Текст книги "Фундамент. Прочно и надежно"

Предварительные работы на участке

Перед началом устройства фундамента следует выполнить все необходимые формальности – получить разрешение на строительство и оформить технические условия.

Получение разрешения на строительство осуществляют в несколько этапов: сбор документов (заявление о выдаче разрешения, документ на право владения участком, градостроительный план земельного участка, кадастровый план и, топосъемка участка, технические условия на подключение объекта к инженерным сетям при необходимости, схема планировочной организации земельного участка); обращение в орган местного самоуправления, ответственный за градостроительную деятельность; 10-дневное ожидание ответа (выдача разрешения или отказ в выдаче с объяснением причин).

При строительстве индивидуального гаража, бани, дачного домика на участке и в некоторых других случаях разрешение на строительство не требуется.

После получения разрешения на строительство необходимо отдать в орган местного самоуправления копии некоторых документов и оформить технические условия на подключение к инженерно-техническим коммуникациям. Это нужно сделать до начала закладки фундамента, поскольку некоторые инженерные коммуникации придется устраивать ниже поверхности земли.

Срок действия разрешения при строительстве индивидуального жилого дома составляет 10 лет. За это время нужно, как минимум, возвести фундамент. Тогда по истечении 10 лет можно будет обратиться в орган местного самоуправления с заявлением о продлении срока действия разрешения. Если строительство не было начато, в этой просьбе, скорее всего, откажут.

Расчет количества материалов и объема работ

Один из основных вопросов, которые возникают непосредственно перед началом фундаментным работ – необходимое количество материалов.

Если дом предполагается возвести по типовому проекту, все данные уже есть. В ином случае следует произвести расчеты. После получения расчетных значений их сверяют с минимальными конструктивными параметрами применяемого типа фундамента и останавливают выбор на том показателе, который получился больше.

Например, ленточный фундамент имеет минимально допустимую ширину стен. Для железобетона она составляет 100 мм, для неармированного бетона – 250 мм, для бутобетона – 350 мм, для бутового камня – 500 мм, для бута-плитняка – 300 мм.

В результате расчета, конечно, вы вряд ли получите толщину железобетонного фундамента менее 100 мм, но сверять расчетные показатели с нормативными все равно необходимо.

Ленточный фундамент, возводимый под несущие стены, должен быть равен по ширине стене первого этажа или превышать ее по этому показателю.

Столбчатый фундамент характеризует минимальная ширина сечения опоры: для железобетона, бутобетона и бута-плитняка эта величина равна 400 мм, для постелистого бута – 500 мм, для бута средней величины и рваного камня – 600 мм, для кирпича – 380 мм.

Минимально возможная толщина плитного фундамента составляет 100 мм, но применение такой тонкой плиты затрудняет процессы армирования и бетонирования. Оптимальная толщина плитного фундамента без учета ребер жесткости находится в пределах 20–25 см. Если грунт достаточно прочный, можно применять и более толстую плиту.

Высота фундамента зависит, кроме глубины заложения, от возвышения над уровнем земли его обреза. В самой высокой точке рельефа, примыкающего к фундаменту, обрез должен возвышаться над уровнем земли как минимум на 20–25 см.

С помощью расчета устанавливают требуемую длину свай. Эта величина для малоэтажного строительства, как правило, составляет 3–6 м. Количество свай зависит от несущей способности одной сваи, типа грунта и нагрузки на него.

Чтобы определить требуемый объем материалов, нужно узнать высоту и ширину фундамента, если он ленточный; количество свай и столбов – если фундамент на точечных опорах.

Высоту можно определить путем сложения глубины залегания фундамента и возвышения его обреза над поверхностью земли.

Расчетную ширину ленточного фундамента вычисляют путем деления общего веса конструкций здания вместе с предполагаемой полезной нагрузкой на несущую способность грунтового основания, а затем – на периметр фундамента.

Если фундамент имеет не прямоугольное поперечное сечение, расчет конструкций усложняется.

Например, для устройства ленточного фундамента на слабом пучинистом основании его можно сделать с уширенным основанием (рис. 10). Это ослабит воздействие сил пучения и защитит фундамент от просадки.

Рисунок 10. Виды фундамента с уширенным основанием: а) наклонный, б) ступенчатый; 1 – фундамент, 2 – несущая стена, 3 – грунт

Если решено применять плитный фундамент, расчетом определяют его высоту от надземной части здания в зависимости от конструктивных и полезных нагрузок, а также – от несущей способности грунта.

После определения необходимого объема железобетона надо вычислить, сколько заполнителя, цемента, арматуры и воды потребуется для его приготовления. Для чего надо взять подходящий рецепт бетона, нужную для данных геологических условий степень армирования и умножить каждый показатель (в процентах) на общий объем фундамента.

Для расчета фундамента можно воспользоваться специальной компьютерной программой, но при возведении небольшой постройки в индивидуальном строительстве и простом по сечению фундаменте несложно рассчитать конструкции самостоятельно.

При профессиональном расчете фундамента учитывают дополнительные коэффициенты, особые нагрузки (в том числе сейсмические) и другие специальные параметры, без которых, в принципе, можно обойтись в частном строительстве, если округлить расчетные значения в большую сторону после простого расчета.

Для определения объема фундаментных работ нужно знать, какие отдельные работы будут выполнены, какое количество материалов применено и в каком порядке будет происходить устройство фундамента.

В зависимости от объема работ находятся сроки их выполнения, которые важно учитывать для определения условий строительства (оно может выпасть на зимнее время) и общих его сроков.

Если объем работ небольшой, не потребуется возведения временных сооружений и создания специальных для работы на морозе или во влажных условиях.

Для контроля над строительными работами принято создавать график работ, в котором указывают их объемы, расход материалов и необходимое количество рабочих рук, а самое главное – сроки выполнения этих работ.

Остановимся на фундаментах. Составление графика и определение объема работ для них ничем не отличается от других строительных процессов.

График работ бывает трех типов: циклограмма, линейный и сетевой.

Циклограмма – это график, в котором на одной оси отмечают количество захваток (участков работы), а на другой – время выполнения каждой работы. Линии на этом графике обозначают отдельные виды работ. На этих линиях или в сноске нужно указать название работы и необходимое для ее выполнения количество рабочих.

Линейный календарный график также называют календарным планом и изображают в виде таблицы, в столбцах которой указывают наименование работ, объемы материалов, количество работников, требуемые механизмы и наконец сроки выполнения.

Линейный график более наглядно показывает последовательность всех строительных работ.

К тому же его проще выполнять. Но точно определить все сроки работ и резервы времени с помощью этого графика нельзя.

Сетевой график отличается большей точностью и сложностью. Хотя, если разобраться, ничего сложного в нем нет. Нужно просто обозначить каждое отдельное событие в сооружении фундамента своим числом в соответствии с последовательностью выполнения работ, а затем расположить их в кругах, соединив стрелками, которые опять же обозначают последовательность работ. Стрелки подписывают числами, отмечающими сроки выполнения каждой работы. Среди событий можно выделять окончания земляных работ, твердения бетона и т. д. Затем в зависимости от необходимых сроков окончания работ рассчитывают, сколько времени можно выделить на любой конкретный их вид.

Стоимость фундамента

Для определения расходов на материалы и фундаментные работы следует составить смету. Это документ, в котором последовательно указывают все виды работ, необходимые объемы материалов, нужные механизмы и приспособления с их стоимостью.

Смету можно составлять, если уже известны объемы строительных материалов, стоимость их, инструментов и выполнения работ (при возведении фундамента наемными работниками).

При составлении сметы следует внести в нее пункт «непредвиденные расходы» и заложить на него 20 % от общей стоимости строительства. Кроме того, 15 % составят накладные расходы (транспорт, работа прораба и т. п.).

Есть несколько методов составления сметы. Рассмотрим самые популярные.

1. Трудозатратный метод подходит для отдельных видов работ и сводится к определению договорной стоимости работ, выполняемых наемными рабочими без составления договора, к которой уже затем прибавляют цену материалов и другие статьи расходов.

2. Расчет по укрупненным показателям. Этот метод тоже не очень подходит для самостоятельного составления подробной сметы при возведении фундамента, поскольку основан на укрупненных показателях без расшифровки деталей сметы. Как правило, такую смету предоставляют застройщику строительные фирмы.

3. Развернутая смета представляет собой традиционный способ подсчета стоимости строительных работ. Ее можно применять и для определения стоимости фундамента. В индивидуальном строительстве смету не обязательно составлять с соблюдением всех норм оформления, поэтому ее можно сделать в упрощенном виде. Развернутая смета содержит три основные графы: прямые затраты, накладные расходы и прочие затраты.

Основными графами расходов в смете по возведению монолитного железобетонного фундамента будут планировочные и земляные работы, устройство противопучинистой подушки, песок, бетон, арматура (стержневая и проволочная), гидроизоляционные проникающие составы, вязальная проволока или сварочные работы для сооружения арматурного каркаса, материалы для опалубки, работы по установке опалубки, полиэтиленовая пленка для укладки в опалубку, гидроизоляционные материалы, работы по гидроизоляции, вязка и установка арматурного каркаса, бетонирование, демонтаж опалубки, обратная засыпка грунта, накладные и непредвиденные расходы.

Не стоит забывать при составлении сметы про «невидимые» работы: гидроизоляцию, укладку в опалубку полиэтилена, прокладку коммуникаций, работы по очистке строительной площадки и т. п.

Вообще фундаментные работы составляют около 15 % от стоимости возведения всех несущих конструкций здания.

Относительная стоимость фундамента зависит от его типа, площади здания в плане и глубины заложения фундамента, а также от характеристик других несущих конструкций. Экономичность того или иного типа фундамента зависит от существующих условий и может значительно колебаться при их изменении.

Сэкономить средства на возведении фундамента можно, если не выполнять его с излишне большой глубиной заложения и без применения специальной техники. Остальные способы экономии относительны и зависят от условий строительства (например, монолитный железобетон по сравнению со сборным экономичнее, но при влажных условиях твердения сэкономить на этом не получится).

Зонирование участка

Еще на этапе оформления разрешения на строительство следует произвести зонирование участка, определив его функциональные зоны на период строительных работ и дальнейшей эксплуатации. Это позволит сразу установить, где будут проходить коммуникации, а где нужно устроить подъезды к возводимому зданию.

Зонирование участка показывают на схеме его планировочной организации (этот документ нужен, чтобы получить разрешение на строительство), обозначая места существующих и возводимых капитальных объектов, подъезды и подходы к строениям, объекты, которые предполагается снести, участки с озеленением и благоустройством.

Но схема планировочной организации участка показывает проектное зонирование территории. А для составления зонирования на период строительства к перечисленным зонам следует добавить участки для складирования грунта и строительных материалов, объездной путь для строительной техники (если она применяется), места для возведения временных строений («времянки», складов, уборная), для устройства дренажного колодца и очистных сооружений, пути прокладки инженерных коммуникаций и расположение уже существующих.

Зонирование участка во многом зависит от его рельефа – существующего и проектного. Например, дренажную систему, водопровод, канализацию следует устраивать с учетом всех геологических условий, особенно перепада рельефа и направления склона. При расположении на участке проектируемого жилого дома следует учитывать показатели инсоляции: жилые комнаты не должны быть обращены окнами на север, естественный солнечный свет обязан проникать в каждое жилое помещение как минимум 4 ч в сутки.

На зонирование участка может повлиять наличие на нем или в непосредственной близости ценной растительности, архитектурных памятников, водоемов. При составлении схемы функционального зонирования строительного участка следует уточнить эти данные. Также нужно проверить, не входит ли участок в зону с регламентированной застройкой.

На строительном участке необходимо организовать водоотвод в виде «перехватной» канавки в самой верхней по рельефу части площадки.

Все эти работы по зонированию участка следует проводить на глаз, без точных размеров. Привязки и размеры потребуются при уточнении расположения каждого возводимого объекта перед началом земляных работ и при разбивке осей здания на местности.

Геологические изыскания

Изучение всех свойств грунтового основания необходимо произвести до проектирования фундамента. Можно при этом взять нормативные показатели для района строительства или провести геологические изыскания самостоятельно. Второй способ более точен и позволит значительно сэкономить на земляных работах и применяемых материалах. Далее мы расскажем, почему.

Чтобы определить уклон участка, лучше исследовать его в натуре с применением самодельного нивелира или устройства заводского изготовления.

Для изучения собственно свойств грунта, в том числе его типа, делают шурф – специальный колодец глубиной 2–2,5 м. Верхний плодородный слой перед этим снимают. Остальные слои исследуют по глубине залегания, их высоте и составу.

Кроме того, свойства грунта можно определить по состоянию построек, расположенных поблизости к месту возведения, и состоянию подъездных дорог к участку. Такое исследование проводят весной после таяния снега. Асфальтированное покрытие с трещинами говорит о склонности основания к неравномерным просадкам: оно, скорее всего, неоднородно по составу или обладает высоким уровнем залегания грунтовых вод. То же самое можно установить по состоянию фундаментов близлежащих построек: если они не имеют трещин и других деформаций, геологические условия благоприятны. В противном случае нужно быть готовыми к работам по укреплению грунта или к возведению наиболее прочного фундамента. В любой ситуации при наличии деформаций в дорожном покрытии и фундаментах зданий следует произвести очень тщательные геологические изыскания.

Глубину промерзания грунта можно определить с помощью устройства шурфа на участке будущего строительства. В данном случае шурф следует рыть в зимнее время, в период наиболее низких температур, но не раньше января, т. е. в середине зимы. Определение глубины промерзания полезно совместить с исследованием типа грунтового основания, однако при этом необходимо дать вынутым образцам грунта сперва оттаять.

Есть и более простой способ определения глубины промерзания грунта, хотя и менее точный: с помощью нормативной схемы промерзания грунта по климатическим районам. По принципам климатического районирования вся Россия разделена на отдельные территории, каждая из которых обладает общими параметрами. Так, для Краснодара и Калининграда минимальная и максимальная глубины промерзания составляют соответственно 60 и 80 см, для Ростова-наДону и Астрахани – 80 и 100 см, для Пскова, Новгорода, Великих Лук, Смоленска, Курска, Волгограда, Владивостока – 100 и 120 см, для Петрозаводска, Санкт-Петербурга, Москвы, Воронежа – 120 и 140 см, для Вологды, Костромы, Нижнего Новгорода, Пензы, Саратова – 140 и 160 см, для Архангельска, Котласа, Кирова, Ижевска, Казани, Уфы, Екатеринбурга, Уральска, Оренбурга – 160 и 180 см, для Сыктывкара, Перми, Челябинска, Красноярска, Иркутска, Хабаровска, Тюмени – 180 и 200 см, для Кургана, Омска, Барнаула, Новосибирска, Тобольска – 200 и 220 см, для Нарьян-Мара и Усть-Цильмы – 220 и 240 см, для Салехарда – 240 и 260 см. Разумеется, эти значения приблизительны и чаще преувеличены, поскольку максимальная глубина промерзания в реальности встречается крайне редко.

Есть еще один теоретический метод определения глубины промерзания на участке строительства – расчет по формуле. Глубина промерзания равна произведению двух коэффициентов. Один коэффициент зависит от типа грунта и составляет 0,23 для суглинистых и глинистых грунтов, 0,28 – для супесей, мелких и пылеватых песков, 0,3 – для крупных, гравелистых и средних песков и 0,34 – для крупнообломочных грунтов. Второй коэффициент можно вычислить, зная средние значения температуры воздуха за каждый месяц с отрицательными значениями температуры для района строительства. Этот коэффициент будет равен сумме отрицательных среднемесячных температур, возведенных в квадрат. Среднемесячные значения зимних температур можно определить самостоятельно, ежедневно измеряя температуру.

С помощью расчета возможно более точно определить глубину промерзания на конкретном участке. Но поскольку эта характеристика зависит не только от типа грунта и температуры воздуха, а, например, также от высоты снежного покрова и силы ветра, то оптимальный способ – вырыть шурф.

Для чего лучше сначала выполнить колодец с помощью бура, что облегчит последующую выемку грунта лопатой. Колодец должен быть глубиной от 2 до 2,5 м. Устраивать шурф нужно в соответствии с нормативными значениями глубины промерзания для вашего района в январе, при самых низких температурах в году, непосредственно перед изучением свойств грунта с помощью выемки лопатой и ломом. Верхний слой представляет собой снежный покров, высота которого не учитывается, – его нужно просто снять. Так же следует поступить с ледяной коркой, отбив ее ломом. А вот глубину всех последующих слоев надо измерить. Верхний слой грунта, как правило, очень твердый и с трудом отбивается ломом. Ниже его сменяет тоже довольно твердый мерзлый грунт, который не удастся вынуть лопатой, но довольно легко сбить ломом. Еще ниже идет слой условно мерзлого грунта, который, хотя и с трудом, можно вынуть лопатой. Границу между этим слоем и увлажненным грунтом, который легко вынимается лопатой, нужно отметить особо: расстояние между поверхностью грунта и этой границей как раз и будет глубиной промерзания (рис. 11).

Рисунок 11. Определение глубины промерзания по сечению шурфа

Для получения более точных значений глубины промерзания можно провести исследования грунта 2–3 раза с небольшим интервалом.

Полученное значение повлияет на глубину заложения фундамента: она должна быть больше глубины промерзания грунта.

Таким образом, проведя натурное исследование грунтового основания, можно хорошо сэкономить на материалах: реальная глубина промерзания чаще намного меньше нормативной, поэтому фундамент будет меньшим по объему.

Расчет глубины заложения фундамента

Бытующее мнение о том, что прочность фундамента прямо пропорциональна глубине заложения независимо от условий его устройства, совершенно неверно. До определенной степени действительно можно судить о прочности фундамента по его высоте. Но только до определенной степени. В некоторых случаях фундамент, заложенный слишком глубоко, окажется весьма уязвимым.

Как правило, глубина заложения фундамента зависит от глубины промерзания грунта и глубины залегания грунтовых вод. Однако есть несколько исключений.

1. Если здание будет отапливаться весь зимний период, то фундамент под его внутренние стены следует закладывать на 50 см (или более) от уровня земли или пола подвала при его наличии в соответствии с расчетом.

2. Минимальную глубину заложения в 50 см применяют независимо от глубины промерзания на средне– и крупнообломочных грунтах.

3. Учитывать глубину промерзания не обязательно при возведении здания из легких конструкций на ленточном фундаменте.

В остальных случаях практически незыблемым постулатом является следующая рекомендация: глубина заложения фундамента должна быть больше глубины промерзания грунта. В этом случае подошва фундамента окажется расположенной ниже уровня промерзания и силы морозного пучения на нее не подействуют.

На сколько же необходимо увеличить глубину заложения фундамента по сравнению с глубиной промерзания? Разница должна быть не менее 20 см. При устройстве песчаной подготовки глубина заложения самого фундамента (без учета подготовки) может быть уменьшена. Но для этого необходим расчет.

Глубину заложения фундамента в зданиях с неотапливаемым подвалом отмеряют от пола подвала. Расчетную глубину заложения при этом уменьшают в 2 раза по сравнению с той, которую получили в соответствии с глубиной промерзания грунта.

Если фундамент будет возведен на пучинистом основании, правильной глубины заложения для приобретения конструкцией нормальной морозостойкости недостаточно, поскольку силы морозного пучения могут воздействовать и на боковые поверхности фундамента, расположенные в промерзающем слое грунта. Для нейтрализации бокового пучения грунта необходимо:

✓ заложить в ленточный железобетонный фундамент прочный арматурный каркас;

✓ объединить столбчатый фундамент рандбалками или обвязочными балками по всему периметру;

✓ устроить свайный фундамент с уширенным наконечником;

✓ сделать основание любого фундамента (кроме плитного) расширенным, выполняющим роль анкера в грунте;

✓ устроить каменный фундамент, поперечное сечение которого сужается снизу вверх;

✓ покрыть боковые плоскости фундамента полиэтиленовой пленкой, смазанной машинным маслом, для уменьшения сцепления фундамента с грунтом;

✓ утеплить верхний слой основания вокруг фундамента (пенопластом или керамзитом).

Все эти методы призваны ослабить воздействие сил морозного пучения и уменьшить глубину промерзания грунта вокруг фундамента.