Разные виды фундаментов и их возведение

Для не одинаковых эксплуатационных условий, архитектурного стиля здания, бюджета строительства, геологических, климатических условий созданы разные виды фундаментов монолитного и сборного типа. Выбор осуществляется в зависимости от сборных нагрузок, рельефа, типа основания.

Классификация по признакам

Все существующие виды фундаментов различают по нескольким признакам. Основными из них являются:

• конструкция – лента, плита, сваи и столбы
• материал – бетон, кирпич, бутобетон, железобетон
• технология возведения – монолит или сборка из отдельных элементов, материалов

Внимание: Подземные несущие конструкции испытывают крены, перегибы и сдвиги от просадок, сил вспучивания, усадок грунтов, на которые передаются сборные нагрузки. Поэтому для каждого типа фундамента расчеты несущей способности отличаются.

Сборные фундаменты

Для повышения производительности, снижения сроков сдачи объекта созданы сборные виды фундаментов, монтируемые из бетонных блоков, столбов, балок и плит. Сборными бывают ленты и столбчатые фундаменты, ростверки по оголовкам свай, столбов.

Основным недостатком сборных несущих конструкций является нестабильная геометрия, низкая пространственная жесткость. Поэтому поверх блоков ФБС ленточного фундамента дополнительно отливается монолитный армопояс, повышающий жесткость конструкции.

Ленточный

Сборный МЗЛФ или фундамент глубокого заложения изготавливается по технологии:

• подстилающий слой – 40 – 60 см утрамбованного слоями нерудного материала поверх геотекстильного полотна
• плиты ФЛ – изготовлены промышленным способом, армированы каркасами, уширяют подошву, обеспечивают стабильность геометрии, могут укладываться вплотную или разряженным способом
• блоки ФБС – армирования не имеют, укладываются на цементно-песчаный раствор по аналогии с кирпичной кладкой
• армопояс – на верхний ряд ФБС монтируется опалубка, устанавливается арматурный каркас, заливается бетон

Сооружается лента за день, однако требуется спецтехника (кран, полуприцеп для доставки плит, блоков). Для ликвидации морозного вспучивания необходим полный комплекс мероприятий:

• пристенный либо кольцевой дренаж
• подстилающий слой и обратная засыпка песком/щебнем
• утепление наружной поверхности и отмостки

Внимание: Технология сборных фундаментов не пригодна при перепадах высот от 1,5 м, высоком уровне УГВ, на торфяниках, болотах.

Столбчатый

Сборные столбы ускоряют этап нулевого цикла, фундамент получил название стаканного из-за формы подошвы. Сборка осуществляется по технологии:

• в отрытые шурфы или траншеи под несущими стенами устанавливаются стаканы – конусные ж/б тумбы с внутренним глухим отверстием
• внутри стаканов выставляются по вертикали бетонные столбы, расклиниваются бетонными клиньями, укладывается бетонная смесь

Недостатки конструкции заключаются в низкой устойчивости, характерной для всех столбчатых фундаментов. Защитные мероприятия от сил пучения так же выполняются в полном объеме.

Внимание: Ростверк необходим для всех столбчатых фундаментов, так как без обвязки стоек конструкция имеет недостаточную жесткость, склонна к опрокидыванию вспучившимися грунтами.

Ростверковый

Сам по себе ростверк не является фундаментом, состоит из деревянных, металлических, железобетонных балок, уложенных на сваи, столбы. Сборные ростверки применяются в случаях:

• балки из бруса – для деревянных 1 – 2 этажных зданий («каркасник», фахверк, панели СИП, сруб)
• швеллер, двутавр – для деревянных домов и построек из ячеистого бетона
• бетонные балки – для кирпичных, бетонных стен одноэтажных коттеджей

Внимание: Технология сборного стального, деревянного ростверка считается самой экономичной при использовании в качестве стоек винтовых, буронабивных свай.

В отличие от ленточных фундаментов, ростверки не имеют контакта с грунтом, чтобы исключить воздействие сил пучения на них. Поэтому мероприятия по ликвидации вспучивания отсутствуют полностью.

