Арт Стиль Архитектурное бюро

Фундаментальный вопрос

Сооружение фундамента – исключительно важный этап строительства загородного дома. От качества, надежности и устойчивости опорной части зависит будущее всего здания, а это значит, что подходить к вопросу выбора фундамента надо очень ответственно.

Основание фундаментов и грунты

Фундаментами называются нижние (подземные или подводные) конструкции здания, которые предназначены для передачи нагрузки от здания на массив грунтов, расположенных под подошвой фундамента (эти грунты называются основанием фундамента).

Основание фундамента может быть естественным или искусственным. Естественное основание — это то, на котором фундамент закладывают, ничем его не укрепляя. Если его укрепляют (например, подсыпают песок), то такое основание будет называться искусственным. Грунт естественного основания должен иметь достаточную несущую способность и обладать равномерной и небольшой сжимаемостью. Возможные деформации основания происходят главным образом вследствие уплотнения грунтов, вызывая осадку здания. Она может быть равномерная, когда все элементы здания опускаются одинаково по всей площади и в конструкциях здания не возникает дополнительных напряжений; и неравномерная, когда отдельные элементы здания опускаются на различную относительно друг друга глубину. В последнем случае в конструкциях могут возникнуть дополнительные напряжения, и в зависимости от неравномерности осадки они могут быть либо безопасно восприняты зданием, либо дать трещины, деформации или даже разрушение здания. Таким образом, главное влияние на сохранность дома и предохранение от появления в конструкциях трещин и повреждений оказывает не столько осадка здания, сколько ее неравномерность. Исходя их этих требований, основанием фундамента должны служить плотные материковые (ненарушенные) грунты, которые не должны размываться и растворяться грунтовыми водами.

Все типы грунтов принято разделять на две большие группы: пучинистые и непучинистые. В случае строительства на пучинистом грунте руководствуются нормативной (расчетной) глубиной промерзания, которая зависит не только от координат, но и от уровня грунтовых вод. В районах с высоким расположением грунтовых вод на фундаменты малоэтажных зданий воздействуют силы морозного пучения, возникающие при замерзании грунтовых вод. Эти силы, возникающие при расширении замороженных грунтов, достигают 10-15 т на 1 м2 и могут превосходить нагрузки от вышерасположенных конструкций. Действуя на фундамент снизу вверх, грунт стремится вытолкнуть вверх неглубокий фундамент с домом в зимний период и, наоборот, опускает его при таянии льда весной. Перекошенные крыльца, террасы, веранды, а иногда и стены домов, — в большинстве своем результат действия сил именно морозного пучения.

Поэтому, прежде чем возводить фундамент, необходимо знать, на каком грунте будет стоять будущее здание, — ведь чем прочнее основание, тем долговечнее дом.

Точные данные о грунтах основания (песчаные, глинистые, пучинистые, непучинистые, набухающие, просадочные и т.д.), их прочности, устойчивости к сдвигу, возможности просадки и пучения при промерзании дают инженерно-геологические изыскания и лабораторные исследования проб грунта. Изыскания выполняются специализированными организациями, обладающими лицензией на данный вид работ. На основании отчета об инженерно-геологических изысканиях можно определить глубину заложения фундамента, выбрать его наиболее рациональный тип и правильно рассчитать конструкцию и расход материалов. При расчете фундаментов учитываются не только физико-механические характеристики грунтов основания, но и особенности конструктивной схемы здания, а также величина воспринимаемой фундаментами нагрузки от наземной части дома.

Поскольку стоимость фундаментов составляет примерно 1/3 расходов на возведение коробки здания, понятно стремление каждого застройщика к сокращению расхода материалов, трудоемкости и стоимости строительства фундаментов. Этого можно добиться за счет уплотнения естественного основания с целью увеличения несущей способности грунтов, а также за счет применения эффективных конструкций фундаментов.

Основные типы фундаментов

По глубине заложения различают фундаменты мелкого заложения — до 4-5 м, и глубокого заложения — более 5 м.

По конструкции фундаменты можно подразделять: на столбчатые, свайные, ленточные и плитные (плавающие).

Столбчатые фундаменты подводят под деревянные дома с легкими стенами и без подвалов  рубленые, каркасные, щитовые. Такие фундаменты могут быть выполнены из любых материалов: кирпича, бетона, природного камня и т.д. В этом случае наружные стены опираются на железобетонный ростверк, представляющий собой монолитную балку, проложенную по всему периметру здания и передающую нагрузку от стен на столбы. Шаг столбов для малоэтажных зданий принимается 2,4-3,6 м. Столбы устанавливают под углами зданий, в местах пересечения стен и под несущими простенками. Для утепления подпольного пространства и предохранения от попадания снега и влаги между столбами делают так называемую забирку — соединяющую их стену. Для этого используются кирпич, бетон или бутовая кладка толщиной 10-20 см.

