Возведение фундамента под любое строение является, пожалуй, самой ответственной задачей в процессе строительства. Ошибки, допущенные в этот период, могут привести к непредсказуемым последствиям, вплоть до разрушения несущих конструкций. Ведь фундамент предназначен для принятия нагрузок от конструктивных элементов дома с последующей передачей их на грунт. Поэтому, строительству фундаментов предшествует изучение грунтов, глубины залегания грунтовых вод и только после этого делают математический расчет нагрузок и выбор конструкции основной опоры дома. И от того, насколько правильно будет выполнена эта работа, зависит долговечность дома и безопасность проживания в нем. Если предполагается строительство небольшого дачного или садового домика, то все необходимые расчеты и обследования можно выполнить самостоятельно, однако сооружение двух-, а тем более трехэтажного дома, предполагает строгий инженерный расчет, который могут выполнить только специалисты. Конечно, услуги проектировщиков обходятся недешево и существенно увеличивают стоимость строительства. Но здесь следует учитывать, что проектировщики несут ответственность за свою работу, поэтому услуги оценивают адекватно.

Вес деревянного дома значительно меньше по сравнению с конструкциями из камня и кирпича. Поэтому требования к несущей способности фундаментов для такого дома несколько занижены. Выбор конструкции и тип фундамента должен быть обоснован как с технической, так и с экономической точки зрения в зависимости от конструктивной системы здания, величины передаваемой нагрузки и несущей способности грунта. Издревле деревянные дома сооружали непосредственно на грунтах, без искусственного укрепления оснований. Под углы дома закладывали большие камни или устанавливали деревянные столбы - стулья. Подобную конструкцию фундаментов и до настоящего времени часто применяют при сооружении небольших одноэтажных дачных домов. Однако сооружение больших мансардных, двух- или трехэтажных домов требует фундаментов, несущая способность которых должна соответствовать прилагаемым нагрузкам. Недооценка роли возможных нагрузок может привести к просадкам стен в процессе эксплуатации дома, а их чрезмерная переоценка приводит к удорожанию строительных работ. Многие индивидуальные застройщики имеют весьма туманное представление о методиках расчета фундамента и в процессе строительства чаще всего ориентируются на опыт соседей или советы "бывалых" строителей. Как правило, такой подход приводит к плачевным результатам.

 

Виды фундаментов

 

По конструкции фундаменты бывают столбчатыми, ленточными (монолитными или сборными), плитными и свайными.

 

Столбчатые фундаменты подходят для домов облегченной конструкции без подвалов. Преимущество столбчатых фундаментов перед другими заложено в их экономичности. Особенно часто столбчатые фундаменты сооружают при строительстве деревянных домов. В конструкции деревянного дома на столбы устанавливают несущие брусья или балки. Конструктивно столбчатые фундаменты могут быть каменными или деревянными. Деревянные фундаменты (рис. 1) сооружают в виде стульев из обрезков комлевой части сосновых или дубовых бревен диаметром 18-25 см. Для этого в отрытые котлованы строго вертикально устанавливают стулья, обращая их комлями вниз.

Чтобы увеличить несущую опорную площадь столба и придать ему устойчивость, нижние концы стульев опирают на плоский камень, бетонную плиту или на деревянную крестовину с подкосами. Когда в качестве подушки для деревянных стульев применяют монолитный бетон, то установку столбов лучше делать на свежий раствор. При погружении деревянного столба на 10-12 см в бетон, происходит жесткая фиксация, и устойчивость фундамента повышается. Деревянную крестовину изготавливают из двух пластин длиной до 70 см, соединенных между собой крест-накрест. В верхнем бруске крестовины делают гнездо, а в нижнем конце стула - шип, что повышает устойчивость соединения. Расстояние между стульями определяют расчетным путем, но в любом случае оно не должно быть более 2 - 3 м. Количество столбчатых фундаментов под дом зависит от его площади и веса строительных конструкций здания. При этом ориентируются на несущую способность не фундаментов, а грунта, на который они опираются. К примеру, если диаметр столбчатого фундамента равен 250 мм, то опирается он на грунт площадью 490 мм. При несущей способности грунта 2 кг/см2 каждый фундамент сможет нести около тонны веса конструкций здания. Зная приблизительный расход материалов на строительство дома, легко можно подсчитать количество столбчатых фундаментов, необходимых для здания. В обязательном порядке стулья устанавливают по всем углам здания, а также на пересечениях стен. Устанавливают стулья в отрытый котлован с последующей песчаной засыпкой, с послойным трамбованием.

Недостатком столбчатого фундамента из дерева является его недолговечность, так как контакт древесины с грунтом приводит к быстрому разрушению. Для того чтобы снизить вероятность возникновения гнилостных процессов, древесину стульев обугливают со всех сторон на медленном огне, пропитывают дегтем, отработанными маслами и т.д.