Монолитные фундаменты

Традиционно самыми прочными считаются монолитные фундаменты. Конструкция заливается в опалубку в пятне застройки, армируется несколькими поясами для восприятия растягивающих нагрузок. Основными требованиями к монолитным конструкциям являются:

• обеспечение защитного слоя – стержни арматуры должны быть утоплены в бетон на 2 – 7 см для разных эксплуатационных условий
• расчет несущей способности – сечение ленты, плиты, свай, столбов и ростверков, минимальный процент армирования
• бетонирование – запрещена заливка горизонтальными слоями, при необходимости внутри опалубки устанавливаются вертикальные перемычки
• соответствие характеристик смеси – марка, водостойкость, водоцементное соотношение, морозостойкость бетона

Внимание: Монолитным способом можно изготовить любой тип фундамента и ростверка. Перекрытие цоколя, строительство стен возможно после 75% набора прочности.

При укладке смеси внутрь опалубки возможны протечки цементного молочка в обладающие высокими дренажными свойствами подстилающие слои из щебня, песка. Поэтому перед установкой опалубки обычно заливается подбетонка – 5 – 7 см стяжка из тощего бетона без армирования. На ее поверхности удобно стыковать рулонную гидроизоляцию наплавлять рубероид, приклеивать полиэтиленовую пленку.

Плитные

По умолчанию максимальную опорную поверхность фундамента обеспечивают плиты. Несущая способность в 99% случаев расчета не требует, обеспечивает многократный запас. Рассчитывают плиты на продавливание, изгиб, растяжение. Армируют двумя рядами сеток с обеспечением защитного слоя.

Расход арматуры и бетона здесь максимальный, бюджет строительства выше лишь у заглубленных ленточных фундаментов. Ремонтопригодность узлов ввода инженерных систем нулевая, поэтому водопровод, канализацию часто укладывают внутри труб большего диаметра, чтобы их можно было заменить без разборки плиты. Коммуникации закладываются перед армированием, так как сделать это позже невозможно.

Плавающая плита

Простейшим вариантом является плавающая плита, названная так из-за возможности движения при вспучивании грунтов. Фундамент пригоден для любых зданий, может отливаться при высоком УГВ. Однако на крутых склонах (больше 1,5 м между соседними стенами) горизонтальные нагрузки могут сместить плиту вбок.

На свежих насыпях, пылеватых песках, лессовидных, торфяных грунтах плита может просесть, несмотря на высокую несущую способность, даже под своим весом.

Фундамент УШП

При добавлении под подошву плиты утеплителя, ребер жесткости под несущими стенам, контуров теплого пола в верхнюю часть получается шведская утепленная плита УШП. Основными достоинствами конструкции являются:

• отсутствие вспучивания благодаря сохранению геотермального тепла недр подо всем зданием
• снижение сметы отделочных работ ввиду готового пола по грунту
• минимальный бюджет эксплуатации из-за дополнительного обогрева теплым полом
• снижение бюджета строительства – за счет ребер жесткости средняя часть УШП имеет толщину 10 – 15 см вместо стандартных 40 см

Внимание: Экономически обоснован выбор УШП для бетонной, кирпичной 2 – 3 этажной коробки жилища. Либо для деревянных зданий на влажных грунтах с высоким УГВ.

Ребристые плиты

Ребрами жесткости в плитных фундаментах решаются задачи:

• снижение толщины центральной части конструкции
• дополнительная жесткость, стабильность геометрии
• обеспечение цокольной части (актуально для повышения ресурса стеновых материалов)

Поскольку земляная опалубка не обеспечивает доступ к поверхностям бетонных конструкций для их гидроизоляции, утепления, правильными технологиями ребристых плит являются:

• чашеобразная – отсыпка фундаментной подушки по периметру из щебня или песка, заливка плиты в опалубку после укладки арматурных сеток, бетонирование цокольной части (аналог МЗЛФ, что называемый ростверком)

• перевернутая чаша – технология УШП, в которой ребра создаются промежутками между плитами пенополистирола верхних слоев или бетонирование МЗЛФ под несущими стенами, засыпка внутреннего пространства песком, заливка плиты поверх всей конструкции

Таким образом, цокольная часть фундамента увеличивается до 40 – 60 см, что позволяет исключить намокание стен от дождя, отскакивающего от отмостки.

