Фунда́мент — (fundamentum) — подземное (подводное) основание для домов, зданий и сооружений, конструкция которого воспринимает все нагрузки от вышележащих конструкций и распределяет их по основанию. Как правило, изготавливаются фундаменты из бетона, камня или дерева.

 

В северных районах нашей страны, фундаменты, как правило, закладываются ниже глубины промерзания грунта, для того, чтобы предотвратить их выпучивание. На непучинистых грунтах при строительстве легких деревянных построек применяют мелкозаглубленные фундаменты (фундамент, находящийся выше уровня промерзания грунта). Такой тип фундамент подходит в основном для небольших садовых домиков, летних бань и хозяйственных построек.

Для строительства зданий применяются ленточные, стаканные, столбчатые, свайные и плитные фундаменты. Они бывают сборные, монолитные и сборно-монолитные. Выбор фундамента зависит от сейсмичности местности, грунта и от архитектурных решений.

Классифицируют фундаменты по материалу и по типу конструкции:

По материалу наиболее распространенными являются каменные (бутовый, бутобетонный) и железобетонные (сборный, монолитный)

По типу конструкции, в малоэтажном строительстве, наибольшее распространение получили столбчатые, ленточные (сборные, монолитные, бутобетонные или бутовые), свайно-ростверковые (на забивных, буронабивных, трубобетонных и на винтовых сваях), а также плитные фундаменты мелкого заглубления из литого бетона.

Фундаменты считаются одним из самых материалоемких элементов возведения, строительство которых требует от застройщиков больших затрат времени и труда.

Грунты

Сведения о грунтовых условиях участка строительства приводятся в материалах инженерных изысканий, которые находятся у районного архитектора или в местной проектной организации. Если таких данных нет, то следует ознакомиться с опытом строительства домов на соседних участках, примыкающих к вашему будущему дому. Представление о характере грунта и уровне грунтовых вод дает также устройство шурфа глубиной 2-3 м. Отличить грунты можно по внешним признакам.
Глина в сухом состоянии тверда в кусках, комочки раздавливаются очень трудно, песчинок не видно. Во влажном состоянии глина вязка, пластична, липка, мажется. При скатывании в сыром состоянии образуется длинный шнур, а при сдавливании шарик превращается в лепешку, не трескаясь по краям.
Суглинок - в сухом состоянии комья менее тверды, при ударе рассыпаются на твердые куски, во влажном состоянии имеют низкую пластичность и липкость, при растирании чувствуются песчаные частицы. Шар при сдавливании во влажном состоянии образует лепешку с трещинами по краям.
Супесь - в сухом состоянии комья легко рассыпаются и крошатся от удара, непластична, преобладают песчаные частицы. Шар, скатанный в сыром состоянии, при легком давлении рассыпается.
Песок: пылеватый напоминает пыль или жесткую муку типа крупчатой, отдельные зерна в массе трудноразличимы; мелкий имеет зерна, слабо различимые глазом; средней крупности зерна размером с просяное; в крупном - большее количество зерен размером с гречневую крупу.
Гравий (дресва) - зерна размером от горошины до мелкого ореха, между ними более мелкое заполнение. Гравий имеет частично окатанные формы, дресва - с острыми краями.
Галька (щебень) - зерна размером больше ореха составляют больше половины массы, между ними - мелкое заполнение. Галька - окатанной формы, щебень - остроугольный.
Песчаные и глинистые грунты обладают хорошей несущей способностью, однако у глинистых грунтов есть существенный недостаток - они подвержены морозному вспучиванию. Оно происходит оттого, что имеющиеся в грунте пустоты и поры заполняются водой. Зимой они замерзают, а образовавшийся лед создает давление, которое при оттаивании верхних слоев земли выжимает фундамент наверх. Из-за сил, возникающих при расширении замороженных грунтов, могут перекоситься веранда, крыльцо и даже стены дома. Поэтому фундамент нужно закладывать на глубину, не меньшую, чем глубина промерзания.
Суглинки и супеси, а также мелкие пески вспучиваются меньше, и если здесь грунтовые воды находятся на глубине более 2 м, то глубина заложения фундамента может быть не более 80см.
Сухие гравийные и чистые песчаные грунты не вспучиваются, и глубина траншей под фундаменты одно- и двухэтажных домов делается не более 60 см.