Преимущества столбчатых фундаментов заключаются в простоте монтажа и малой стоимости, однако область их применения ограничена.

Свайные фундаменты (рис. 1) применяют при необходимости передачи на слабый, водонасыщенный грунт значительных нагрузок и в случае, если рельеф участка может спровоцировать оползни и обвалы (близость оврагов, рек, и других водоемов). По материалу сваи могут быть деревянными, стальными, бетонными, железобетонными и комбинированными. Наибольшее распространение получили железобетонные сваи квадратного и круглого сечений, сплошные и пустотелые.

Различают сваи короткие (3-5 м) и длинные (6-20 м), в зависимости от передачи нагрузки на грунт бывают сваи-стойки и висячие сваи. Первые проходят через слабые грунты и опираются на прочный грунт, передавая на него нагрузку; вторые (висячие сваи) — уплотняют рыхлый грунт при забивке и передают нагрузку на него за счет сил трения, возникающих между боковыми поверхностями свай и слоем грунта.

По способу изготовления и погружения в грунт сваи бывают забивные и набивные. Забивные сваи, изготавливаемые на заводах ЖБК, погружают в грунт с помощью молота, вдавливанием или вибрацией. Набивные сваи устраивают на месте путем заполнения скважин в грунте бетоном. Прочность буронабивной сваи усиливают арматурным каркасом. Если под буронабивной фундамент грунт приходится раскапывать, то можно в качестве опалубки использовать металлические или асбоцементные трубы. Поверху сваи соединяют монолитной железобетонной конструкцией, называемой ростверк. На ростверк опирают несущие конструкции здания, и он обеспечивает равномерную передачу нагрузок на сваи.

По расположению ростверка фундаменты бывают с низким или высоким ростверком. В первом случае головки свай заглублены ниже поверхности грунта, во втором — выше поверхности. Свайные фундаменты не требуют больших объ?емов земляных работ, они экономичны по расходу бетона, и их применение значительно снижает стоимость и трудозатраты по возведению фундаментов.

Ленточные фундаменты являются наиболее распространенными и применяются при строительстве зданий с несущими стенами различной этажности. Ленточные фундаменты обычно возводят при строительстве зданий с тяжелыми стенами и перекрытиями,а также в том случае, когда под домом устраивается подвал или теплое подполье. Устройство ленточных фундаментов целесообразно при их мелком заложении на сухих непучинистых грунтах, даже если здание строится без подвала и из легких конструкций.В этом случае фундамент становится как бы заглубленным цоколем и по расходу материалов и трудозатратам приближается к показателям столбчатых фундаментов. На пучинистых глубокопромерзающих грунтах устройство ленточных фундаментов экономически невыгодно.

По виду материала ленточные фундаменты бывают железобетонные, бетонные (сборные и монолитные), бутобетонные и бутовые.

Как правило, ленточные фундаменты выполняются сборными из бетонных блоков ФБС и бетонных плит (рис. 2). Безусловный плюс такой технологии — высокая скорость монтажа, а минус — высокие транспортные расходы и необходимость аренды подъ?емного крана для установки бетонных изделий. При производстве работ по устройству фундамента некратные участки заполняются бетоном, а криволинейные фрагменты возводят из монолитного железобетона. Из-за большого количества горизонтальных и вертикальных швов и местных заделок, выполняемых вручную, возрастают трудозатраты на возведение фундаментов и, следовательно, сроки выполнения работ. Всех этих недостатков лишены монолитные фундаменты, которые получаются дешевле сборных в 1,5 раза.

Монолитные фундаменты (рис. 3) отличаются хорошей герметичностью, ведь повышенную водонепроницаемость обеспечивает не только полное отсутствие стыков, но и специальные гидрофобизирующие добавки, включаемые в состав бетона.

Плитные фундаменты рекомендуется устраивать на относительно слабых, неравномерно сжимаемых, просадочных, пучинистых грунтах и при высоком уровне грунтовых вод. Благодаря жесткой конструкции — монолитной железобетонной плите, выполненной под всей площадью постройки, — таким фундаментам не страшны никакие перемещения грунта: плита двигается вместе с ним, предохраняя от деформаций весь дом. Поэтому фундаменты такого типа также называются плавающими.

Монолитная плита плавающих фундаментов изготавливается из железобетона и имеет жесткое армирование по всей несущей плоскости, что увеличивает устойчивость к нагрузкам, обеспечивая равномерную осадку всего здания. На монолитной плите под несущие стены дома устраивается ленточный фундамент из монолитного железобетона или из сборных блоков ФБС. При этом верхняя поверхность плиты фактически является полом цокольного этажа.