Внимание: Для ребристых плит рекомендуется утепление отмостки, кольцевой дренаж, технологический зазор между отмосткой и фундаментом.

Кессонная плита

В малозаглубленных плитных фундаментах подвальный этаж невозможен в принципе. Однако владельцам часто требуется винный погреб под одной комнатой или овощехранилище. Поэтому существует кессонная плита со встроенным погребом, отливающаяся за несколько этапов:

• вначале внутри котлована бетонируется плита погреба
• затем монтируется опалубка для заглубленной ленты, отливаются стены подземного помещения
• после чего бетонируется несущая плита на поверхности

Вариант очень сложен технически, однако пользуется повышенным спросом, так как резко повышает комфортность проживания.

Внимание: Все элементы кессонной плиты жестко связываются между собой арматурой, гидроизолируются. Стены погреба и подошва плиты дополнительно утепляются, чтобы исключить промерзание грунта полностью. Даже небольшие силы пучения могут разорвать конструкцию, кессон которой фактически служит якорем, не давая плите «плавать».

Ленточные

Популярные у индивидуальных застройщиков ленточные фундаменты обладают высокой несущей способностью, большой площадью опирания для стеновых материалов, средним бюджетом строительства. Для проектов с подвальными этажами больше подходят заглубленные ниже отметки промерзания ленты.

Во всех остальных случаях экономичным вариантом остается МЗЛФ или незаглубленный ленточный пояс. Дренаж, щебеночная либо песчаная фундаментная подушка, теплая отмостка и наружное утепление ленты является обязательным условием.

Глубокого заложения

Самым затратным вариантом ленточного фундамента является заглубление подошвы ниже промерзания. Поэтому его применяют лишь для зданий с цокольным этажом. Щиты достигают 1,5 – 2 м в высоту, требуется точный расчет, чтобы доски, фанера опалубки выдержали серьезные (в пределах 2 т/м²) горизонтальные нагрузки.

Поскольку максимальным эксплуатационным ресурсом обладают ленты, залитые в один прием, целесообразно заказать бетон у крупного производителя. Миксеры обходятся дешевле, зато бетононасосы позволяют укладывать смесь строго по технологии (слой 40 см по периметру, уплотнение, следующий слой).

Внимание: Бетон низкой марки через шланг бетононасоса не пойдет, что обеспечивает застройщику дополнительные гарантии качества.

Малозаглубленный

Вариант МЗЛФ используется в 75% случаев, поскольку этот фундамент наиболее популярен в малоэтажной застройке. На ленту малого заглубления можно ставить стены из любых материалов, увеличивать этажность до разрешенных 3 этажей.

Опалубка значительно легче, расход бетона, арматуры ниже. Траншеи, котлован на глубину 60 см можно изготовить своими силами. Не понадобится спецтехника, бетон можно приготовить на объекте.

Внимание: Популярная земляная опалубка является нарушением технологии МЗЛФ, так как повышает выдергивающие нагрузки, препятствует утеплению, гидроизоляции поверхностей ленты.

Свайные

Для сложного рельефа, геологических условий созданы свайные ростверки. Фундаменты являются универсальными, благодаря следующим характеристикам:

• проходят грунты с низким расчетным сопротивлением насквозь, опираются на несущий пласт
• не испытывают выдергивающих нагрузок от вспучивания почв
• не нуждаются в утеплении, дренажной системе
• не опрокидываются горизонтальными усилиями
• могут возводиться на болоте, склоне, в прибрежной зоне

При выборе винтовых свай фундамент коттеджа будет готов за 2 – 3 дня, не потребуется привлечение спецтехники, стены можно возводить на следующий день. Буронабивные сваи можно нагружать после 7 – 28 дней в зависимости от температуры.