 

Планировка и подготовка

Технология устройства фундаментов включает даже незначительные на первый взгляд моменты. Например, скашивание травы на нужном земельном участке. Вроде бы мелочь, но пока не удалите любую растительность, о дальнейших мероприятиях не может идти речи. Помимо травы, надо срубить кустарники и убрать пни, когда таковые имеются.

Если участок сравнительно ровный, считайте, вам крупно повезло, поскольку измерения пройдут легко и быстро. На сложных рельефах придётся пользоваться специальными реечками и уровнем. Различные замеры нужны для составления проекта. При готовности на бумаге, наступает этап реализации. Сперва на земле отмечают, где будут стоять основные составляющие будущего здания.

В целом описываемые работы, нацеленные на устройство оснований и фундаментов, включают следующие этапы:

• планирование земельного участка;

• разметка стеновых конструкций;

• вырывание различных ям;

• обустройство несущей конструкции и цокольного участка до нулевой отметки.

Приоритетной задачей планировки любого типа основания считается защита от воздействия влаги.

Обработанная и готовая к строительству площадь должна отступать на 1,5-2 м в стороны от будущего дома. Установка так называемых «разбивочных осей» требует предельной аккуратности и должна проводиться геодезистом с помощью современных геодезических приборов (тахеометр или теодолит с нивелиром).

Столбчатые фундаменты

Используются для сооружений, стены которых имеют небольшой вес. К примеру, древесные или каркасные строения. Технология фундамента должна отвечать некоторым важным правилам. Прежде всего, столбы монтируются под все угловые участки внешних стеновых конструкций. Плюс под внутренние либо наружные стенки и между другими составляющими, оказывающими большую нагрузку сверху.

Шаг несущих столбов рассчитывается, исходя из фундаментной нагрузки. Столбчатые элементы расставляются по всей периметральной части сооружения. Расстояние – 1,2-2,5 м. Между установленными столбами обустраивается цокольный участок. Поддерживается за счёт перемычки, располагающейся между составными частями конструкции.

Перемычка стягивает столбы и выполняет функции основы цокольного участка. Кладка цоколя является изолирующей областью подпольного пространства, которая защищает от негативного влияния погодных факторов. Следует учитывать, что кладка цокольной системы определяет температуру и уровень влажности в комнатах постройки.

Ленточные фундаменты

Ленточные фундаменты возводят под зданиями с тяжелыми стенами: каменными, кирпичными, бетонными и т. д., а также под деревянными домами, длина или ширина которых превышает 8.

Монолитный ленточный фундамент - представляет собой сплошной армированный бетон. При строительстве этого фундамента используют опалубку, устанавливаемую в вырытый котлован. Перед заливкой бетоном по всему периметру монтируют сваренные между собой армокаркасы, что позволяет значительно увеличить прочность конструкции. Бетон заливают ровным слоем по всему периметру фундамента и уплотняют с помощью вибратора.
Если грунт слабый, то под основания ленточных фундаментов укладывают железобетонные подушки в виде шестиугольной трапеции: нижнее основание которой больше верхнего. Такая конструкция будет противостоять возможной усадке здания, и на ней можно возводить опалубку.

Блочные ленточные фундаменты - представляют собой соединенные между собой готовые бетонные или железобетонные блоки, которые укладывают на песчано-гравийную подушку. Для устройства этого фундамента лучше использовать фундаментные блоки. Преимуществами этого фундамента являются его невысокая стоимость, быстрота установки, возможность последующей доработки - превращения его в ленточный фундамент. К недостатку блочных фундаментов можно отнести возможную осадку одного или нескольких блоков. Для предотвращения этого следует вначале укладывать железобетонные подушки, а затем сверху - блоки. Широкое основание фундаментных подушек предотвратит осадку блоков.

Для многих оптимальным вариантом может стать комбинированный фундамент. Он состоит из бетонной ленты с одним или двумя слоями арматуры, на которую сверху устанавливают железобетонные блоки. Такой фундамент достаточно надежен и не так дорог.

 

Бутовые ленточные фундаменты — представляют собой кладку из бутовых камней плотно стыкующихся друг с другом. Характерными особенностями бутового фундамента являются надежность, прочность и долговечность. Правда, стоит отметить, что такой фундамент требует и огромных трудозатрат, поскольку камни должны быть хорошо подобраны и подогнаны друг к другу. Применение бутового камня оправдано в местах его природного скопления и на влажных грунтах, так как он практически не пропускает влагу.

