Текст книги "Фундамент. Прочно и надежно"

Столбчатый фундамент надо возводить только для зданий с легкими конструкциями (деревянные стены, щитовые или каркасные постройки) и без устройства подвала или цокольного этажа. Он подойдет для каркасного здания в том случае, если несущие надземные опоры расположены на достаточно большом расстоянии друг от друга (в ином случае более целесообразен ленточный фундамент). Можно применять столбчатый фундамент и для невысоких зданий со стеновым несущим остовом.

Для зданий с тяжелыми конструкциями нужно использовать столбчатый фундамент, увеличив количество столбов и уменьшив расстояние между ними.

Фундамент из асбестоцементных труб можно применять только для каркасных и каркасно-щитовых построек.

Деревянный столбчатый фундамент (его еще называют «деревянные стулья») применим под здания с деревянными несущими стенами или легкими каркасными конструкциями. Недостатки деревянного фундамента – недолговечность и необходимость в его специальной обработке.

Ленточный фундамент

Ленточный фундамент устраивают по всей длине несущих (капитальных) стен здания – как наружных, так и внутренних. Отсюда и его название: фундамент образует как бы непрерывную ленту под несущими стенами и сам по сути является стеной, заглубленной в грунт (рис. 2).

Рисунок 2. Ленточный фундамент: 1 – несущие стены здания; 2 – ленточный фундамент

Ленточный фундамент на сегодняшний день является наиболее популярным типом фундамента, особенно в индивидуальном строительстве. Он может быть трех видов: монолитным, условно монолитным и сборным. Условно монолитные фундаменты возводят из нескольких разных материалов.

Поперечное сечение ленточного фундамента независимо от применяемого материала должно быть постоянным по всей длине фундаментной стены.

Рассмотрим особенности ленточных фундаментов из различных материалов.

Монолитный ленточный фундамент. Его устраивают из железобетона путем бетонирования пространства между стенами опалубки, устроенной в траншее после предварительного армирования этого пространства. То есть основные материалы в данном случае – бетон и арматура.

Группа фундаментов, которые можно назвать условно монолитными, включает в себя фундаменты, выполняемые в виде кладки на растворе или с последующей заливкой бетоном. Монолитными их можно считать лишь по той причине, что устройство стены фундамента осуществляется прямо на месте строительства. Однако на самом деле эти фундаменты монолитными не являются.

Бутовый ленточный фундамент. Этот фундамент выполняют из природного бутового камня на растворе или без него. Работы по возведению бутового фундамента относят к каменным. Бут лучше подходит для устройства фундамента небольшой глубины заложения (малозаглубленного) на пучинистом основании и грунте с большой глубиной промерзания. Бутобетонный фундамент насчитывает не менее 2000 лет своей истории, причем многие древние сооружения на его основе до сих пор не разрушены. Часто бутовый фундамент устраивают при возведении «экологических» домиков с бревенчатыми или щитовыми деревянными стенами.

Бутобетонный ленточный фундамент. Возведение фундамента данного вида требует предварительной установки опалубки, поскольку устройство фундамента предполагает засыпку мелких камней с последующей их заливкой бетоном. Бутобетонный фундамент больше других видов похож на монолитный, но в основном состоит из крупного заполнителя: щебня, гравия, кирпичного боя, осколков бутового камня.

Кирпичный ленточный фундамент. Устройство кирпичного фундамента, как и бутового, представляет собой каменные работы. Следует заметить, что для возведения фундамента и цоколя подойдет вовсе не любой тип кирпича, а только красный глиняный кирпич-железняк. Кирпичный фундамент можно возводить на сухом грунтовом основании с высокой несущей способностью.

Каменный (кирпичный или бутовый) ленточный фундамент на песчаной подушке. При возведении такого фундамента в траншею с ровными стенками (или в опалубку) сначала засыпают слой песка, утрамбовывая и уплотняя (поливкой водой) каждую прослойку в 10 см высотой. Песок должен занимать не более половины высоты фундамента.

