Обустройство оснований и фундаментов при строительстве зданий

• Общие требования к проектированию фундаментов и оснований
• Подготовка оснований
• Устройство песчаного и щебеночного основания под фундамент
• Глубина заложения и типы фундамента

Фундамент должен выдерживать нагрузки всех конструкций дома и передавать их на грунт. Основания и фундаменты могут иметь достаточную несущую способность, но под воздействием нагрузок здания и деформаций грунта (вспучивания) возможны значительные перемещения конструкций. По условиям нормальной эксплуатации строений они недопустимы.

Схема ленточного фундамента.

Поэтому до начала строительства необходимо определить несущую способность грунта участка. В различных регионах свойства почвы и глубина ее промерзания значительно различаются. Даже на соседних строительных площадках характеристики грунта могут быть разными. Для их определения проводятся гидрогеологические исследования.

Общие требования к проектированию фундаментов и оснований

Типовых проектов для систем сооружение-основание не существует. Система рассчитывается как единое целое. Расчет ведется по предельным нагрузкам.

В конструктивной схеме фундамента выбираются характерные сечения. В них рассчитывается взаимодействие фундамента и основания. Размеры сооружения должны соответствовать всем расчетам по предельным состояниям. Исходя из результатов расчетов, конструируются фрагменты в каждом сечении, а затем фундамент для всего здания.

Основания и фундаменты проектируются по вариантному методу. Расчет производится для нескольких конструкций сечений и сооружения в целом. Затем делается сравнение по ряду технико-экономических показателей, и выбирается наиболее экономичный вариант. Для него разрабатывается проект, включающий архитектурно-строительные чертежи и ППР.

Схема устройства песчаной подушки под ленточный фундамент.

При выборе варианта учитываются:

• рельеф площадки;
• физико-механические свойства грунтов;
• геологическое строение массива;
• гидрогеологические условия площадки;
• объемно-планировочное решение здания;
• особенности производства работ при закладке фундамента;
• особенности использования строения и возможные факторы, приводящие к изменению свойств грунтов в период его эксплуатации.

При проектировании фундаментов производятся расчеты на прочность, трещиностойкость и устойчивость к деформациям.

Подготовка оснований

Основанием фундамента могут служить плотные слои естественного грунта, залегающие на определенной глубине, или искусственно оборудованное ложе. Естественные основания обустраивают, если грунты в своем природном состоянии способны выдержать проектируемую нагрузку будущего строения.

Если несущая способность грунта недостаточна для нагрузки от возводимого здания, он уплотняется или делается искусственное основание. Грунт уплотняется трамбованием или выполняется цементация – нагнетание в почву цементного раствора, обжиг грунта или силикатизация – нагнетание хлористого кальция и стекла. Для не массивных зданий в качестве искусственного основания фундамента может служить бетонная, железобетонная или песчаная подушка. Их устройство уменьшает давление на единицу площади грунта. Основания, сооруженные искусственно, увеличивают затраты на возведение здания, поэтому их устраивают лишь в условиях, когда это экономически оправдано.

Схема разметки фундамента.

Чистка дна котлована выполняется бульдозером. На пересечении осей и углов с помощью нивелира колышками фиксируются проектные отметки котлована. При механизированном выравнивании поверхности грунт срезается немного ниже проектной отметки, затем необходимый уровень достигается подсыпкой песком.

Уплотнение грунта на дне котлована выполняется кулачковыми или гладкими катками. Используются дизельные и пневматические трамбовки. Поверхность трамбуется по участкам последовательными ударами. Участки распределяются равномерно поперечно полосе площадки.

Рекомендации по уплотнению почвы:

• песчаные и обломочные грунты уплотняют вибрированием;
• лессовые просадочные грунты уплотняются с предварительным замачиванием, в пробуренные скважины засыпается дренирующий материал и заливается вода;
• с помощью гидровибрирования производится глубинное уплотнение грунта, при уплотнении грунт увлажняется до полного насыщения;
• слабые глинистые и заиленные почвы уплотняют песчаными и грунтовыми сваями;
• торфяные слои, подстилающие верхний грунт, стабилизируют с помощью вакуумирования или электроосмоса.

