Фундаменты в глубокопромерзающих пучинистых грунтах

    При строительстве домов в глубокопромерзающих пучинистых грунтах для уменьшения морозного вспучивания целесообразно устраивать столбчатые фундаменты ниже уровня промерзания грунта, для чего можно использовать не только традиционные фундаментные элементы, но и асбестоцементные, бетонные и металлические трубы.

     Устройство сборного фундамента выполняют в следующей последовательности. На подготовленную песчаную подушку укладывают блок типа ФЛ, вертикально устанавливают асбестоцементную трубу и на уровне земли закрепляют ее, у основания под углом 45° выполняя бетонную забудку, фиксирующую положение трубы на фундаментном блоке. Поверхность бетонной забудки закрывают толью (рубероидом) и присыпают грунтом (песком). Вместо цельной трубы фундаментный столб может быть смонтирован из отдельных составляющих. После устройства бетонной забудки переходят к устройству следующего столбчатого фундамента, давая время для набора прочности бетона забудки.

     Закончив монтаж всех фундаментных блоков, возвращаются к первому столбчатому фундаменту и выполняют обратную засыпку грунтом с тщательным послойным уплотнением. При устройстве столбчатого фундамента из отдельных отрезков труб засыпку с трамбовкой выполняют параллельно с их установкой. Закрепив таким образом фундаментный столб, приступают к установке арматурных стержней или сердечника из металлической трубы. Чтобы предотвратить сдвиг арматуры во время бетонирования, в асбестоцементный столб предварительно заливают бетон на высоту 10-15 см и по центру в него погружают сердечник металлической трубы или отдельные арматурные стержни на расстоянии от стенки столба 25-35 мм, а лучше – пространственный арматурный каркас, выполненный из тех же арматурных стержней, связанных хомутом из арматурной проволоки диаметром 3-5 мм. Армированный фундаментный столб послойно (30-40 см) заполняют пластичной бетонной смесью М200 осадкой конуса (ОК) 6-8 см. Уплотняют бетон глубинным вибратором или штыкованием гладкой стержневой арматурой диаметром 20-25 мм класса А-1.

     При возведении сборно-монолитного столбчатого фундамента установку асбестоцементной трубы и металлического сердечника выполняют по свежеуложенной бетонной смеси опорной плиты, утапливая сердечник в тело плиты на 10-15 см. В остальном последовательность выполнения работ аналогична устройству сборного варианта фундамента.

Свайные фундаменты

     Свайные фундаменты предназначаются для передачи нагрузки на нижние, большей несущей способности слои грунта. Возможно применение свайных фундаментов и в плотных грунтах в целях уменьшения объема земляных работ, расхода бетона, снижения трудоемкости и стоимости строительства. Такие фундаменты позволяют уменьшить осадки, что особенно важно для сохранения в целости конструкций дома.

     Наибольшее распространение в последние годы получили железобетонные сваи квадратного и круглого сечений, сплошные или пустотелые. Передача нагрузки от сооружения на грунт возможна двумя способами. Так называемые сваи-стойки проходят через слабые грунты, упираются в прочные слои и передают нагрузку на них. Если глубина залегания прочных слоев превышает разумные пределы, применяются «висячие» сваи. В этом случае нагрузка передается основанию за счет сил трения между боковой поверхностью свай и упрочненным при их забивании слоем грунта. По способу изготовления и помещения в грунт различают забивные и набивные сваи. Забивные сваи изготавливают заранее и погружают в грунт за счет механического нагружения – с помощью молота, вибрации или вдавливания. Набивные сваи устраивают из бетона или железобетона путем заполнения скважины в грунте.

     Сваи располагают под стенами домов аналогично столбам столбчатого фундамента с заделкой их верхней части в монолитный ростверк-цоколь или закреплением головок свай с элементами сборного ростверка.

     В сыпучих грунтах можно использовать отрезки асбестоцементной или металлической трубы подходящего диаметра, которую устанавливают в устье скважины, постепенно удаляя из ее полости грунт. Затем полость заполняют бетоном.

     Равномерное распределение нагрузки между сваями фундамента осуществляется ростверком, конструкция которого выполняется по верху свай под несущими элементами здания. Ростверк по сваям выполняется, как правило, из сборных железобетонных элементов (балок), высотой не менее 300 мм. Его ширина при однорядном расположении свай принимается равной ширине цоколя, а при отсутствии цоколя – толщине стен первого этажа, но не менее 400 мм. Расстояние между осями свай в ряду должно быть не менее 3d (где d – диаметр сваи).

     Пересечение (разрезание) ростверка санитарно-техническими и другими трубопроводами не допускается. Отклонение центров свай после погружения или бетонирования не должно быть более 5 см. Расстояние между подошвой ростверка и поверхностью планировки должно составлять не менее 10-15 см.