 

Каменные столбы (рис. 2) лишены этого недостатка и обладают большей долговечностью. Их выкладывают методом бутовой кладки с обязательной перевязкой швов. Для каменных столбов годится гранитный или бутовый камень, кирпич-железняк. Обычный красный кирпич, а тем более силикатный кирпич, для этой цели не годится, так как он подвержен воздействию влаги и может разрушиться. Если все же приходится сооружать фундамент из обычного красного кирпича, то его нужно тщательно изолировать.

 

Сборные столбчатые фундаменты (рис. 3) удобны для установки на сырых и заболоченных участках, где применение деревянных или каменных конструкций вообще невозможно. Такие фундаменты готовят непосредственно на строительной площадке заранее в виде столбов с жестко прибетоненной опорной плитой. Несущие столбы выполняют из железобетона, асбоцементных труб с внутренним армированием и заполнением бетоном или из металлических труб, защищенных изнутри цементным раствором, а снаружи - битумной мастикой. В качестве арматуры используют металлические стержни или проволоку, старые водопроводные трубы и т.д. Бетон для сборных столбчатых фундаментов лучше приготовить на цементе марки 300 - 400, а в качестве заполнителя использовать чистый крупный песок и гравийный щебень. Такие бетонные фундаменты можно изготавливать и по месту, используя вместо опалубки стенки пробуренных скважин. К услугам застройщиков предоставляются новые технологии для малоэтажного строительства.

Примером может служить технология ТИСЭ, разработанная коллективом конструкторов под руководством Р.Н. Яковлева, позволяющая снизить себестоимость индивидуального строительства, достигая высокого качества и уровня комфорта. Столбчатый фундамент, изготовленный по технологии ТИСЭ, показан на рис. 4. Для бурения скважины под фундамент технология ТИСЭ предусматривает специальный бур (рис. 5). 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. Бур весит всего 7,5 кг, поэтому обращаться с ним легко и просто.

 

Уникальность технологии ТИСЭ при возведении столбчатых фундаментов состоит в возможности изготовления опорной пяты в конструкции буронабивного фундамента. Эта особенность очень важна при строительстве на пучинистых грунтах, когда грунт, замерзая, поднимает фундамент, а вместе с ним и конструктивные элементы дома. Заглубленная ниже точки промерзания грунта опорная пята, надежно удерживает фундамент, не позволяя ему подниматься. Увеличение площади опоры фундамента в самой нижней его точке повышает несущую способность всей конструкции. Это качество особенно важно при строительстве на грунтах с невысокой несущей способностью.

 

Монолитные столбчатые фундаменты лучше изготавливать в маловлажных грунтах, когда в пробуренных скважинах отсутствует вода. 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 цементным молоком. После этого скважины армируют арматурными стержнями, сварив их в каркас. При установке каркаса следует принять меры, не допускающие 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 толевую рубашку, совместив ее верхнюю кромку с указателем уровня нижней части ростверка. Такая толевая рубашка изолирует фундамент от грунта, снижая силы действия грунта при его пучении.

 

Столбчатые фундаменты не годятся для домов с подвалом или цокольным этажом, не применяют их и на участках с существенными перепадами высот, поскольку большие боковые нагрузки могут их опрокинуть.

Ленточные фундаменты (рис. 6) в индивидуальном строительстве применяют очень часто. Они могут быть монолитными или сборными. Ширина ленточного фундамента зависит от величины передаваемой нагрузки и свойств грунта основания. При сооружении подвала или цокольного этажа ленточный фундамент служит стенами этих помещений.

Для зданий с подвалом сборный ленточный фундамент менее целесообразен, так как большое количество горизонтальных и вертикальных швов снижает водонепроницаемость, а устройство эффективной гидроизоляции потребует значительных затрат. Сборные ленточные фундаменты устраивают из железобетонных фундаментных блоков. Недостатком такой технологии является и такой факт, что значительный вес фундаментных блоков, не позволяющий выполнять работу без грузоподъемной техники.

Выпускают блоки толщиной 600, 400 и 300 мм соответственно под ширину ограждающих конструкций. Первый ряд блоков устанавливают на бетонную подготовку толщиной 10 см. На него укладывают слой цементного раствора, на который устанавливают последующий ряд. Вертикальные швы между блоками заливают раствором, заполняя пространство, специально предусмотренное конструкцией. Блоки монтируют с перевязкой, то есть, вертикальные швы последующего ряда не должны находиться над швами нижележащего ряда. Перевязку соблюдают и в местах примыкания наружных и внутренних стен. Если несущая способность грунта недостаточна, фундаментные блоки устанавливают на фундаментные плиты шириной 800, 1200, 1600, 2000, 2400, 2800 мм.