Непосредственно по песчаной подушке ведут каменную кладку. Данный способ позволяет сэкономить на каменных материалах без потери несущей способности фундамента. Однако глубина заложения фундамента с учетом слоя песка может немного увеличиться по сравнению с чисто каменной конструкцией. Ленточный фундамент на песчаной подушке применим только на сухом и непучинистом грунтовом основании. В ином случае грунт требует специальной подготовки.

Ленточный фундамент смешанного типа. Сюда можно отнести кирпичный фундамент по бутовому или бутобетонному основанию. Сперва в траншее на части расчетной высоты фундамента устраивают бутовую или бутобетонную стенку, а уже по ней ведут кирпичную кладку. Часто такой тип фундамента применяют с декоративной целью или для большего удобства при устройстве гидроизоляции цоколя.

Песчаный ленточный фундамент. Такой фундамент можно возводить под одноэтажными зданиями из легких материалов (деревянные и металлические щиты, сруб, металлический каркас с обшивкой и т. п.) и нежилого назначения (или для временного проживания – дачный домик). Песчаный фундамент состоит из слоя утрамбованного песка и слоя щебня или кирпичного боя, уложенного сверху на песок непосредственно под надземные несущие конструкции.

Отмостку для песчаного фундамента принято делать в виде глиняного замка. Как и другие виды ленточного фундамента, песчаный устраивается в траншее, но со слегка расширяющимися кверху стенками. Дно траншеи обязательно должно представлять собой плотное грунтовое основание (слабый грунт не подойдет), по этому принципу определяют глубину заложения песчаного фундамента. Ширину подошвы фундамента устраивают на 10 см больше ширины несущих стен (или стоек, если здание каркасное). Засыпку песка ведут слоями по 15–20 см, после каждого слоя его трамбуют и уплотняют, поливая водой. Слой щебня или кирпичного боя должен быть от 20 до 30 см в высоту и состоять из 2–3 слоев, каждый из которых, как и песок, трамбуют. По щебню укладывают 2–3 ряда кирпича. Верх последнего ряда будет обрезом фундамента. Кирпичная кладка не обязательна: ее можно заменить цементно-глиняным или цементно-известковым раствором, которым заливают сверху щебень или кирпичный бой, тем самым укрепляя его.

Песчаный фундамент нельзя устраивать по влажному, пучинистому грунту. Если на участке строительства высокий уровень грунтовых вод, необходимо сначала провести дренажные работы.

Грунтоцементный ленточный фундамент. Как и песчаный, этот вид ленточного фундамента весьма экономичен, но его можно применять только на прочном основании и только под легкие строения, не предназначенные для постоянного проживания. Грунтоцементный фундамент обладает немного большей прочностью, чем песчаный, но и требует немного больших трудозатрат. Так, его приготовление ведут с помощью бетономешалки.

Сборный железобетонный ленточный фундамент. Как и монолитный железобетонный, этот тип фундамента выполняют из бетона и арматуры, однако армирование и заливка бетона происходят на заводе, а не на строительной площадке. На место устройства фундамента привозят уже готовые фундаментные блоки и выкладывают из них фундаментную стену. Блоки различают двух типов: блоки-подушки и блоки ФБС (фундаментный блок стеновой). Блоки-подушки укладывают в нижний ряд фундамента, затем на эти блоки кладут 2 или более рядов блоков ФБС. Для устройства сборного железобетонного фундамента необходим строительный кран.

Ленточный фундамент целесообразен при возведении здания практически на любом грунтовом основании (в зависимости от типа грунта нужно просто применить определенную глубину заложения). Исключение составляют пучинистые грунты при большой глубине промерзания: в этом случае оптимальным вариантом будет устройство плитного или свайного фундамента. То же самое можно сказать про ленточные фундаменты небольшой прочности (песчаный, грунто-цементный, на песчаной подушке): они являются исключением из правила и требуют прочного и сухого основания.

Если основание сухое и непучинистое, ленточный фундамент может оказаться более выгодным, чем столбчатый, поскольку при возведении ленточного фундамента не потребуется отдельно сооружать цоколь, а конструкция будет более надежной.