 

Бутобетонные ленточные фундаменты - делаются из смеси, состоящей из раствора и бутовых камней, отличающихся средними и мелкими размерами. Применение опалубочной системы является обязательным требованиям. Строительство сводится к поочерёдной закладке бута с последующим уплотнением и проливкой связующим на небольшом заполнителе. Связующее – бетон, наполнитель – щебёнка, песок, гравий.

 

Свайные фундаменты

Свайные фундаменты возводят на участках со слабым грунтом под здания в несколько этажей. Эти фундаменты дают возможность полностью исключить земляные работы в бесподвальных зданиях или сократить их объем при наличии технического подполья. Сваи принимают нагрузку от стен здания и сооружения и передают их нижележащим слоям грунта. Сваи либо забивают в грунт при помощи специальной сваебойной техники (забивные сваи), либо устраивают буро-набивные сваи, заполняя пробуренные скважины бетоном (набивные сваи). Требуемая длина свай заранее рассчитывается, но обычно в индивидуальном домостроении она составляет 4- 6 м.

Забивные сваи

Свайные фундаменты устраивают в виде :

одиночных свай (под отдельно стоящие опоры);

лент (под стены зданий и сооружений);

кустов (под колонны) с расположением свай в плане в зависимости от геометрических размеров фундамента;

сплошного свайного поля, предназначенного для восприятия нагрузок от здания (под плиту).

Сваи могут быть вертикальными и наклонными. Верх свай срезают под один уровень и соединяют между собой ростверком, принимающим на себя все нагрузки от зданий и сооружений, равномерно распределяя их на сваи. Фрагмент свайного фундамента приведен на рис.1.

Рис.1. Фрагмент свайного фундамента

1 - деревянные сваи в шахматном порядке

Различают сваи-стойки и висячие сваи.

Сваи-стойки прорезают слабые верхние слои грунта и передают нагрузку на более плотные и прочные нижние горизонты.

Висячие сваи передают нагрузку за счет сил трения, возникающих между боковыми поверхностями сваи и уплотненным грунтом. Со временем грунт, как бы "засасывает" сваю, увеличивая силы бокового сцепления.

Забивные сваи изготавливают из железобетона, металла и дерева.

Деревянные сваи изготавливают из хвойных пород: сосны, кедра, лиственницы, реже из дуба. Диаметр деревянной сваи в тонком конце должен быть не менее 13 см. Нижний конец сваи заостряют на длину, равную 1,5-3 диаметра бревна, и на него надевают стальной наконечник - башмак, предохраняющий заостренный конец сваи от разрушения во время его погружения в грунт. На верхний конец сваи надевают стальное кольцо - бугель, предохраняющий древесину от раскалывания и размочаливания во время ударов молота. У читателя может возникнуть сомнения по поводу долговечности деревянных свайных фундаментов. Они могут быть развеяны тем, что при строительстве многих мировых памятников архитектуры использовались деревянные сваи. Примером такого памятника может служить церковь Санта Мария делла Салюта, построенная в XVII веке, фундамент которой надежно покоится на 110 тысячах деревянных свай.

Железобетонные сваи чаще всего бывают квадратного сечения с заостренным концом и со стальным башмаком или обоймой на обратной стороне сваи. Железобетонные сваи могут быть с ненапрягаемой и предварительно напряженной арматурой.

Металлические сваи изготавливают из проката различного профиля (труб, швеллера, двутавра и т.д.). Трубчатые сваи могут заполняться бетоном - трубобетонные сваи. Преимущество трубчатых свай заключается в их легкости и возможности забивки на большую глубину с наращиванием длины сваи по мере ее погружения. Разновидностью трубчатых свай являются винтовые сваи, которые завинчивают в грунт, повышая тем самым их несущую способность в несколько раз.

Перед забивкой выполняют разметку свайного поля с использованием геодезических приборов, рулеток. Для этого устраивают обноски с продольными и поперечными рядами свай, в качестве которой служит натянутый шнур или тонкая проволока, натянутая в виде сетки осей свайного основания. Опуская отвес в местах пересечения осей, находят центр свай, которые помечают вбитыми в землю колышками с указанием порядкового номера сваи.