Внимание: Диаметр скважин для буровых свай при самостоятельном изготовлении ограничен 40 – 50 см. Оснастка большего размера промышленностью не выпускается.

Буронабивные

Для изготовления буровых свай, которые ошибочно называются индивидуальными застройщиками буронабивными, необходимы скважины в земле. Из бурят ручным инструментом или мотобуром, наращивая штанги через 1 – 1,5 м.

Внимание: Свая должна опираться на несущий пласт, а не только опускаться ниже отметки промерзания. В противном случае несущая способность окажется недостаточной.

Бетон может укладываться непосредственно в скважину или опалубку внутри нее. Для наземной части сваи опалубка нужна в любом случае. Для нее обычно используются полиэтиленовые, асбоцементные, ПВХ трубы или свернутый в цилиндр рубероид.

Армируются сваи каркасами из горизонтальных хомутов и вертикальных стержней. Если планируются сборные ростверки, прутки утапливаются в бетон с учетом защитного слоя. При выборе монолитного ростверка стержни выпускаются наружу, позже связываются с каркасами балок.

Винтовые

Самостоятельной технологией фундамента являются винтовые сваи. Несмотря на заполнение внутренней полости бетоном после вкручивания, фундамент не относится к монолитным. Раствором защищают внутренние металлические поверхности от коррозии, на несущую способность это никак не влияет.

Сваи вкручиваются спецтехникой, электродрелью или вручную рычагами. Это единственный вариант строительства в прибрежной зоне, на крутых склонах, болотах. Опытный проектировщик способен опереть на СВС 3-х этажный кирпичный особняк, однако подобной квалификаций обладает небольшое инженеров.

Оголовки СВС используются либо для исправления дефектов свайного поля (отклонение свай от оси стен), либо для деревянных ростверков, которые удобнее крепить к пластинам. Металлические балки из швеллера, двутавра привариваются к обрезанным по единому горизонтальному уровню сваям. В монолитные ростверки вмуровываются пропущенные через отверстия в трубах куски арматуры.

Столбчатые

При ограниченном бюджете для легких деревянных построек столбы являются недорогим вариантом. Запрещена эксплуатация столбчатого фундамента без ростверка. Однако нижние венцы сруба или брус обвязки «каркасника» являются балками ростверка по умолчанию. Монолитные столбы актуальны на супесях, суглинках, прочих глинистых почвах. Технология имеет вид:

• отрывка шурфа для каждого столба или траншей под капитальными стенами
• укладка дренов, отсыпка подстилающего слоя 40 см (щебень, песок)
• гидроизоляция подошвы рулонными, пленочными материалами
• монтаж опалубки, вертикальных арматурных каркасов
• укладка смеси, виброуплотнение, уход за бетоном

Внимание: Деревянные, металлические балки ростверка связываются со столбами дюбелями. Если планируется монолитный ростверк, из стоек выпускают прутки, изгибают их под прямым углом, обвязывают проволочными скрутками к каркасам балок.

Ростверк

Конструкция ж/б ростверка аналогична ленточному фундаменту. Основными нюансами являются:

• добавляется нижняя палуба, надеваемая на столбы, сваи, поддерживаемая H-образными стойками
• боковые щиты устанавливаются на нижнюю палубу, поэтому она должна быть шире проектного размера та толщину этих щитов
• часть стержней свай связывается с нижним поясом каркаса ростверка, оставшиеся – в верхними прутками

Существуют висячие, наземные, подземные ростверки, однако в любом случае балки должны отстоять от земли на 10 – 20 см, чтобы их не оторвало вспучивающимся грунтом от свай, на которые силы пучения не действуют. Техническим решением для выполнения этого условия в подземных ростверках является установка по бокам балок щитовых материалов, не подверженных гниению, коррозии (асбоцемент, ЦСП). Они препятствуют осыпанию земли под ростверк, не дают заполниться щели.

Таким образом, застройщик может выбрать вид фундамента, оптимально сочетающего эксплуатационный ресурс, бюджет строительства в конкретных геологических, геофизических условиях. От качества изысканий, расчетов зависит прочность надежность подземных конструкций.