Детально о мелкозаглубленном ленточном фундаменте на пучинистых грунтах

Выполнение работ

Технологический процесс строительства следующий: выполняется разметка, роется траншея, устраивается подушка, укладывается труба дренажа (если есть в этом необходимость), делается отмостка с утеплением и гидроизоляция, устанавливается армирующий каркас, заливается бетонный раствор или устанавливаются блоки, выполняется утепление. Ничего сложного здесь нет, и мелкозаглубленный фундамент на пучинистом грунте вы вполне сможете устроить своими руками. Чтобы процесс строительных работ не вызывал сложностей, приведем некоторые рекомендации по проектированию и расчету малозаглубленных фундаментов на пучинистых грунтах.

Подготовительные работы и расчет

Массу его определяют, исходя из геометрических параметров фундаментной основы и плотности раствора. Чтобы найти объем основы, беру длину фундамента, равную периметру здания и длине внутренних стен несущего типа, умножают на ширину и высоту ленту, предварительно переведя значения в метры.

Плотность бетонного раствора зависит от его марки. Из его объема отнимаем потребность в арматуре (объем металла), и у нас получится необходимое количество бетонной смеси. Умножив это значение на показатель плотности бетона, получим его массу.

Переходим к подготовительным работам, для чего размеры фундаментной основы переносятся на участок местности, запланированный под строительство. Контуры размечаются шнуром, натянутым по колышкам.

Следующий этап строительства мелкозаглубленного ленточного фундамента на пучинистых грунтах своими руками – подготовка площадки под застройку. Ее необходимо очистить от мусора, снять верхний слой плодородной земли.

Траншею копают необходимой глубины. Как правило, эта величина составляет о пятидесяти до семидесяти сантиметров, двадцать из которых отводится под устройство песчаной подушки. После этого боковые стены фундаментной траншеи выстилаются материалом для гидроизоляции. Для этого используют толь или специальную пленку.

Слоями насыпается на дно траншеи песок и тщательно трамбуется, пока высота подушки не достигнет двух десятков сантиметров.

Построение опалубки

Лучше всего для этого использовать обрезные доски. Их прочно скрепляют, чтобы опалубочные щиты под давлением бетонной смеси не развалились.

Щиты выставляются вдоль фундаментной траншеи с двух сторон, подпираются брусами. Для придания дополнительной прочности их соединяют перемычками. Высота щитов должна соответствовать значению цокольной части, остающейся над поверхностью земли.

Армирование

Для того, чтобы придать бетонной смеси нужную прочность, в ее основу закладывают арматурный каркас. Для плетения сетки используют стальные прутья сечением 1.2 – 2 см, которые связываются простой проволокой.

Для каждого ряда используют от четырех до шести прутьев. Работа вполне выполнима своими руками, так как сетка вяжется легко. Фундаментная основа с таким каркасом прослужит значительно дольше, так как данный вариант меньше подвергается воздействию температурных перепадов.

Устанавливая в траншее арматурную решетку, рекомендуется использовать пластиковую трубу, из которой нарезаются подставки

Такая мера предосторожности необходима, чтобы острые края металла преждевременно не повредили гидроизоляционный слой

Готовая сетка укладывается аккуратно, конструкция должна получиться единым целым, чтобы образовалась монолитная жесткость

Армированию уделяется особое внимание, так как каркас своей сутью представляет фундаментный скелет

Гидроизоляция

Перед установкой арматурного каркаса устраивается гидроизоляционный слой. Для этого по песчаной подушке раскладывается простой полиэтилен, старый рубероид либо иные битумно-полимерные материалы.

Материал для гидроизоляции укладывается таким образом, чтобы его края выступали за щиты опалубочной конструкции.

Бетонирование

Заключительный этап строительства фундаментной основы – заливка в подготовленную траншею бетонного раствора. Его готовят непосредственно перед началом бетонирования. Для этого потребуются:

• чистый песок;
• цементный материал;
• вода;
• щебенка.

Во время заливания смеси необходимо выполнять вибрирование, используя специальное оснащение или простую палку. Основная цель – удалить пузырьки воздуха, образующие пустотные участки. Такая работа придаст вашему фундаменту дополнительную прочность.

Смесь тщательно трамбуется и выравнивается, чтобы на поверхность фундамента легко выполнялась кладка строительных материалов.

Разновидности оснований для подвижной почвы

В процессе осуществления строительных работ на подвижных типах почвы могут быть использованы далеко не все разновидности фундаментов. Наилучшим вариантом в такой ситуации является мелкозаглубленный фундамент для дома. Он способен эффективно противостоять процессам пучения почвы, которые преобладают в холодное время года. Если смотреть на выбор фундаментных оснований мелкого заложения для подвижных типов грунта, то наибольшую популярность завоевал ленточный фундамент. Он обладает целым рядом преимуществ, среди которых основными являются следующие:

• ЛФ-основание способно обеспечить требуемую долговечность и надёжность конструкции;
• Возведение такого фундамента характеризуется лёгкостью и простотой;
• Относительно невысокая стоимость строительства.