Погружают сваи в грунт при помощи сваепогружающих агрегатов, смонтированных на базе тракторов, кранов или тяжелых автомобилей. Кроме того, могут использоваться рельсовые копры и установки мостового типа. Рабочими органами сваепогружающих агрегатов служат паровые или дизельные молоты, вибромолоты, вибропогружатели или вдавливающие устройства. Выбор механизма для погружения свай зависит от типа свай, их веса, количества, сроков забивки и наличия средств механизации. Свайные молоты устанавливают на копры, представляющие собой систему ригелей и подкосов, опирающуюся на специальные платформы. Вместо платформ часто используют стреловые краны, на которые навешивают сваебойный механизм. Вибропогружатели воздействуют на сваю вибрацией. Их подвешивают на стреловые краны, закрепляя сваю к наголовнику. Наиболее эффективна комбинация молота и вибропогружателя, которая нашла свое отражение в вибромолотах. Процесс погружения сваи при этом намного ускоряется.

Винтовые сваи завинчивают электрокабестаном, к вращающемуся шпинделю которого прикрепляют сваю.

Процесс забивки и погружения сваи состоит из трех операций:

перемещение копра или крана к месту забивки сваи;

подъем и установка сваи;

погружение сваи в грунт.

Последовательность забивки свай определяется проектом производства работ. В зависимости от свойства грунтов применяют следующие схемы забивки свай: рядовую, спиральную - от середины к периметру и секционную (рис.2).

Рис.2. Схемы забивки свай

а - рядовая; б - спиральная; в - секционная Рядовая схема применяется в несвязанных грунтах, сваи забивают последовательно в каждом ряду. Применение такой схемы в связанных грунтах может вызвать неравномерное напряжение в грунте и осадку сооружения. После забивки свайного поля оголовники свай разбивают, обнажая арматуру. К арматуре сваи приваривают арматурный каркас ригеля-ростверка, который затем бетонируют в специально выставленной опалубке. Железобетонный ростверк служит опорой для стен здания.

Микросваи - железобетонные сваи длиной от 2,5 до 3 м используют для малоэтажного строительства. Их применение позволяет сократить расход железобетона на сооружение нулевого цикла, повысив при этом несущую способность основной опоры здания. Особенно ощутим эффект применения микросвайной технологии на пучинистых глинистых грунтах, где глубокое заложение фундаментов требует большого расхода бетона. Технология микросвай для малоэтажного домостроения в странах Западной Европы появилась более 40 лет тому назад. В нашей стране только недавно в лаборатории средств механизации фундаментостроения АО "ЦНИИС" разработана технология устройства фундаментов на микросваях. Эта технология положительно оценена Госстроем РФ. Для погружения микросвай была создана и специальная сваебойная техника облегченного типа. Базовым автомобилем для этого послужила модель "ГАЗ-66", отличающаяся маневренностью и мобильностью. Благодаря этому появилась возможность погружать микросваи в труднодоступных местах и в сложных геологических условиях. При этом сооружение фундаментов на микросваях можно вести в любое время года даже на болотистых участках и насыпных грунтах.

Специфическая форма микросвай (вытянуто-прямоугольная или трапецеидальная с площадью поперечного сечения до 300 см) в отличие от квадратной или круглой формы обычных свай позволяет создавать фундаменты с самым минимальным расходом железобетона. Причем микросваи применяют как для домов бесподвальной конструкции, так и для зданий с подвалами и цокольными этажами. Для сооружения стен подвала разработаны специальные железобетонные панели толщиной 100-120 мм, которые опираются на забитые микросваи. Основанием для ограждающих конструкций служит железобетонный ростверк, технология сооружения которого практически не отличается от традиционной. В бревенчатых домах и зданиях из бруса нижний (окладной) венец можно устанавливать непосредственно на оголовники микросвай. В этом случае требуется точность глубины погружения, которая контролируется нивелиром. Для этого на свае делается отметка (углем или темным фломастером) и производитель работ при помощи нивелира контролирует процесс погружения. При совпадении отметки на свае с осью визирной сетки нивелира процесс погружения микросваи прекращают.