Устройство песчаного и щебеночного основания под фундамент

Применение песчаной подушки обеспечивает оптимальное воздействие нагрузки на ни нижнюю часть фундамента, противодействует его подмыванию грунтовыми водами. Если грунт в вырытом котловане неприемлем для возведения спроектированного фундамента, поверхностный слой убирается, засыпается песок толщиной не менее 0,2-0,25 м. Подушка тщательно разравнивается.

Схема армирования подушки фундамента.

Чтобы основание фундамента не было зыбким, подушку следует тщательно утрамбовать с помощью виброплиты. В процессе трамбования песок периодически поливается водой для обеспечения максимальной плотности слоя.

При устройстве основания необходимо учитывать активность и уровень грунтовых вод на участке в весенний период. Если строительство ведется в местности, где вода близко подступает к поверхности почвы, под песчаной подушкой обустраивается дренажный слой.

Основание с песчаной подушкой подготавливается в основном при глубоком залегании от поверхности земли грунтовых вод. Метод используется при сооружении одноэтажных домов из легких материалов (пенополистирольных блоков, каркасных строений и т. д).

Для ленточного фундамента толщина песчаного слоя должна быть примерно в 3 раза больше его ширины. Для увеличения срока эксплуатации подушки из песка и предотвращения ее заиливания перед засыпкой в котлован укладывается полотно геотекстиля. Лучше выполняет свои функции подушка трапецеидальной формы с сужением граней вниз под углом в 30?. Ширина и длина основания должна быть больше размеров фундамента на 0,15-0,2 м.

При устройстве щебеночного основания предварительно засыпается слой песка 0,05-0,1 м и поливается водой. Затем укладывается щебень слоем в 20-25 см. Подсыпка производится до проектного уровня с постепенной трамбовкой виброплитой. Щебень используется фракции 20-40 мм. Основание фундамента с подушкой из щебня обустраивается при строительстве частных домов и котеджей из разнообразных строительных материалов и любой этажности.

Глубина заложения и типы фундамента

Чаще всего фундамент закладывается ниже глубины промерзания почвы в регионе строительства для предотвращения вспучивания основания. Величина заглубления зависит от:

• климатических условий местности;
• наличия подземных коммуникаций;
• характеристик грунтов под основанием фундамента;
• уровня залегания грунтовых вод и т. д.

На непучинистых слоях грунта при глубоком залегании грунтовых вод допускается расположение подошвы фундамента выше нижнего уровня промерзания почвы. При этом должны быть учтены максимальные нагрузки на основание и другие особенности конструкции строения.

При повышенном уровне грунтовых вод подвальные и цокольные помещения должны быть оборудованы соответствующей гидроизоляцией, предотвращающей их затопление. В бетонном растворе для заливки фундамента используются добавки, улучшающие гидроизоляционные свойства конструкции.

В зависимости от условий строительства устанавливаются следующие типы фундаментов;

• сплошной – устраивается при нахождении грунтовых вод близко к поверхности и значительных колебаниях их уровня;
• свайный – необходим на участках с большой вероятность возникновения паводков;
• столбчатый – возводится для достаточно легких строений;
• ленточный – используется при строительстве одноэтажных строений при подходящих свойствах грунта основания.

Наиболее распространенными являются фундаменты из бетона и железобетона. Они устойчивы к воздействию влаги и обеспечивают высокую прочность конструкции. В некоторых случаях предпочтение отдается специальным видам кирпича (как материалу для возведения фундамента). Но по прочностным свойствам и стоимости такой материал не выдерживает конкуренции с бетоном.

Для легких деревянных строений иногда устраивается фундамент из такого же материала. Обработанное специальными составами для устойчивости к влаге и к грибку дерево может выполнить роль фундамента в сухих грунтах. Применяются при обустройстве фундамента и различные комбинации материалов.

Но экономия средств на установке недостаточно прочных фундаментов нецелесообразна, так как последующее восстановление деформированных конструкций обойдется дороже. Основания и фундаменты должны обустраиваться с точным соблюдение параметров, установленных проектными расчетами, и предписаний проектной документации.