Отметим также и другие разновидности фундаментов, которые могут использоваться на подвижном грунте. Сюда можно отнести свайное основание, но в настоящее время оно не пользуется особой популярностью. Объясняется это тем, что с целью его возведения может потребоваться применение специализированной техники, что влечёт за собой удорожание строительства в целом. Данный вариант может использоваться в тех случаях, когда уровень промерзания почвы находится на глубине не менее 1,5 метра.

В процессе производства опорно-свайных конструкций применяют различные материалы, противостоящие пучинистым процессам. Сюда можно отнести бетон, железобетонные элементы, а также древесину. Необходимо также в обязательном порядке обустроить надёжную дренажную систему.

Также используется и мелкозаглубленный столбчатый фундамент. Его применение актуально в тех случаях, когда опоры могут быть установлены ниже уровня промерзания почвы. Благодаря этому несколько снижаются финансовые затраты на обустройство фундамента. В то же время, отличная надёжность всё же имеет место.

Фундаментное основание столбчатого типа применяется при условии наличия суглинка, грунта с ближайшим залеганием подземных вод, а также в заболоченных участках. С целью обустройства основания такого типа на подвижных почвах чаще всего используются железобетонные опорные столбы и стальные трубы с песчано-цементным защищающим составом. Кроме того, могут использоваться также и трубы, выполненные из асбоцемента, их наполняют бетонным раствором.

Расчет показателя гибкости конструкций здания

1. Показатель гибкости
конструкций здания l определяется по формуле

,(1)

гдеEJ – приведенная жесткость на
изгиб поперечного сечения конструкций здания в системе фундамент-цоколь-пояс
усиления – стена, тс.м2, определяемая по формуле (4);

С – коэффициент жесткости
основания при пучении грунта для оснований ленточных фундаментов;

L –
длина стены здания (отсека), м;

,(2)

для оснований
столбчатых фундаментов

,(3)

Здесь p_r, h_fi, b₁ – те же обозначения, что в пп. – ;

A_f – площадь подошвы столбчатого фундамента, м2;

n_i – число столбчатых фундаментов в пределах длины стены здания (отсека).

2. Приведенная жесткость на
изгиб поперечного сечения конструкций здания в системе фундамент-цоколь-пояс
усиления-стена, тс/м2, определяется по формуле

[EJ] = [EJ]_f + [EJ]z + [EJ]p + [EJ]s,(4)

где EJ_f,
EJ_z, EJ_p,
EJ_s – соответственно жесткость
на изгиб фундамента, цоколя, пояса усиления, стены здания.

3. Жесткость на изгиб, тс/м2,
фундамента, цоколя и пояса уси­ления определяется по формулам

_f= g_fE_f(J_f+ Ay_c2);(5)

_z = g_zE_z(J_z+ A_zy_z2);(6)

_p = g_pE_p(J_p + A_py_p2);(7)

где E_f, E_z, E_p – соответственно модули деформации тс/м2,
материала фундамента, цоколя и пояса;

J_f, J_z, J_p– соответственно моменты
инерции, м4, поперечного сечения фундамента, цоколя и пояса усиления
относительно собственной главной центральной оси;

A, A_z, A_p– площади поперечного
сечения, м2, фундамента, цоколя и пояса усиления;

y, y_z, y_p – соответственно расстояния, м, от главной
центральной оси поперечного сечения фундамента, цоколя и пояса усиления до
условной центральной оси сечения всей системы;

g_f, g_z, g_p
– соответственно коэффициенты условий работы фундамента, цоколя и пояса
усиления, принимаемые равными 0,25.

Жесткость на изгиб
фундамента, состоящего из блоков, не связанных между собой, принимается равной
нулю. Если цоколь является продолжением фундамента или обеспечена их совместная
работа, цоколь и фундамент следует рассматривать как единый конструктивный
элемент. При отсутствии поясов усиления EJ_p
= 0. При наличии нескольких поясов усиления жесткость на изгиб каждого из них
определяется по формуле (7).

4. Жесткость на изгиб, тс/м2,
стен из кирпича, блоков, моно­литного бетона (железобетона) определяется по
формуле

_s = g_sE_s(J_s
+ A_sy_s2),(8)

где E_s – модуль деформации
материала стены, тс/м2;

g_s
– коэффициент условий работы стены, принимаемый равным: 0,15 – для стен из
кирпича, 0,2 – для стен из блоков, 0,25 – для стен из монолитного бетона;

J_s– момент инерции поперечного
сечения стены, м4, определяется по формуле (9);

А_s
– площадь поперечного сечения стены, м2;

у_s–
расстояние, м, от главной центральной оси поперечного сечения стены до условной
нейтральной оси сечения всей системы.

Момент инерции поперечного сечения стены
определяется по формуле

,(9)

где J₁ и J₂ – соответственно момент инерции сечения стены
по проемам и по простенкам, м4.

Площадь поперечного сечения
стены определяется по формуле

,(10)

где b_s – толщина стены, м.