Буронабивные сваи

Буронабивные сваи в малоэтажном строительстве по своей надежности практически не уступают забивным сваям. Это один из самых распространенных методов строительства фундаментов на вспучивающихся грунтах, гарантирующий целостность фундамента, а следовательно, и стен дома. Процесс их установки более трудоемок по сравнению со свайными фундаментами, но зато отпадает необходимость в аренде дорогостоящей сваебойной техники. Буронабивные фундаменты обычно делают методом бетонирования, заливая бетон в предварительно пробуренные скважины. Для бурения скважины подходят ручные, бензиновые или электрические буры, которыми современная промышленность обеспечивает садоводов и застройщиков. Менее трудоемкий процесс бурения скважин состоит в использовании специальной бурильной техники, имеющейся на вооружении в энергетических предприятиях. Это шнековое оборудование, установленное на базе автомобилей или тракторов, при помощи которого бурят скважины для опор линий электропередач. К примеру, бурильно-крановая машина БМ-302Б, смонтированная на базе автомобиле ГАЗ-66, может бурить любые грунты, в том числе и мерзлые на глубину до 3 м и диаметром скважины 350 - 500 и 800 мм. Диаметр скважины зависит от диаметра установленного бура. Такого же диаметра скважины, но глубиной до 2 м можно бурить машиной БМ-205, смонтированной на шасси трактора "Беларусь".

Рис.3. Армирование буронабивного фундамента

Прочность буронабивной сваи усиливают арматурным каркасом (рис.3). Для этого в скважину устанавливают 3 - 4 стержня арматуры диаметром 10 - 12 мм, которые желательно связать в каркас на случай эксцентричных нагрузок или сдвигающих усилий. Кроме того, арматура будет служить связующим звеном между буронабивной сваей и железобетонным ростверком, превращая в единое целое надземную и подземную части фундамента. Арматурный каркас послужит также гарантией от возможного разрыва фундамента силами морозного пучения.

Опалубкой для буронабивного фундамента служит сам грунт, если его пробурить диаметром 200 - 250 мм на глубину 90 - 150 мм в зависимости от состояния грунтов. Если же под буронабивной фундамент грунт приходится раскапывать, то можно в качестве опалубки использовать металлические или асбоцементные трубы соответствующего диаметра.

Для того чтобы исключить выталкивание буронабивного фундамента вспучивающимся при морозах грунтом, его оголовник (на 500 - 600 мм ниже уровня земли) рекомендуют изолировать от грунта чехлом из оцинкованной кровельной стали, несколькими слоями поливинлхлоридной пленки или толя. Автор из своего опыта знает, что такую "рубашку" лучше всего устанавливать на всю глубину сваи. В этом случае вспучивающийся грунт скользит по чехлу или поднимает его, а фундамент остается неподвижным. Кроме того, такая "рубашка" предотвратит утечку в грунт цементного молока, потеря которого снижает прочностные качества бетона. При установке каркаса следует принять меры, не допускающие его сдвига, который может привести к контакту арматуры с грунтом. Лучше всего для этого установить временные деревянные подпорки или клинья, которые удаляют по мере заполнения скважины бетоном.

Перед заполнением скважин бетоном нужно вынести в натуру отметки нижней кромки ленточного фундамента (ростверка). Для этого можно воспользоваться нивелиром или строительным гидравлическим уровнем.

Бетон укладывают слоями, уплотняя штыкованием. Бетон, применяемый для заполнения скважины, обязательно должен быть "тяжелым", то есть при его приготовлении нужно применять "тяжелые" заполнители - кварцевый песок, гравий или щебень из прочных горных пород. Бетонирование каждой буронабивной сваи должно быть непрерывным, то есть перерывы между укладкой отдельных порций бетона не должны быть более одного часа. Нагружать фундамент из буронабивных свай можно только после полного схватывания бетона, то есть не ранее, чем через 28 суток после окончания бетонирования.

Сваи из грунтоцемента, технология изготовления которых была разработана более 30 лет назад, относятся к ресурсосберегающим технологиям, разработанным специально для индивидуальных застройщиков. В настоящее время совершенствованием этой технологии занимаются специалисты НПТО "Белстройнаука" (г.Минск). Использование свай из грунтобетона возможно в устойчивых необводненных грунтах. Технология изготовления свай из грунтоцемента предусматривает минимальное расходование материалов и ручного труда при бетонировании скважин буронабивных свай. Суть технологии заключается в использовании в качестве заполнителя бетона грунт, вынутый из скважины. Экономический эффект от внедрения данной технологии очевиден.