 

Кладку бутовых ленточных фундаментов для жилых зданий до двух этажей ведут под залив враспор со стенками траншеи. Для этого первый ряд крупных плоских бутовых камней толщиной 25 - 30 см укладывают насухо непосредственно на предварительно утрамбованный грунт с заполнением пустот мелкими камнями и щебнем. Слой камней уплотняют трамбовкой или кувалдой и заливают жидким раствором все щели.

Фундамент из бута в зданиях с цоколем возводят обычно до уровня низа конструкций пола первого этажа, а в зданиях с полами по грунту, то есть без цоколя, выводят на высоту 10 - 15 см выше уровня земли. Ширина бутовых фундаментов в любом случае должна на 10 - 15 см превышать ширину стен, а при слабых грунтах и более этого. Наименьшая ширина подошвы бутовых фундаментов из рваного бута должна быть 60 см.

 

Монолитные ленточные фундаменты сооружают по подстилающему слою из щебня, втрамбованного в грунт.

Сверху слой щебня заливают цементным раствором, чтобы предотвратить вытекание цементного молока из опалубки. После этого устанавливают опалубку из дощатых щитов: два щита размером на всю высоту фундамента устанавливают в траншею вертикально. Расстояние между щитами должно соответствовать ширине будущего фундамента. При разработке траншеи вручную опалубкой в подземной части фундамента может служить сам грунт. Щиты опалубки раскрепляют кольями, чтобы они не разошлись при укладке бетона. По верху щиты соединяют между собой планками. Для предотвращения вытекания жидкого бетона сквозь щели опалубки, а также для лучшего отделения опалубки от бетона к внутренней стороне щитов крепят рубероид или полиэтилен.

Фундаменты нужно сооружать, по возможности, в самые короткие сроки после отрывки траншеи. Пазухи между стенами фундаментов и котлованов следует сразу засыпать грунтом. Перед закладкой фундаментов дно котлована должно быть зачищено. Нельзя допускать попадания в котлован дождевых и талых вод. При поверхностном разжижении грунта дождевой водой ее необходимо удалить, а грунт уплотнить, втрамбовывая щебень, крупный песок или шлак.

Сама технология возведения монолитных фундаментов позволяет создать надежную гидроизоляцию. Помимо этого, водонепроницаемость бетона можно повысить с помощью специальных добавок, выпускаемых современной промышленностью.

Для деревянных домов с подвалом (бревенчатых, брусовых или каркасно-панельных) используют фундаментные панели, толщина которых составляет всего 260 мм. Бетон, из которого изготавливаются эти конструкции, содержит специальные добавки, повышающие надежность гидроизоляции. Технологией производства таких панелей предусматривается закладка утеплителя в ячейки, образованные ребрами жесткости, поэтому дополнительной теплоизоляции стены подвала не требуют. В фундаментных панелях устраиваются оконные и дверные проемы, а также технологические отверстия для ввода коммуникаций и крепления обвязочного бруса перекрытия подвала. Такие панели изготавливают под заказ для любой конфигурации дома.

Плитные фундаменты, состоящие из сплошной монолитной плиты, сооружают при высоком уровне грунтовых вод (особенно напорном), а также при неравномерно сжимаемом, слабом грунте. Железобетонную плиту изготавливают по месту, предварительно убрав плодородный слой почвы. Плиту усиливают арматурным каркасом, в качестве которого можно использовать металлические стержни, проволоку диаметром 3-6 мм, трубы и металлический лом.

 

Свайные фундаменты целесообразно возводить при неравномерно деформируемых, слабых основаниях (рис.7). Различают сваи-стойки и висячие сваи. Требуемую длину определяют специальным расчетом, но обычно для малоэтажного строительства она не превышает 4-6 м. Сваи-стойки прорезают верхние слабые слои и передают нагрузку на более прочные материковые слои грунта. Висячие сваи передают нагрузку в основном за счет сил трения между ними и уплотненным грунтом. Сверху сваи объединяют монолитными балками, так называемыми ростверками. Разновидностью свайных фундаментов являются винтовые сваи, которые ввинчивают в грунт наподобие шурупов.

Недостатком свайных фундаментов является необходимость применения специального сваебойного оборудования.

 

Чтобы предотвратить просачивание влаги из земли в стены и для защиты их от сырости, необходимо выводить фундаменты выше уровня земли. Эту часть фундамента называют цоколем. Между цоколем и стеной обязательно устраивают гидроизоляцию. Для достижения архитектурной выразительности цоколь, как правило, устраивают выступающим по отношению к стене. Этого несложно добиться, поскольку фундамент обычно на 10 - 15 см шире несущих стен. На внутренний выступ фундамента удобно укладывать концы лаг при устройстве полов по лагам (рис. 8).