Плавающий фундамент

Безусловно, фундамент- самая важная, но почти полностью скрытая от наших глаз часть дома. Ктому же он живет собственной загадочной жизнью, понять которую не всегда дано даже строителям. Специалисты утверждают, что среди всего современного изобилия конструкций есть одна универсальная и не вызывающая проблем при эксплуатации. Называется она плавающим фундаментом. Об особенностях технологии его возведения расскажет наша статья.

На устройство поддела (фундамента) ни средств,
ни иждивения жалеть не должно.

Урочное Положение
(первый российский строительный
нормативный документ)

Вопрос застройщика: "Скажите, как правильно залить сплошной фундамент монолитной плитой без подвала? Грунт- пучинистый суглинок на глубину до 1м (что дальше- неизвестно, предположительно то же самое). Вода стоит на глубине 0,8-1м, глубина промерзания- 1,8м. Размеры дома- 1410м. Жилое здание- два этажа, первый этаж- кирпич, второй- дерево. Если приведете поэтапную технологию, буду благодарен...»

Фото 1

Фото 2

Фото 3

Фото 4

1,2.Песчаную подушку (пример 1) прикрыли слоем гидроизоляции (Фото 1). Двухслойный арматурный каркас изготовили из прутков 16мм, связав их стальной проволокой (Фото 2). Размер ячеек каркаса- около 1515см

3,4.Бетоновоз к месту застройки (пример 1) по старому и довольно узкому участку подъехать не смог- бетон пришлось разгрузить у ворот в специальный ящик, а далее доставлять тачками (Фото 3). Для этого на арматурный каркас уложили дощатый помост (Фото 4)

Ответ специалиста: "Отвечая на Ваш вопрос, скажу следующее: такой фундамент под подобное здание выполнять нецелесообразно ни с конструктивной, ни с экономической точки зрения. При такой площади основания и нагрузках (кирпичные стены первого этажа) плиту придется заливать довольно толстую, не говоря уже об объемном армировании по всей ее площади. Вы к тому же не указали, каким планируется перекрытие первого этажа: если железобетонные плиты- это дополнительные нагрузки на фундамент, что отразится на армировании и толщине плиты.

Вданном случае я рекомендую вам выполнить буронабивной фундамент. Пробурив скважины диаметром 40см и глубиной 2-2,5м с шагом 2,5-3м, установите в них арматурный каркас и залейте бетоном, выпустив арматуру выше уровня заливки для привязки к ней каркаса ростверка. Затем создайте противопучинную подушку под лентами ростверка, установите дощатую опалубку, уложите в нее арматурный каркас и залейте ростверк по периметру здания и под несущие стены».

Фото 5

Фото 6

Фото 7

Фото 8

5,6.Слой бетона (пример 1) тщательно выровняли сколоченным прямо на месте деревянным гребком (Фото 5), а затем уплотнили, используя глубинный вибратор (Фото 6)

7.Когда бетон застыл (примерно через 3 нед), на плите возвели из шлакоблоков цоколь будущего дачного дома (пример 1)- его ленты расположены под наружными и несущими внутренними стенами. Вместе установки отопительной печи выложили опору-колонну

8.Грунтовые воды на участке (пример 2) залегают очень высоко- котлован глубиной 1,5м сразу же заполнился водой

Когда прочитаешь такой совет, так и подмывает спросить отвечавшего на вопрос специалиста: "Уважаемый, вы письмо-то внимательно читали?" Ведь там содержится вся ключевая информация: "суглинок на глубину до 1м", "вода стоит на глубине 0,8-1м", "что дальше- неизвестно". Впереводе на обычный язык это означает, что потерпят неудачу все попытки застройщика вырыть траншею или пробурить скважину глубиной более 1м: их моментально зальет водой, а потом и вообще затянет. Чтобы использовать рекомендуемый свайно-ростверковый фундамент, в данном случае понадобится прежде всего провести георазведку, которая позволит понять, есть ли под участком застройки твердый слой грунта и на какой глубине он расположен (ведь сваи должны опираться именно на него). Но это не все. Вкаждую пробуренную скважину необходимо сразу же установить обсадную трубу, например асбоцементную, что, во-первых, предотвратит затягивание скважины грунтом, а во-вторых, впоследствии исключит доступ воды из грунта к залитому в скважину бетону (воду из скважины непосредственно перед заливкой откачивают насосом). Когда сваи будут залиты, можно приступать к изготовлению ростверка. (О таком фундаменте мы подробно писали в "ИВД", 2008, №3.) В рассматриваемом же случае застройщик, опирающийся на имеющийся опыт строительства (собственный или соседский) или не желающий всем этим заниматься, похоже, был прав, решив залить монолитную плиту. Ведь такой фундамент, как утверждают специалисты, беспроигрышно ведет себя на любом грунте. Спрашивавший об этом знал, а вот специалист его просто не услышал. Попробуем исправить недоработку и расскажем о строительстве плитных фундаментов площадью 36 и 190м².