Установка включает в себя бурильно-крановую машину БМ-205 со сменным технологическим оборудованием и трактор МТЗ-80 с прицепом, на котором расположен питатель цемента с загрузочным механизмом и емкостью с устройством забора и дозированной подачей воды. На базовой машине со стрелой расположена направляющая мачта, на которой подвижно смонтирован шнек с приводом. В нижней части мачты размещен бункер для приготовления грунтобетонной смеси. Низкое расположение бункера обеспечивает удобство его загрузки необходимыми компонентами и повышает устойчивость установки при ее перемещении. Грунт, извлеченный из скважины диаметром 500 мм, перемешивается со связующей добавкой необходимых компонентов с последующей передачей его в пробуренную скважину. Качество смеси, а следовательно, и качество грунтобетонной сваи обеспечивается дозированным количеством цемента и равномерным перемешиванием его с грунтом по глубине с одновременной подачей воды.

Набивные сваи в пробитых скважинах, технологию которых разработали ученые и специалисты Института горного дела Сибирского отделения РАН совместно с инженерами треста "Оргстрой" Главносибирскстроя, позволяют успешно решить проблему сокращения расхода материалов и трудозатрат при сооружении нулевого цикла усадебных домов. Для формирования буронабивной сваи была разработана и внедрена технология на основе применения машины импульсного действия - пневмопробойника. Достоинство этой технологии заключается и в том, что стенки скважины сильно уплотняются бетонной смесью, от чего повышается несущая способность грунта. В результате такие буронабивные сваи получают несущую способность в 2,5 - 4 раза выше, чем несущая способность обычных буронабивных свай, и в 1,5 - 2,5 раза, чем у забивных свай сечением 30 x 30 см.

Скважина заполняется сухой бетонной смесью, которая при повторной проходке пневпробойника вдавливается в стенки и днище. Эта операция повторяется многократно, пока не будет получена свая такого диаметра, который требует расчет. После последнего прохода пневпробойника скважина заполняется литым бетоном, в результате чего получается монолитная свая повышенной несущей способности.

Можно получить сваи и несколько иным способом. Для этого с помощью штангового дизель - молота выштамповывается ложе сваи (скважина) с уплотненными стенками, которая впоследствии заполняется бетоном.

Буронабивные сваи с расширением к подошве (Технология ТИСЭ)

Исследования показали, что несущая способность ствола свай намного увеличивается, если он опирается на уширенную пяту. Такие фундаменты можно сооружать в любых зонах, в том числе и в условиях вечной мерзлоты и в сейсмических зонах. Наличие пяты диаметром 60 см позволяет в 1,5 - 2 раза уменьшить количество свай без снижения несущей способности фундамента в целом. Сооружение такого фундамента не предусматривает использование дорогостоящей техники. Достаточно лишь приобрести ручной фундаментный бур "ТИСЗ-Ф" с откидным плугом, конструкция которого защищена патентом России (рис.4). Автор этого уникального оборудования Р.Н.Яковлев разработал технологию строительства малоэтажных домов с высоким экономическим эффектом по сравнению с традиционными методами строительства.

Рис.4. Специальный бур применяемый в технологии "ТИСВ"

1 - рукоятка; 2 - шнур; 3 - серьга; 4 - штанга; 5 - плуг; 6 - тяга; 7 - ось; 8 - накопитель; 9 - стопор

Бур выполнен в виде раздвижной штанги, с одной стороны которой расположена перекладина с двумя рукоятками на концах, а с другой - накопитель грунта с двумя режущими кромками, оснащенными резцами. Штанга бура раздвигается на 2,2 м и закрепляется в промежуточных положениях резьбовыми фиксаторами. Бур весит всего 7,5 кг, поэтому обращаться с ним легко и просто.

Над накопителем грунта расположен откидной плуг, оснащенный резцами, облегчающими бурение в жестких грунтах. Конструкция плуга такова, что при необходимости он может принимать горизонтальное положение под собственным весом и стопориться в этом положении. Начинают бурение со снятым плугом. Вначале (вращая бур по часовой стрелке) до необходимой отметки бурят цилиндрическую часть скважины, диаметр которой составляет 250 мм. Для того чтобы можно было контролировать глубину бурения, на раздвинутой штанге делают соответствующие отметки. Глубина бурения определяется геологическими изысканиями и обычно лежит в пределах 10 - 15 см ниже расчетной точки промерзания грунта. Для облегчения бурения в жестких грунтах в скважину добавляют воду. По мере заглубления бура, накопитель периодически освобождается от грунта. Если при бурении в скважину добавляется вода, то удаление грунта осуществляют после насыщения его водой. После того, как будет выполнена цилиндрическая часть скважины, бур вынимают, устанавливают плуг, закрепляя его съемной осью. Бур снова опускают в скважину и вращают против часовой стрелки. Опускаясь под собственным весом, плут выбирает полусферическую полость. В жестких грунтах расширение скважины выполняют в два приема. Для этого сначала выполняют малое (диаметр 40 - 50 см) расширение. Перед окончательным расширением скважину желательно углубить на 10 см.