Если грунтовое основание подвержено неравномерной просадке, ленточный фундамент является одним из оптимальных вариантов, но при этом в нем обязательно надо предусмотреть пространственное армирование по всему объему.

Если же основание сильно– или среднепучинистое, но глубина промерзания в районе строительства невелика, нужно смело выбирать ленточный фундамент. Влияние грунтовых вод на подземные конструкции перед устройством ленточного фундамента можно ослабить, утрамбовав дно траншеи.

Ленточный фундамент применим на участках с крутым рельефом или с горизонтально подвижным основанием.

Ленточный фундамент применяют для зданий практически с любыми несущими конструкциями. Он подойдет как для зданий с подвалом, так и без него. Но, как правило, ленточный фундамент чаще практикуют для зданий с тяжелыми стенами и перекрытиями (естественный и искусственный камень, железобетон), поскольку в зданиях с легкими несущими конструкциями выгоднее использовать столбчатый фундамент.

Следует помнить, что подвальный или цокольный этаж можно возводить без специальной подготовки основания лишь в том случае, если грунт достаточно сухой и необводненный. В иной ситуации надо предусмотреть хороший дренаж и качественную гидроизоляцию.

Если в здании есть подвал или цокольный этаж, ленточный фундамент является необходимостью.

Плитный фундамент

Плитный фундамент представляет собой сплошную плиту, которая по совместительству может служить полом подвального или цокольного этажа (рис. 3).

Эту плиту сооружают из монолитного и (реже) сборного железобетона и обязательно армируют по всему объему.

Рисунок 3. Плитный фундамент в разрезе: 1 – железобетонная плита; 2 – уплотненная противопучинистая подушка (песок, щебень); 3 – цоколь из бетонных блоков; 4 – горизонтальная гидроизоляция; 5 – отмостка (булыжник); 6 – глиняный замок; 7 – грунт

Плитный фундамент иногда называют плавающим, а если он имеет очень малую глубину заложения – поверхностным, или незаглубленным. Плитный фундамент прост в устройстве, и поэтому довольно часто его применяют в индивидуальном строительстве. Для возведения плитного фундамента требуется разработка котлована, хотя для его поверхностного подвида иногда достаточно снять плодоносный слой грунта и выровнять площадку. Заглубленный плитный фундамент применяют при необходимости устройства подвала, но в индивидуальном строительстве этот тип фундамента из-за своей дороговизны встречается реже: заглубленный плитный фундамент предполагает большой объем земляных работ, что значительно повышает стоимость сооружения.

Плитный фундамент можно разделить на 2 основных подвида: со сплошной плитой и в виде плиты с решетчатой структурой. Сплошная плита может быть выполнена с ребрами жесткости или без них. Решетчатую плиту устраивают либо монолитным способом, либо из сборных железобетонных балок, расположенных перпендикулярно друг другу. Сборный плитный фундамент обладает меньшей прочностью, чем монолитный, даже если все стыки балок скреплены максимально жестко.

Сплошная монолитная плита с ребрами жесткости при их усилении (утолщении) и устройстве надежной теплоизоляции превращается в морозоустойчивый плитный фундамент, который иногда незаменим в регионах с суровым климатом. Толщина плиты при этом остается такой же, как и в обычном плитном фундаменте.

Плитные фундаменты применимы практически для любого грунтового основания. Плитный фундамент мелкого заложения на подвижном пучинистом грунте называют плавающим, потому что он перемещается вместе с ним. Причем такие перемещения не сказываются отрицательно на конструкциях здания, если плита фундамента хорошо армирована. Плавающий фундамент подойдет для грунта, предрасположенного к сильной просадке и с высокой степенью пучинистости, а также для насыпного грунта. Но если участок под строительство подвержен оползневым явлениям, останавливать свой выбор на плитном фундаменте не стоит. Целесообразность его применения можно определить с учетом всех возможных деформаций грунтового основания. Если его несущий слой обладает сильной подвижностью (те же самые оползневые явления), конструкция плитного фундамента не будет разрушена, но он вместе с домом может «уползти» с участка строительства.