Фото 9

Фото 10

Фото 11

Фото 12

9.Задолго до создания фундамента (пример 2) к дому подвели газовую и водопроводную трубы, а от него к бане и гаражу протянули утепленные «теплотрассы»

10,11.Ребра по периметру плиты (пример 2) имели сечение прямоугольной трапеции высотой 325мм (Фото 10), промежуточные ребра- равнобедренной трапеции высотой 200мм (Фото 11). Чтобы стенки канавок не осыпались, их укрепили листовым шифером

12.После предварительной сборки арматурных каркасов ребер (пример 2) их вынули из канавок и прикрыли песчаную подушку полиэтиленовой пленкой, чтобы влага из бетона сразу не ушла в песок. Затем уложили каркасы ребер на место и из прутка диаметром 12мм создали каркас плиты, толщина которой по проекту составляла 175мм

Воздействие на опору

Фундамент- опорная часть здания, предназначенная для передачи нагрузки от вышерасположенных конструкций на находящийся под домом грунт. Устройство, материал и глубина заложения фундаментов зависят от величины и характера нагрузок на них, от "капитальности" и конструктивных особенностей здания (наличия подвала ит.п.), а также от природных условий строительной площадки (глубины промерзания грунтов, характера их залегания, присутствия грунтовых вод идр.).

Вупрощенном виде можно считать, что на фундамент в прямо противоположных друг другу направлениях воздействуют два вида нагрузок: сверху вниз- нагрузки, создаваемые конструкцией дома, снизу вверх- нагрузки, действующие на фундамент со стороны грунта.

Нагрузки, создаваемые конструкцией дома, подразделяются на постоянные и временные. Кпостоянным относятся вес строительных конструкций (самого фундамента, стен, перекрытий, кровли ит.п.) и эксплуатационные нагрузки (вес мебели, оборудования, людей). Квременным- вес снегового покрова и ветровые нагрузки. Величина временных зависит от региона и уклона скатов кровли. Например, для Подмосковья при плоской кровле учитывают снеговую нагрузку 180кгс/м², а при угле наклона 60 эта величина снижается почти до нуля. Ветровую нагрузку вносят в расчеты только при уклоне кровли более 30, выбирая ее по таблице в зависимости от расположения объекта: в городской черте, в лесном массиве, на открытой местности ит.д. Так, максимальное значение этой нагрузки для Подмосковья- 35кгс/м².

Нагрузки, действующие на фундамент со стороны грунта, также делятся на постоянные и временные. Кпостоянным относится прежде всего сила сопротивления грунта (зависит в основном от его состава, характера залегания и несущей способности). Квременным- силы так называемого морозного пучения, о которых стоит рассказать более подробно.

Грунтовые воды при минусовой температуре превращаются в лед, увеличиваясь в объеме примерно на 10 %. Это и есть основная причина морозного пучения (разбухания) грунта, которому в максимальной степени подвержены глины и суглинки. При пучении на стенку фундамента с двух сторон начинают действовать усилия не только сжимающие, но и действующие по касательной, стремящиеся вытолкнуть ее вверх. Величина этих сил прямо пропорциональна глубине промерзания и может достигать 12 кН на 1м². При промерзании грунта ниже глубины залегания подошвы фундамента к ним добавляется еще и действующая на подошву сила подъема, величина которой на порядок больше, чем сумма боковых сил выталкивания.