Устройство монолитной плиты требует относительно большого расхода бетона и металла и может быть оправдано при сооружении небольших и простых по форме плана зданий на тяжелых пучинистых, подвижных и просадочных грунтах.

Гидроизоляция фундамента

Фундаменты, стены и полы подвала необходимо изолировать от просачивающихся через грунт поверхностных вод, а также от поднимающейся вверх капиллярной грунтовой влаги.

Первый «удар» атмосферных осадков принимает на себя отмостка — горизонтальная водонепроницаемая полоса материалов вдоль периметра наружных стен дома, предназначенная для защиты его фундамента от дождевых и паводковых вод. Основная задача отмостки состоит в задержке и отводе воды в ливневую канализацию или на «рельеф» через желоба.

Отмостка состоит из двух слоев: подстилающего (песок и щебень) и верхнего защитного (щебень, гравий, бетон, асфальт, булыжник). При наличии в здании цокольного этажа или подвала отмостку выполняют с утеплителем для уменьшения расчетной глубины промерзания — в этом случае удается избежать вспучивания грунта вблизи фундамента. Ширину отмостки принимают в зависимости от типа грунта и ширины свесов крыши. На обычных грунтах она должна быть на 15-20 см шире карниза, но не менее 60 см; на просадочных грунтах ее ширина составляет 90-100 см. Поперечный уклон от стен дома для щебеночных, булыжных и кирпичных отмосток составляет 5-10% (5-10 см на 1 м ширины), а для асфальтовых и бетонных — 3-5%.

От атмосферных осадков и грунтовых вод фундамент и заглубленные части здания спасают горизонтальная и вертикальная гидроизоляции. Первая, как правило, выполняется из рулонных гидроизоляционных и мастичных материалов на основе битума и полимерных смол и укладывается на отметках низа перекрытия подвала, чуть выше отмостки и в зоне примыкания пола к стене подвала. Вертикальная гидроизоляция обычно наносится на наружные поверхности фундамента и стен подвала. Она может быть обмазочной, оклеечной, проникающей и экранной.

Долгое время для обмазки подземной части зданий использовался нагретый до 1200С битум, наносящийся в 2-3 слоя. Главное достоинство этого метода заключается в дешевизне и доступности. Но срок службы битумного покрытия не превышает 5-6 лет, т.к. при отрицательных температурах этот материал теряет эластичность и трескается. Сегодня для выполнения обмазочной гидроизоляции рекомендуется использовать битумно-полимерные и битумно-резиновые смеси или мастики. Однако, по мнению многих специалистов, более перспективными являются обмазочные материалы на основе цемента и цементно-полимерных композиций. Такие материалы выпускаются в виде специализированных сухих смесей (одно- или двухкомпонентных). Затворяя их водой (или эластификатором), получают гидроизолирующую мастику, которая при нанесении на водопроницаемые минеральные основания образует водонепроницаемое покрытие.

При устройстве оклеечной гидроизоляции рулонные и пленочные материалы наклеиваются на наружные поверхности фундаментов с помощью специальной водостойкой мастики. Соседние полосы укладываются внахлест, а стыки промазываются связующим составом. Такой тип гидроизоляции очень надежен и долговечен, но для его устройства требуется тщательная подготовка основания. Комплекс предварительных мероприятий включает в себя очистку поверхности, укрепление, выравнивание, грунтование и просушивание поверхности.

Проникающую гидроизоляцию можно наносить как с внутренней, так и с наружной стороны фундаментов. Она поставляется в виде особых цементных смесей, содержащих измельченный кварцевый песок и активные добавки. Последние при нанесении затворенного водой состава на поверхность фундаментов вступают в химическую реакцию с компонентами бетона и образуют кристаллические комплексы. В результате происходит заполнение пор и микротрещин, что обеспечивает герметизацию опорных конструкций. Дополнительный эффект при этом — повышение прочности и морозоустойчивости бетона.

Экранную гидроизоляцию выполняют в условиях, когда уровень грунтовых вод достаточно высок. Ее роль могут выполнять так называемый «глиняный замок», а также специальные панели из бетонитовой глины и прижимная кирпичная стенка. Для устройства экранной гидроизоляции также применяют системные полимерные мембраны. Кроме превосходных гидроизоляционных качеств, они характеризуются повышенной прочностью и долговечностью.

Существует несколько способов устройства гидроизоляции, зависящие от расположения уровня грунтовых вод.