Подведя итог вышесказанному, можно сделать вывод: плитный фундамент лучше других видов фундамента годится для грунтового основания с сильной вертикальной и умеренной горизонтальной подвижностью.

Существуют нюансы при устройстве плитного фундамента в зависимости от степени пучинистости грунта. При сильном пучении следует возводить монолитный железобетонный фундамент или в крайнем случае сборный железобетонный, все элементы которого жестко соединены. Если пучение грунта – средней силы, можно устроить как монолитный железобетонный фундамент, так и фундамент из блоков, уложенных на растворе. При слабом пучении для сооружения плитного фундамента подойдут бут, бутобетон, керамзитобетон и цементогрунт.

Для каких видов построек подходит плитный фундамент. Его применяют при сооружении зданий с тяжелыми конструкциями несущего остова – каменными и бетонными. Причем жесткость и вес надземной части постройки до определенной степени положительно влияют на надежность фундамента: чем выше жесткость и вес постройки, тем меньше деформаций в грунтовом основании и, следовательно, меньше риск при устройстве плитного фундамента.

Целесообразным выбор плитного фундамента будет в том случае, если здание простое в плане, иначе стоимость работ нулевого цикла повысится за счет расхода материалов: фундамент этого типа устраивают под всей площадью здания. По этой же причине плитный фундамент обычно используют в постройках, где плита фундамента может одновременно играть роль пола цокольного или первого этажа.

Выбирая между ленточным и плитным фундаментом, индивидуальные застройщики часто отдают предпочтение ленточному, поскольку здание с подвалом или цокольным этажом при этом обойдется дешевле.

Если отодвинуть на второй план вопросы стоимости, следует отметить, что плитный фундамент с перекрестными балками часто применяют в жилых домах высокого класса.

В зданиях с высоким цоколем сооружение плитного фундамента нецелесообразно, поскольку цоколь в данном случае не является частью фундамента, а возводится отдельно, с применением дополнительных материалов. Поэтому логичнее будет выбрать ленточный фундамент.

Свайный фундамент

Свайный фундамент (рис. 4) по принципу работы конструкций аналогичен столбчатому: он точечно передает нагрузку на основание.

Однако есть между этими типами фундаментов и весьма серьезные различия: например, несущая способность, конструктивные размеры и способы устройства.

Рисунок 4. Свайный фундамент: 1 – внешняя фундаментная опора (свая); 2 – ростверк или сплошная плита; 3 – внутренняя фундаментная опора (свая)

Основная несущая единица свайного фундамента – вытянутая в вертикальном направлении фундаментная опора, или свая. Сваи по способу устройства делят на забивные, набивные и винтовые.

Очень часто сваи считают наиболее дорогостоящим типом фундамента. Однако этот показатель относится только к сваям, забиваемым с помощью специальных машин и установок. В индивидуальном строительстве существует способ возведения свайного фундамента без их применения.

Забивные сваи изготавливают в заводских условиях, доставляют на место устройства фундамента уже в готовом состоянии и забивают в грунт с помощью специального механизма. Наиболее часто применяют железобетонные забивные сваи прямоугольного или квадратного сечения, реже – металлические или деревянные сваи.

Набивные сваи изготавливают непосредственно на месте возведения фундамента из монолитного железобетона: сначала в грунте бурят скважину необходимого диаметра, затем устанавливают в нее трубу, которая будет служить опалубкой. В зависимости от размеров скважины труба может быть асбестоцементной или стальной. Затем закладывают в нее арматурный каркас и небольшими порциями заливают бетон, по мере его твердения поднимая трубу опалубки на поверхность. Набивные сваи могут быть устроены и в несъемной опалубке, но это приводит к сильному удорожанию строительства и применяется крайне редко. Набивные сваи называют также буро-инъекционными, поскольку способ их устройства включает в себя бурение скважины и инъецирование в грунт бетонной смеси.