Понятно, что фундамент (а значит, и построенный на нем дом) может находиться в состоянии покоя только в том случае, если действующие на него во встречных направлениях силы уравновешивают друг друга. Но если силы, создаваемые пучением, слишком велики, неизбежно начинается подъем фундамента. Ну а после оттаивания грунта фундамент может либо вернуться на прежнее место, либо не вернуться, и, что еще опаснее,- вернуться неравномерно. Именно в последнем случае наиболее вероятна деформация- как фундамента, так и стоящего на нем строения.

Не меньшую опасность, чем пучинистые, представляют для строения и сильно сжимающиеся под нагрузкой грунты, например торфяные.

Как уберечься от напасти?

Чтобы избежать печальных последствий воздействия на фундамент сил морозного пучения, предпринимают определенные конструктивные меры. Во-первых, подошву располагают ниже уровня промерзания грунта (в этом случае она не испытывает действия сил подъема снизу). Во-вторых, отливают стены фундамента из армированного бетона. В-третьих, расширяют основание фундамента (оно действует как своего рода якорь). В-четвертых, делают стенки не вертикальными, а сужающимися кверху (тогда в результате сдавливания стенок пучинистым грунтом появляется не только сила, поднимающая его, но и прямо ей противоположная). В-пятых, покрывают стенки скользящим по ним материалом (например, рубероидом), работающим как смазка. Понятно, что реализация каждой из перечисленных мер требует дополнительных капитальных вложений. Ини одна из них не применима для сильно сжимающихся грунтов.

Но существует и другой путь: создание сплошной плиты, позволяющей максимально равномерно распределить нагрузки, действующие на фундамент как со стороны строения, так и со стороны грунта. Иукладывание этой плиты на такой глубине, где силы пучения либо совсем не будут на нее действовать, либо уравновесятся нагрузками со стороны строения. Ачтобы дополнительно уменьшить действие сил пучения на такую плиту, заменяют почву под ней песком (создают песчаную подушку, которая призвана погасить воздействие любых сил со стороны грунта). Такой фундамент, даже если и будет подвержен сезонным перемещениям, воспримет их (да простят нас специалисты за ненаучную терминологию) так же, как прочная плоскодонная баржа- покачивание на легких волнах. То есть поднимется и опустится вместе с грунтом не деформируясь, а следовательно, не вызывая деформации возведенного на нем строения.

Такие фундаменты и называются плавающими. Использовать их можно для строительства домов на всех видах грунтов (включая торфяники, тяжелые пучинистые, насыпные, просадочные и слабонесущие) и при любой глубине залегания грунтовых вод, в том числе очень малой. Их конструкция представляет собой сплошную или решетчатую плиту, выполненную из монолитного железобетона (бетон должен быть класса не нижеВ15 и марки морозоустойчивостиF75). Именно жесткое пространственное армирование по всей несущей плоскости позволяет таким фундаментам без локальной деформации воспринимать знакопеременные нагрузки, возникающие при неравномерном перемещении грунта. Большая же площадь опоры дает возможность снизить давление на грунт до 10кПа (0,1кгс/см²). Кплюсам сплошных плит относят простоту их сооружения и несколько меньшую стоимость по сравнению с привычными фундаментами, подходящими для использования в перечисленных ранее непростых геологических условиях.

Когда следует применять сплошную плиту, а когда решетчатую? Для домов большой площади или сложной в плане формы рекомендуют сплошную плиту толщиной 150-180мм, с контурными и перекрестными ребрами жесткости (шаг ребер- примерно 2м). Для домов меньшего размера подойдет гладкая монолитная плита (250-300мм), а для компактных в плане построек (гаражи, бани)- решетчатая плита с размером ячейки около 1,51,5м. Перейдем к конкретным примерам.

Фото 13

Фото 14

Фото 15

Фото 16

13.Бетон при заливке плиты (пример 2) подавали по деревянному лотку, внутреннюю поверхность которого обили жестью

14.Под примыкающую к дому открытую веранду (пример 2) залили ленточный фундамент, арматурный каркас которого прочно связали с каркасом "плавающей" плиты. Бетон для отливки ленты пришлось подвозить тачкой- расстояние для транспортировки по лотку оказалось слишком большим

15.Схема фундамента- оребренная монолитная плита: 1- ребро жесткости по периметру плиты; 2- железобетонная плита; 3- промежуточное ребро жесткости; 4- песчаная подушка толщиной 400мм

16.Принципиальная схема фундамента- решетчатая плита под постройку размером 6,44,9м. Плитой такая конструкция называется лишь условно, так как сплошная горизонтальная «мембрана» в ней отсутствует

Пример первый

В данном случае возводили небольшой двухэтажный каркасный дачный дом (6,56м) на участке, уже использовавшемся в течение 30 лет. Длительный опыт его эксплуатации и подсказал хозяевам, каким может и должен быть фундамент под новое строение, и потому они мужественно пошли на его удорожание, отказавшись от предложенного выполнявшей работы фирмой малозаглубленного фундамента. Ипожалуй, правильно поступили: грунт- торфяник, грунтовая вода стоит уже в полуметре от уровня земли.