После завершения бурения скважина очищается от оставшихся комьев земли. Согласно технологии "ТИСЭ" не допускается подсыпка в скважины песчаной подушки, так как это может привести к неравномерным осадкам при уплотнении подушки. На грунтах с небольшой несущей способностью усиление можно выполнить подливкой цементного молока.

После этого скважины армируют арматурными стержнями, сварив их в каркас. При установке каркаса следует принять меры, которые не допускают его сдвиг, что может привести к контакту арматуры с грунтом.

Перед заполнением скважин бетоном нужно вынести в натуру отметки нижней кромки ленточного фундамента (ростверка). Для этого можно воспользоваться нивелиром или строительным гидравлическим уровнем. Бетон укладывают слоями, уплотняя штыкованием. Заполнив сферическую полость, в скважину (по всему диаметру цилиндрической части) опускают "рубашку", совместив ее верхнюю кромку с указателем уровня нижней части ростверка. "Рубашку" можно свернуть из толя, рубероида или плотной поливинилхлорид-ной пленки. После этого послойно заполняют бетоном всю цилиндрическую часть скважины. Примерный расход бетона на одну скважину составляет 0,12 м. Марку и состав бетона выбирают из расчета прочностных характеристик. После схватывания бетона, график созревания которого представлен на рис.5, приступают к формированию ленточного ростверка (рис.6) сечением 30x40 или 30x50 в зависимости от шага опор.

Рис.5. График скорости созревания бетона

Рис.6. Общий вид фундаментной конструкции по технологии "ТИСЭ" (фрагмент)

Ростверк рассчитывается как неразрезная железобетонная балка. Следует учитывать, что особенностью столбчато-ленточного фундамента, установленного на пучинистых грунтах, является обязательное наличие зазора между нижней частью ростверка и грунтом. Это необходимо выполнять для того, чтобы, вспучиваясь, грунт не поднимал ростверк. Ширина ростверка зависит от ширины стен, а высоту обычно выбирают в пределах 40 - 50 см. Для заливки ростверка строят опалубку в виде короба. Днищем опалубки может служить и насыпной грунт, который при распалубке удаляется. Чтобы снизить потери влаги из бетона, стенки и днище опалубки нужно укрыть слоем рубероида, толя и поливинилхлоридной пленки. Несущая способность ростверка зависит от качества бетона и правильного армирования. В качестве арматуры могут служить металлические стержни, сваренные (связанные) в жесткий каркас. В любом случае, суммарное сечение арматурных стержней для одной ленты не должно быть меньше 8 см, по 4 см для нижней и верхней плоскости. При формировании ростверка следует жестко связывать между собой арматуру буронабивного и ленточного фундаментов, что предотвратит горизонтальные сдвиги. Для этого еще на стадии армирования скважин следует выводить свободные концы арматурных стержней на высоту ростверка. Перед бетонированием ростверка следует заложить вставки для создания вентиляции подпольного пространства, для прохода сантехнических коммуникаций (водопровод, канализация и т.д.). Вставки можно сделать в виде асбоцементных или полиэтиленовых труб, или деревянного короба необходимого сечения.

Процесс бетонирования ростверка желательно поддерживать непрерывным. Но в любом случае перерывы между укладкой бетона не должны превышать одни сутки. Бетон тщательно уплотняют, ведя постоянный контроль за состоянием опалубки. При закладывании бетона следует следить, чтобы арматурный каркас находился на относе от стенок опалубки на расстоянии не менее 5 см. Кроме того, бетон полностью должен заполнить все полости и ячейки арматурного каркаса. Поэтому бетон укладывают слоями не более 15 см, желательно с наклоном до 30° к горизонту.