  1. При расположении УГВ ниже пола подвала (рис. 4) наружные стены, соприкасающиеся с грунтом, покрывают битумно-резиновыми или битумно-полимерными мастиками холодного применения. Кроме битумных материалов для наружной гидроизоляции применяют цементно-полимерные мастики, обладающие хорошей адгезией к основе, когда водозащитные связующие компоненты проникают в поры основания и герметично закупоривают их. Пол подвального помещения выполняют многослойным. На песчаную или гравийную подушку заливается бетонная армированная стяжка, на нее сверху укладывается рулонная гидроизоляция, и затем идет бетонная стяжка под отделку.
  2. Когда УГВ не выше 0,2 м от пола подвала (рис. 5), для гидроизоляции необходимо создать своеобразную «оболочку», способную сопротивляться напору грунтовых вод. После обмазки мастикой наружных стен фундаментов вокруг него устанавливают «глиняный замок»: вплотную к стене подвала забивают мятую жирную глину толщиной не менее 20 см. Бетонную плиту пола подвала укладывают на подоснову из слоя мятой жирной глины.
  3. При высоком УГВ от 0,2 до 0,5 м (рис. 6) применяют оклеечную гидроизоляцию. С внешней стороны стены наклеивают изоляцию на битумной мастике и защищают кладкой в 1/2 из кирпича железняка на цементном растворе. Затем идет слой мятой жирной глины толщиной в 15 см. Рулонная гидроизоляция настилается по бетонной подготовке пола, поверхность которой выравнивается слоем цементной стяжки. Так как конструкция пола должна в данном случае выдерживать большое гидростатическое давление снизу, поверх изоляции укладывают слой бетона.

В случаях затруднений при выполнении наружной гидроизоляции (работа в затопленных водой котлованах) ее делают по внутренней поверхности стен подвала. Гидростатический напор в этом случае воспринимает специальная железобетонная конструкция — кессон. В борьбе с грунтовыми водами весьма эффективно устройство дренажа, представляющего собой разветвленную систему взаимосвязанных труб, расположенных вокруг или вдоль защищаемой от влаги постройки (рис. 7). Стекающая по грунту вода поступает в трубы (дрены) через сеть отверстий диаметром 1,5-5 мм, расположенных по всей поверхности трубы.

Дренаж можно укладывать как до, так и после гидроизоляции фундаментов, но обязательно перед общей засыпкой внешней стороны фундамента. Дренажные трубы укладываются на дно траншеи, утрамбованной и выровненной сухой смесью щебня и песка. Минимальный уклон дрен по СНиПу составляет 0,002 (2 мм на 1 пог. м) — в глинистых грунтах, и 0,003 (3 мм на 1 пог. м) — в песчаных. На практике для хорошего стока воды уклон делают 5-10 мм на 1 пог. м трубы. Чтобы вода легче проникала в трубы, их послойно обсыпают водопроницаемыми материалами. По характеру расположения дренаж подразделяется на два основных вида — пристенный и пластовый.

Пластовый дренаж используется для защиты фундаментов, возводимых на глинистых и суглинистых грунтах. Его выполняют в виде так называемой фильтрующей постели, укладываемой непосредственно на водоносный грунт. Пристенный дренаж применяют в тех случаях, когда водоупорный слой залегает неглубоко от поверхности.В этом случае дрены помещают по периметру постройки с наружной стороны фундамента на расстоянии не менее 0,7 м и заглубляют на 0,5-1 м по отношению к полу подвала.

Ближе всего к дрене располагается промытый щебень или гравий с размером зерен не менее 16 мм. Сверху стелют полотно из геотекстиля, отделяющее этот слой от песка с размером частиц до 10 мм. Толщина обсыпок колеблется в среднем от 100 до 300 мм. Сверху укладывается вынутый ранее грунт.

Для наблюдения за работой дренажа и очистки труб устраивают смотровые и поворотные колодцы. Собранная дренажными трубами влага поступает в водоприемный колодец. Его выкапывают в самой низкой точке рельефа с учетом топографии участка. Вода накапливается в нем до определенного уровня, который зависит от глубины заложения дрен и способа дальнейшего отвода влаги и затем сбрасывается в ближайшую канаву.

Сооружение фундаментов относится к категории работ повышенной ответственности, где отступление от требований СНиПа чревато самыми серьезными последствиями. Неприятностей можно избежать, если обратиться к квалифицированным специалистам, которые грамотно откорректируют объ?емно-планировочное и конструктивное решения с учетом местных климатических и гидрогеологических особенностей и разработают проект фундаментной и цокольной части дома.

По вопросам строительства фундаментов обращайтесь в Консультационный Центр журнала «Современный Особняк»: г. Самара, ул. Галактионовская, 27. Телефон: (846) 310 83 45