Под будущим домом сняли плодородный слой грунта и выкопали "котлован" глубиной 50см (позднее вынутый грунт рассыпали по участку, подняв таким образом его общий уровень). На дне котлована создали песчаную подушку толщиной 20см, поверх которой уложили двухслойный арматурный каркас (нижний слой арматуры, используя бетонные маяки, приподняли над уровнем песчаной подушки на 10см, расстояние между слоями арматуры- также 10см), после чего из бетона марки М300 отлили плиту толщиной 30см. Порядок проведения работ подробно показан на фотографиях и в комментариях, пожалуй, не нуждается.

Пример второй

Здесь застройщики решили возвести не просто дом, а комплекс построек, включающий баню, гараж и забор вокруг участка. Истроить все это они собирались по новой для нашей страны технологии несъемной опалубки, которая называется Durisol (Durisol-Werke, Австрия).

Участок под застройку приобрели очень старый и потому о проблемах с грунтом узнали от соседей почти сразу: сильнопучинистый, грунтовые воды стоят на глубине около 1м. Кроме того, на участке неоднократно возводили и сносили дома, так что под местом застройки находились многослойные залежи строительного мусора. Проектировщики предложили использовать в качестве фундамента под дом монолитную плиту с ребрами жесткости, а под гараж и баню- плиты решетчатые.

Работы начали с того, что выгребли и вывезли с участка "многовековой" слой строительного мусора, заменив его крупнозернистым песком (толщина слоя- около 40см). Песок пролили водой и уплотнили, используя вибротрамбовку. Вместе с песком на участок завезли грунт, с помощью которого впоследствии выровняли уровень почвы (перепад высот по длине участка составлял около 80см).

Фото 17

Фото 18

Фото 19

17.Технология создания решетчатых плит под гараж и баню (пример 2) в целом была схожа с технологией сооружения малозаглубленного ленточного фундамента. Разница в том, что в малозаглубленных фундаментах ленты расположены строго под несущими стенами, в решетчатых же плитах- с шагом 1,5м (плита имеет ячейки размером 1,51,5м). Сечение армированных лент- 8040см

18.Фундамент забора- свайноростверковый (пример 2). Основание свай диаметром 160мм находится на глубине 1,2м. Сечение лент ростверка- 5025см. Вних оставили выпуски арматуры, необходимые для дальнейших работ

19.Когда бетон оребренной монолитной плиты (пример 2) затвердел, строители, как и в первом примере, приступили к возведению на ней цоколя. Его создавали из утепленных блоков несъемной опалубки Durisol. Материал, из которого изготовлены сами блоки, несколько напоминает опилкобетон: на 80-90 % он состоит из прошедшей обработку огнебиозащитными составами крупной щепы хвойных деревьев, скрепленной портландцементом

Одновременно с планировкой территории проложили коммуникации. Газовую и водопроводную трубы (подводка уже имелась) продлили и вывели наверх под будущим помещением котельной. Затем от котельной протянули водопроводные и отопительные магистрали к гаражу и бане- металлополимерные трубы в трубчатом утеплителе уложили в ПВХ-трубы, используемые для прокладки канализации. Порядок проведения работ по созданию самой плиты достаточно подробно показан на фотографиях. Ну а о технологии Durisol мы подробно расскажем в следующем номере журнала.

Укрупненный расчет стоимости* устройства гладкой "плавающей" плиты под дом размером 6,56м (пример 1)

Укрупненный расчет стоимости* устройства оребренной "плавающей" плиты под дом сложной формы с площадью первого этажа около 190м² (пример 2)

Редакция благодарит фирму «Архвижен-групп» и лично Александра Харьковского за помощь в подготовке материала.