Винтовые сваи по способу устройства представляют собой почти то же самое, что и забивные сваи, с той лишь разницей, что их не вбивают, а вкручивают в грунт, пробуривая ими скважины. Винтовые сваи могут быть изготовлены из стали или железобетона.

Кроме вышеперечисленных типов, есть еще так называемые сваи-оболочки, представляющие собой железобетонную или стальную трубу, которую погружают в землю с помощью вибрации, а затем удаляют грунт, оказавшийся в полости сваи (этот процесс не всегда обязателен). Сваи-оболочки довольно непредсказуемы по своему поведению в процессе устройства, поэтому применяют их крайне редко и только в особых случаях. Диаметр одной такой сваи может достигать 1 м и более.

В зависимости от свойств грунтового основания различают 2 типа свай по способу их опирания на грунт: сваи-стойки и висячие сваи (рис. 5). Сваи-стойки упираются нижним концом в прочный грунт, а висячие сваи держатся в слабом грунтовом основании за счет боковой силы трения.

Рисунок 5. Типы свай по способу их опирания на грунтовое основание: а) свая-стойка, б) висячая свая; 1 – свая, 2 – слабый грунт, 3 – грунт средней прочности, 4 – прочный грунт, 5 – сила трения

Свайный фундамент, как правило, устраивают с помощью специального оборудования. Наименее затратный метод – использование ручного бура, но такой способ заделки свай подходит только для индивидуального строительства.

Свайный фундамент может быть устроен с ростверком или без него. Ростверк свайного фундамента, как и в случае со столбчатым фундаментом, выполняет роль связующего элемента, который заставляет фундамент работать как единую систему. Ростверк делают, как правило, из железобетона (сборного, сборно-монолитного или монолитного). В индивидуальном строительстве чаще применяют сборные ростверки: они проще по возведению. Ростверки различают высокие и низкие. Высокие расположены над поверхностью грунта и равномерно рассредоточивают нагрузку от надземных конструкций по сваям. Низкие ростверки заглублены в грунт и частично распределяют нагрузку от свай по грунтовому основанию, в то же время гася боковое давление грунта.

Этот тип фундамента применяют на слабых грунтовых основаниях, когда ни один другой вид фундамента не подходит по геологическим условиям. Особенно эффективны сваи в сильнопучинистом грунте с глубиной промерзания более 1,5 м. Свайный фундамент с использованием при его устройстве специальных установок экономически нецелесообразно применять на прочном грунте, если того не требуют конструкции здания. Однако ручной метод позволяет практиковать сваи и на плотном грунте с целью снижения объемов земляных работ, расхода бетона и времени строительства. В таком случае применение свайного фундамента не только экономически оправданно, но и выгодно.

Устройство свайного фундамента обходится дороже всех остальных видов, поэтому чаще его используют при возведении крупногабаритных построек.

Если свайный фундамент предполагается сооружать в уже сложившейся застройке на небольшом участке, следует применить набивные сваи, потому что они оказывают наименьшее воздействие на грунт (соответственно и на близлежащие постройки) и приводят к меньшему шуму в процессе строительства.

В индивидуальном строительстве чаще используют винтовые сваи: некоторые их виды можно вкрутить в грунт вручную. Но если предполагается устроить в доме подвал, то от свайного фундамента нужно отказаться.

Свайный фундамент является оптимальным выбором, если при расчете конструкций для здания без подвала ширина ленточного фундамента получается слишком большой (шире 1,5 м).

Если на слабом грунте будет возводиться каркасное здание, логично устроить под каждой колонной куст свай, а не сооружать ленточный фундамент. Куст представляет собой несколько свай небольшого диаметра, объединенных общим ростверком (плитой или подушкой), который передает на них нагрузку от колонны.

Если нагрузка на фундамент невелика, буронабивные сваи могут оказаться экономичнее других типов фундамента. В качестве примера можно привести железобетонные буронабивные сваи диаметром 15 см и длиной 2 м под индивидуальный жилой дом, устраиваемые с помощью ручного бурения.

Кроме свайных кустов, по способу компоновки сваи бывают одиночными или в виде свайных лент (расположены в ряд).