Методика возведения фундаментов по технологии "ТИСЭ" позволяет возводить дома высотой до трех этажей с соответствующим расчетом их несущей способности. В фундаментах, сооружаемых в сейсмических зонах, в тело буронабивной сваи закладывают арматурный стержень с резьбой в верхней части, чтобы крепить основание ростверка. При этом нижнюю часть резьбы размещают в расширенной части столба, а верхнюю - над ростверком. После изготовления фундамента и ростверка арматуру растягивают, закрутив верхнюю гайку. После чего грунт вокруг столба заменяют смесью песка и пористого заполнителя (керамзит, шлак и т.п.). Особенностью такого фундамента является отсутствие традиционной гидроизоляционной прослойки между стеной и ростверком. Это исключает их относительное смещение при сейсмических колебаниях грунта. Соединение столба с ростверком образует своеобразный упругий шарнир, препятствующий передаче горизонтальных колебаний нижней части столба. Столб будет колебаться относительно упругого шарнира, подминая засыпанную смесь, а упругость арматурных прутков будет каждый раз возвращать ростверк в первоначальное положение.

К недостаткам ленточно-столбчатых фундаментов можно отнести тот факт, что они не рассчитаны на возможность сооружения подвальных помещений. Если возникает потребность в устройстве подвала, то его следует строить отдельно и таким образом, чтобы стена между подвалом и столбчатым фундаментом могла выдержать боковое давление грунта. Об особенностях сооружения подвалов мы поговорим в соответствующем разделе настоящей книги.

Плитные фундаменты

Плитные фундаменты, заложенные на глубину 35-50см., относятся к мелкозаглубленным, а конкретнее, к незаглубленным фундаментам. Главным отличием плитных фундаментов от других является то, что они обладают жестким пространственным армированием по всей несущей поверхности, благодаря чему удается значительно уменьшить удельные нагрузки на основание без его внутренней деформации, которая всегда возникает, если происходит неравномерное перемещение грунта.

Фундаменты, которые перемещаются сезонно вместе с грунтом, называются плавающими. За их основу берется сплошная или решетчатая плита, которая выполняется из монолитного железобетона, или из сборных железобетонных плит, поверх которых выполняется выравнивающая стяжка из обычного бетона. Устройство плитного фундамента тесно связано со значительным расходом арматуры и бетона. Вот поэтому их применение целесообразно лишь при сооружении маленьких и весьма компактных в плане построек, когда устройство высокого цоколя не обязательно, т.е. в качестве пола используется непосредственно сама плита. Существуют здания, в которых полы располагаются невысоко над отметкой «земля», в этом случае более выгодными (по сравнению со столбчатыми) получаются плитные фундаменты, потому что отпадает необходимость в цокольном перекрытии и ростверке.

Внешние силовые воздействия, а также любые деформации грунтового основания принимает на себя сплошная незаглубленная плита, входящая в состав пространственной системы «плита-надфундаментное строение». Кроме того, при применении незаглубленных фундаментных плит снижается расход бетона до 25%, трудовых затрат до 35%, стоимость подземной части примерно на 50%, если сравнивать с заглубленными фундаментами.

В холодных регионах России, при наличии сезонного промерзания грунта и возможности морозного пучения его, вместо более дорогостоящего фундамента глубокого заложения, предпочтительнее использование морозоустойчивого фундамента (плиты) мелкого заложения. Мелкое заложение морозоустойчивого фундамента достигается путем устройства теплоизоляции, размещаемой в наиболее важных местах.

Лишь поэтому и возможно в условиях весьма сурового климата строительство фундаментов с глубиной заложения 35-50 см.

Широко распространена технология морозоустойчивого фундамента мелкого заложения в Скандинавских странах. Он выполняется в виде железобетонной монолитной плиты толщиной примерно 20-25 см, с контурными ребрами (утолщенными краями).

Для защиты плитного фундамента от мороза можно применить экструдированный пенополистирол, он не гниёт, имеет высокую прочность, долговечен. Теплоизоляционный синтетический материал и гидроизоляция устилаются на бетонной подготовке или на песчаной подушке и на нём, непосредственно выполняется бетонирование плиты. Железобетонная фундаментная плита лежит как-бы на «одеяле» из пенополистирола.

В большинстве случаев нарушение конструкции здания, обусловлено разрушением фундамента, которое происходит, как правило, из–за ошибок, допущенных на этапе проектирования или нарушениях технологии при строительстве. Только при условии грамотного и ответственного подхода, начиная от проекта до завершающего этапа строительства, можно выстроить дом, который простоит не один десяток лет.