     При монтаже сборных элементов ростверка особое внимание следует уделить их закреплению на оголовке свай. Для этого в процессе заполнения полости набивной сваи бетонной смесью М200 вертикально бетонируют Т-образный арматурный стержень и на оголовок сваи горизонтально укладывают другой арматурный стержень длиной, равной ширине сваи с приваренными с обеих сторон пластинками-ограничителями и высотой, достаточной для захвата сваи и монтируемого элемента ростверка. Затем монтажный стык бетонируют, а коротыши вертикального стержня приваривают к монтажным петлям ростверка, используя арматурные стержни. В случае замены сборной балки ростверка на сборные железобетонные несущие перемычки их необходимо закрепить между собой сваркой с использованием арматурных стержней или связать проволочной скруткой.

     После устройства ростверка все стыки и швы заполняют мелкозернистым бетоном или цементным раствором. Перед возведением стен дома проверяют отметки верхних плоскостей ростверка и при необходимости выравнивают цементным раствором под один монтажный горизонт (горизонтального уровня с одинаковыми отметками). В отсутствие нивелира можно воспользоваться водяным уровнем. Окончательную проверку прямоугольных форм плана и размеров ростверка выполняют, измеряя его диагонали и стороны.

     Сплошные плитные фундаменты являются разновидностью мелкозаглубленных фундаментов, глубина заложения которых составляет 40-50 см. В отличие от мелкозаглубленных ленточных и столбчатых фундаментов, они имеют жесткое пространственное армирование по всей несущей плоскости, позволяющее без внутренней деформации воспринимать знакопеременные нагрузки, возникающие при неравномерном перемещении грунта.

     Фундаменты, которые вместе с грунтом имеют сезонные перемещения, называются плавающими. Их конструкция представляет собой сплошную или решетчатую плиту, выполненную из монолитного железобетона, сборных перекрестных железобетонных балок или сборных плит с монолитным покрытием. Устройство плитного фундамента связано с расходом бетона, арматуры и может быть целесообразно при сооружении небольших построек, когда не требуется устройство высокого цоколя и сама плита используется в качестве пола. Для других домов чаще устраивают фундаменты в виде ребристых плит или армированных перекрестных лент.

     Большая площадь опоры плит позволяет снизить давление на грунт до 10 кПа (0,1 кгс/см²), а перекрестные ребра жесткости создают конструкцию, достаточно устойчивую к знакопеременным нагрузкам, возникающим при замораживании, оттаивании и просадке грунта. Для их устройства применяют высокопрочный бетон (не ниже класса В12,5) и арматурные стержни диаметром не менее 12-16 мм. Относительно большой расход бетона и арматурной стали оправдан, если все другие технические решения в этих условиях не могут гарантировать надежность фундаментов. В зданиях, где полы расположены невысоко над планировочной отметкой земли, такие фундаменты могут стать даже более экономичными, чем столбчатые: не надо устраивать цокольное перекрытие и ростверк.

     Сплошная незаглубленная плита в составе системы «плита – надфундаментное строение» обеспечивает восприятие внешних силовых воздействий и возможных деформаций грунтового основания, на борьбу с которыми обычно в условиях слабых, песчаных и пучинистых грунтов затрачиваются значительные ресурсы.

     Чтобы уберечь такие фундаменты от промерзания, их утепляют. Теплоизоляцию размещают вокруг дома. Таким образом, становится возможным выполнять фундаменты глубиной заложения 40-50 см даже в условиях очень сурового климата.

     Морозоустойчивые фундаменты выполняются в виде монолитной железобетонной плиты толщиной 25-20 см с утолщенными краями – контурными ребрами, для защиты от мороза используют пенопропиленовую изоляцию. Тепло, уходящее из дома в грунт через фундаментную плиту, и геотермальное тепло заставляют линию промерзания подниматься вверх по периметру фундамента.

     Одна из проблем, с которой сталкиваются при строительстве домов с использованием морозостойких фундаментов, состоит в том, что полипропилен под действием ультрафиолетового облучения разлагается и имеет недостаточную ударную стойкость.

     Бороться с этим помогает хлорвиниловый пластик в виде рулона шириной 610 мм и длиной 15 м. Верхний наружный край фундамента покрывают такой пленкой, начиная с внутреннего края плиты. Пластик легко приклеивается к краю бетона и полипропиленовому пенопласту с помощью мастики, совместимой с пенопластом. Гибкий хлорвиниловый пластик приклеивается на месте.

     Сплошные плитные фундаменты устраивают также заглубленными в виде монолитной плиты под всем зданием. Подобные конструкции обеспечивают равномерное распределение нагрузки на основание и, как следствие, равномерную осадку здания и хорошо защищают подвальные помещения от подпора грунтовых вод. На слабых или неоднородных грунтах при необходимости передачи на них значительных нагрузок возводят сплошные фундаменты. Такие конструкции хорошо зарекомендовали себя и при малоэтажном строительстве, особенно при устройстве подвальных или полуподвальных помещений под зданием.