта), стволы свай бетонируются до уровня их подрезки. Поверх ствола устанавливается оголовок винтовой сваи, на которую монтируется обвязка. В зависимости от конструкции дома и материалов, из которых он возводится, сваи обвязываются монолитным железобетонным ростверком (для каменных домов) или брусом (для каркасных, панельных и бревенчатых домов).

Понятно, что при сложном рельефе участка, скажем, с перепадом высот, лучше использовать сваи — устройство фундамента другого типа будет нерентабельным.

Лопастей у сваи может быть несколько. Возможно применение винтовых свай на любых типах грунта без данных геологоразведки. Если вы не знаете характеристики грунтов на участке, то в случае с бетонными фундаментами это всегда риск, а винтовые сваи позволяют оценить параметры грунта по несущей способности в процессе завинчивания.

Если фундаментные работы начаты зимой, то винтовые сваи не только экономичнее, но, подчас, и безальтернативны. В ситуации, когда строительство на этапе фундаментных работ по определённым причинам нужно приостановить до весны, меры по консервации фундамента тоже требуют и времени и дополнительных трат, а без этого можно загубить уже готовый фундамент. Проще обстоят дела со свайными фундаментами. Консервационные мероприятия в данном случае ограничиваются закрытием оголовок свай от доступа влаги.

«Применение винтовых свай и анкеров по сравнению с традиционными методами устройства фундаментов даёт заметный техноэкономический эффект: сокращается продолжительность и объём работ, уменьшается расход металла и других строительных материалов на 30–50%»,— пишет В. Н. Железков в книге «Винтовые сваи в энергетической и других отраслях строительства».

Ленточный фундамент

Ленточные фундаменты в индивидуальном строительстве могут быть монолитными или сборными. Этот тип фундамента наиболее распространён, сооружают его по всему периметру несущих стен, как наружных, так и внутренних; единственный недостаток ленточных фундаментов — материалоёмкость. Ширина ленточного фундамента зависит от величины передаваемой нагрузки и свойств грунта основания. При сооружении подвала или цокольного этажа ленточный фундамент служит стенами этих помещений. Такой фундамент позволяет уже применять в качестве перекрытий бетонные пустотные плиты и возводить любое малоэтажное здание. Даже в мелкозаглублённой ленте при хорошей влагоизоляции можно обустроить, как минимум, подпол, а иногда и погреб внутри периметра фундамента.

Для непучинистых грунтов можно делать ленточные фундаменты. Сборные фундаменты в зависимости от строительной системы здания монтируют из различных конструктивных элементов (фундаментных блоков-подушек, фундаментных стеновых блоков). Для зданий с подвалом сборный ленточный фундамент менее целесообразен, так как большое количество горизонтальных и вертикальных швов снижает водонепроницаемость, а устройство эффективной гидроизоляции потребует значительных затрат.

Если вы не уверены в том, что ваш грунт непучинистый, надёжнее, если лента будет монолитной. Для возведения монолитных фундаментов выкапывается траншея на глубину заложения их подошвы. Монолитные ленточные фундаменты сооружают по подстилающему слою из щебня, втрамбованного в грунт. Сверху слой щебня заливают цементным раствором. После этого устанавливают опалубку из дощатых щитов: два щита размером на всю высоту фундамента устанавливают в траншею вертикально. Расстояние между щитами должно соответствовать ширине будущего фундамента. Для предотвращения вытекания жидкого бетона сквозь щели опалубки, а также для лучшего отделения опалубки от бетона к внутренней стороне щитов крепят рубероид или полиэтилен. Щиты опалубки раскрепляют кольями, чтобы они не разошлись при укладке бетона. По верху щиты соединяют между собой планками. При подготовке траншеи вручную опалубкой в подземной части фундамента может служить сам грунт.

Для мелкозаглублённой ленты глубина залегания основания обычно 50–70 см, иногда меньше. Под лентой устраивается песчаная подушка 20–30 см толщиной. Для вывода цоколя над уровнем грунта устанавливается сборная опалубка.

Плитный фундамент

Для устройства плитного фундамента сначала роют котлован, затем его утрамбовывают и делают на дне подушку из слоя песка и слоя гравия. Сверху на них укладывают гидроизоляционный материал. Поверх гидроизоляции наливают тонкий слой бетона. А затем укладывают арматуру и закачивают в котлован бетонный раствор. В дальнейшем фундаментная плита может стать полом первого этажа либо на сооружённой таким образом плите устраивается цоколь.

Один из минусов монолитной плиты — это отсутствие подвала. Это можно поправить: плита укладывается ниже уровня земли, а на плите заливается цокольный этаж. Достаточно сложно сделать плиту на рельефном участке. Плюсы же плиты все давно уже оценили:

- правильно залитая плита будет служить очень долго;

- подходит практически для любых грунтов;

- можно ставить любые типы строений;

- простота в исполнении, а значит меньше ошибок и лучше качество;

- заливается только с миксера, марочным бетоном;

- нет проблем с перепланировкой первого этажа или с внесением изменений в проект во время строительства.

Плитные фундаменты сооружают в основном на проблемных грунтах — пучинистых и просадочных. Их применение особенно оправданно на влажных почвах с высоким уровнем стояния грунтовых вод. Это фактически единственный вид фундамента для строительства солидного дома на торфяных или глинистых грунтах с высокой степенью пучения. Плитные фундаменты оказываются идеальными для создания водонепроницаемой защиты подвалов и цокольных этажей.

Плитные фундаменты достаточно дороги из-за больших расходов на земляные работы, бетон и металлическую арматуру. Поэтому для экономии средств проектировщики иногда предлагают обойтись монолитным ленточным фундаментом, а пол в подвале или цоколе делать отдельно. К сожалению, такая конструкция не обеспечивает надёжной гидроизоляции, и в большей степени подвержена просадкам.

Текст: Эдуард Доминов

Консультанты: «СВФ-Инжиниринг»

«Загородное строительство» № 10 (50), октябрь 2009 г.

Похожие статьи: