Фундаментальные основы строительства

Фундаментальные основы строительства // Капстроительтво. 2003 . №2. C. 52-55

Фундамент - главная несущая часть, основание, опора любого здания, любой постройки. Это подземные или подводные части сооружений, вводимые на естественных или искусственно улучшенных основаниях и служащие для передачи нагрузок от сооружений на основания.

От надежной работы фундаментов в большой степени зависят эксплуатационные качества здания, его капитальность и долговечность. Стоимость возведения фундаментов составляет 15-20 % стоимости дома, а исправление допущенных ошибок, как правило, трудоемко и дорого, поэтому к сооружению фундаментов следует относиться особенно ответственно.

ТИПЫ ФУНДАМЕНТОВ

В зависимости от формы и способа опирання на грунт фундаменты бывают: столбчатыми, ленточными, плитными.

СТОЛБЧАТЫЕ ФУНДАМЕНТЫ

Эти фундаменты являются наиболее распространенными и дешевыми. Особенно эффективны столбчатые фундаменты в пучинистых грунтах при их глубоком промерзании. Вместе с тем у столбчатых фундаментов есть особенности, мешающие в ряде случаев их успешному применению. В горизонтально подвижных грунтах недостаточна их устойчивость к опрокидыванию, и для погашения бокового сдвига требуется устройство жесткого железобетонного ростверка. Ограничено их применение на слабонесущих грунтах при строительстве домов с тяжелыми стенами. Кроме того, при столбчатых фундаментах возникают сложности с устройством цоколя: если при ленточных фундаментах цоколь образуется как бы сам собой, являясь их продолжением, то при столбчатых заполнение пространства между столбами, стеной и землей (забирка) - сложное и трудоемкое дело.

Столбчатые фундаменты используют под дома с легкими стенами (деревянные рубленые, каркасные, щитовые). Этот тип фундаментов по расходу материалов и трудозатратам в 1,5-2 раза экономичнее ленточных. Столбы возводятся во всех углах, местах пересечения стен, под простенками, под опорами тяжело нагруженных прогонов и других точках сосредоточения нагрузок. Расстояние между столбами принимается 1,2-2,5 м. По верху столбов должны быть уложены обвязочные балки для создания условий совместной их работы. При расстояниях между столбчатыми (отдельно стоящими) фундаментами больше 2,5-3 м по верху укладываются более мощные рандбалки (железобетонные, металлические).

Минимальное сечение фундаментных столбов принимается в зависимости от того, из какого материала они изготовлены (бетон - 400 мм; бутобетон - 400 мм; кладка из естественного камня - 600 мм, из бутаплитняка - 400 мм, из кирпича выше уровня земли - 380 мм, а при перевязке с забиркой - 250 мм).

К достоинствам столбчатых фундаментов относят их экономичность и низкую трудоемкость. К недостаткам - недостаточную устойчивость в горизонтально подвижных грунтах, ограниченное применение на слабонесущих грунтах при строительстве зданий с тяжелыми стенами и сложность с устройством цоколя.

ЛЕНТОЧНЫЕ ФУНДАМЕНТЫ

Это фундаменты, возводимые непосредственно под стены дома или под ряд отдельных опор. В первом случае они имеют форму непрерывных подземных стен, во втором - состоят из железобетонных перекрестных балок.

Ленточные фундаменты подводят под дома с тяжелыми стенами (бетонными, каменными, кирпичными и т. п.) или с тяжелыми перекрытиями. Их закладывают под все наружные и внутренние капитальные стены. Наличие под домом подвалов, теплых подполий, гаража или цокольного этажа делают просто необходимым выбор именно этого типа фундамента.

Для этого типа фундамента характерны большие объемы земляных работ и используемых материалов, значительный вес и трудоемкость возведения. Несмотря на это, ленточные фундаменты получили довольно широкое распространение благодаря простой технологии.

Ленточные фундаменты бывают монолитными и сборными.

Для сооружения ленточных монолитных фундаментов на дне котлована выставляется опалубка (деревянная), арматура, листы теплоизоляции и между стенками опалубки заливается бетон. Для снижения потери тепла в такие фундаменты закладывается утеплитель (керамзит, минераловатные плиты, пенопласт).

Сборные ленточные фундаменты состоят из крупных фундаментных бетонных или железобетонных блоков.

К преимуществам ленточных монолитных фундаментов относят прочность, надежность и возможность использования для зданий любой формы;

К преимуществам ленточных фундаментов из железобетонных блоков - значительное сокращение сроков возведения и простоту сооружения.

Недостатками всех ленточных фундаментов считаются:

? увеличение срока строительства за счет производства земляных работ, заполнения бетоном опалубки;

? массивность;

? не экономичность;

? трудоемкость.

К тому же, ленточные фундаменты из железобетонных блоков менее практичны (пропускают воду в местах своего соединения) и пригодны для зданий простых форм (при сложных архитектурных формах блоки, выпускаемые стандартных размеров, приходится обрезать).

ПЛИТНЫЕ ФУНДАМЕНТЫ

Такой тип фундаментов сооружается под всей площадью здания. Представляют собой сплошную или решетчатую плиту, выполненную из монолитного железобетона или из сборных перекрестных железобетонных балок с жесткой заделкой стыковых соединений.

Фундаменты плитные и из перекрестных лент возводят из монолитного железобетона с целью придания фундаменту пространственной жесткости. Необходимость в этом возникает при строительстве на неравномерно и сильно сжимаемых грунтах, например, на насыпных (песчаных подушках, слежавшихся свалках, сильно пучинистых грунтах и т. п.). Иногда к таким фундаментам применяют термин "плавающий".

Устройство плитного фундамента связано с довольно большим расходом материалов (бетона и металла) и может быть целесообразно при сооружении небольших и компактных домов или других построек, когда не требуется устройство высокого цоколя, и сама плита используется в качестве пола (например, гаражи, бани и т. п.). Для домов более высокого класса чаще устраивают фундаменты в виде ребристых плит или армированных перекрестных лент.

Плитный фундамент наиболее приемлем при слабых неоднородных грунтах с высоким уровнем грунтовых вод, а также в случаях, когда нагрузка, приходящаяся на фундамент, велика, а грунт основания недостаточно прочен. Такие конструкции способны выравнивать вертикальные и горизонтальные перемещения грунта. Сооружение плитного фундамента оправдано в малоэтажном строительстве при небольшой и простой форме здания.

Достоинства таких фундаментов заключаются в простоте сооружения и возможности их выполнения в тяжелых пучинистых, подвижных и просадочных грунтах.

К недостаткам относится достаточная дороговизна (из-за большого расхода бетона и металла на арматуру).

СВАЙНЫЕ ФУНДАМЕНТЫ

К этому типу относятся фундаменты, состоящие из отдельных свай, перекрытых сверху бетонной или железобетонной плитой, или балкой (ростверком).

Свайные фундаменты являются очень дорогими и трудоемкими в выполнении, поэтому в индивидуальном строительстве встречаются крайне редко. Свайный фундамент используется в случаях, когда на слабый грунт необходимо передать большие нагрузки. При этом нагрузка от здания передается на более плотные грунты, залегающие на глубине.

По типу материала сваи могут быть деревянными, бетонными, железобетонными, стальными и комбинированными.

По методу изготовления и погружения в грунт сваи подразделяются на забивные (опускаемые в грунт в готовом виде) и набивные (изготовляемые непосредственно в грунте, в пробуренных каналах).

По типу поведения в грунте выделяют сваи-стойки, имеющие под собой прочный грунт и передающие на него давление, и висячие сваи, используемые в случаях, когда глубина залегания прочного грунта достаточно велика (несущая способность таких свай определяется суммой сопротивления сил трения по боковой поверхности и грунта под острием сваи).

Наиболее экономичными являются деревянные сваи, но при постоянном нахождении во влажном грунте, они быстро гниют. Сваи из железобетона стоят дороже, но они более долговечны и способны выдерживать большие нагрузки.

Свайные фундаменты дают меньшую усадку, экономичны (снижают расход материалов, например, бетона на 25-40%), менее трудоемки (при их сооружении значительно уменьшается объем земляных работ) и возможность сооружения на грунтах, обладающих низкой несущей способностью. Усложняет рабочий процесс со свайными фундаментами необходимость использования специальной техники.

ФУНДАМЕНТЫ НА ПЕСЧАНЫХ ПОДУШКАХ

Фундаменты на песчаных подушках могут быть самых разных типов. Чаще всего они применяются для экономии строительных материалов, для полной или частичной замены непригодных грунтов в основании, для подъема отметки пола над уровнем грунтовых вод и так далее. При их устройстве в котлованы засыпают средне- или крупнозернистые пески слоями ISO-200 мм, тщательно трамбуя их и поливая водой. В обводненных 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.

В зависимости от применяемых материалов фундаменты бывают: бутовые, бутобетонные, бетонные и кирпичные.

Бутовые фундаменты кладут из крупного бутового камня, подобранного по форме и размерам, при этом желательно выбирать "постелистые" камни с плоскими гранями. Кладку ведут на цементном растворе, плотно укладывая камни между собой, для чего самые "неудобные" из них иногда приходится раскалывать. Толщину кладки бутового фундамента принимают из конструктивных соображений независимо от расчета, в пределах 50-70 см. Это самые массивные и трудоемкие из всех видов фундаментов, поэтому их применение в строительстве жилых домов не оправдано. В виде исключения эти фундаменты можно использовать лишь в тех местностях, где бутовый камень имеется в достаточном количестве, является местным материалом. Положительные качества бутового фундамента - максимально возможная долговечность и прочность; кроме того, он устойчив к промерзанию и воздействию агрессивных грунтовых вод. Массив бутобетонного фундамента состоит из раствора и наполнителя, в качестве которого используют средние и мелкие бутовые камни, крупный щебень или гравий. Подойдет также бой кирпича и пережженный кирпич - железняк.

Бетонный фундамент называют иногда "заливным". Он состоит из чистого бетона без крупных камней, с наполнителем из мелкого и среднего гравия или щебня. Его заливают в опалубку с легким трамбованием, использование вибраторов заметно улучшает качество бетона. Вследствие однородности состава толщина бетонного фундамента может быть принята меньше, чем у двух предыдущих типов,- как правило, она находится в пределах 20-40 см. Прочность и долговечность примерно такие же, как бутобетонного фундамента. Недостаток бетонных фундаментов - повышенный расход цемента и, следовательно, значительная стоимость.

Кирпичный фундамент представляет собой кирпичную кладку из обыкновенного (полнотелого), хорошо обожженного кирпича на цементном или цементно-известковом растворе. Толщину фундамента принимают кратной размерам кирпича: 38, 51 и 64 см. Применение кирпичного фундамента в обычных условиях строительства специалисты считают нецелесообразным, поскольку он довольно дорогой и, самое главное, недолговечен. Такой фундамент можно использовать лишь для возведения только в сухих грунтах и при наличии дешевого кирпича в необходимом количестве.

Важное значение имеет предполагаемое время, на которое возводится строение. Например, срок службы различных фундаментов составляет:

? ленточных бетонных и бутовых на цементном растворе - 150 лет;

? бутовых или бетонных столбов - 30-50 лет;

? деревянных стульев - 10 лет.

ГИДРОИЗОЛЯЦИЯ ФУНДАМЕНТОВ

При устройстве фундаментов большое значение специалисты советуют уделять гидроизоляционным работам. Для предохранения стен от проникновения грунтовой сырости и капиллярной влаги по поверхности цоколя, выровненной раствором или в его толще, выше отмостки укладывают гидроизоляцию из двух слоев. В бесподвальных зданиях первый слой гидроизоляции располагают между фундаментом и цоколем, второй - на 10-15 см ниже перекрытия в пределах цокольной стены.

Более перспективными в этом направлении являются материалы проникающего действия, применение которых в значительной степени повышает эксплуатационные характеристики бетона.

Разработанные на основе минерального сырья смеси "Гидротэкс" облад&#