Расстояние от центра тяжести
приведенного поперечного сечения стены до ее нижней грани определяется по
формуле

,(11)

5. Состояние от главной
центральной оси поперечного сечения фундамента до условной нейтральной оси
системы фундамент-цоколь-пояс усиления – стена определяется по формуле

,(12)

где E_i, A_i– соответственно модуль деформации и площадь
поперечного сечения i-го конструктивного элемента
(цоколя, стены, пояса);

j_i – коэффициент условий работы i-го конструктивного
элемента;

y_i – расстояние от главной центральной оси поперечного сечения i-го
конструктивного элемента до главной центральной оси поперечного сечения
фундамента.

6. Жесткость на изгиб, тс.м2,
стен из панелей определяется по формуле

,(13)

где E_j, A_j– соответственно модуль деформации, тс/м2, и площадь поперечного
сечения, м2, j-той связи;

m –
число связей между панелями;

d_i– расстояние от j-той связи до главной
центральной оси поперечного сечения фундамента, м;

y – расстояние от главной
центральной оси поперечного сечения фундамента до условной нейтральной оси
системы фундамент-стена здания, определяемое по формуле

,(14)

в которой n –
число конструктивных элементов в системе фундамент-стена.

Армирование ленточного фундамента в сейсмических районах. Узлы армирования углов фундамента

Теперь перейдем к конкретным узлам с разбором «полетов».

Вот неправильные варианты, которые очень любят халтурщики всех мастей и неграмотные строители:

Вот как раз справа на рисунке Б так называемая «сетка» халтурщика, а слева на рисунке А почти правильная схема малограмотного строителя.

Вот как правильное армирование согласно правилам СНиП превратилось в неправильное. В своей популярной книге В. Сажин «Не зарывайте фундамент вглубь» привел схему армирования, но сварными сетками с усилением арматурой стыка. А народу через череду трансформаций сначала убрал усиление, потом сетку и начал вязать обычную «сетку». Так и получились неправильные узлы в углах и в Т-образных пересечениях стен.

А вот правильная схема армирования угла ленточного фундамента с Г-образными элементами

Обратите внимание, что внутренний стержень заходит в глубь каркаса и привязывается с внутренней стороны наружного стержня. Так же обратите внимание на перехлест стержней в 50 диаметров

Вот как раз такая схема заставляет фундамент работать как единое целое, распределяя нагрузку вглубь бетона.

Я в серьезных чертежах встречал меньший нахлест, но там использовались такие вставки для сварки балок балкона. В принципе, можно использовать эту схему со сваркой, вот только будет очень тяжело подлезть к нижним стержням в неширокий армокаркас.

А вот еще одна неправильная схема армирования тупого угла. Ошибка та же самая, только изменился угол. Не смотрите, что это фундамент, когда будете лить монолитную лестницу, то там все абсолютно тоже! Именно так из плиты перекрытия выходят выпуска и заходят в лестничный марш. 

Вот еще один вариант, но тут без П-элементов, которые заменяются Г-образными элементами.

Гидроизоляция подвала

Если подвал находится ниже уровня грунта, то стены и полы в подвале нужно гидроизолировать. Гидроизоляция необходима также и в случае высокого гидростатического давления грунтовых вод. Подземные сооружения гидроизолируют для предотвращения попадания в них влаги. В качестве гидроизолирующего материала применяют битумную мастику (ГОСТ 2889), нетвердеющую герметизирующую мастику (ГОСТ 1479), битумно-резиновую мастику (ГОСТ 15836), изол (ГОСТ 10296), гидроизол (ГОСТ 7415), рубероид (ГОСТ 10923), полиэтиленовую плёнку (ГОСТ 10354), стеклорубероид (ГОСТ 15879).

Блочный фундамент

Внешние поверхности стен подвалов нужно оштукатурить. Толщина штукатурки должна быть не меньше 6 мм. Все неровности и углубления нужно заделать цементным раствором или гидроизоляционным материалом и зашлифовать в один уровень с бетоном.

Гидроизоляционный слой нужно наносить на гладкую или оштукатуренную поверхность стен подвалов, находящихся ниже уровня грунта.

Полы должны иметь влагоизоляционный слой под бетонной плитой. Если пол отделывается керамической плиткой, то гидроизоляционный слой укладывают сверху бетона.

Под бетонной плитой укладывается гидроизоляционный слой, состоящий из любого гидроизоляционного материала.

Соединение рулонных материалов нужно осуществлять внахлёст, а ширина перекрытия не должна быть меньше 10 см.

Если гидроизоляция накладывается поверх плиты, то она состоит из плёнки полиэтиленовой или двух слоёв битума с толщиной 0,05 мм. Гидроизоляционный слой накладывается только на оштукатуренную поверхность.

В случае гидростатического давления подземных вод по грунту нужно выполнять систему мембранной гидроизоляции. Она представляет собой два слоя битума толщиной 75 мм.

Как происходит закладка фундамента на большие глубины

Закладка фундамента на большие глубины, является делом трудоемким и подразумевает целый цикл производственных процессов. Рытье траншей предполагает многократный проход строительной техники, а бетонирование всегда означает большие трудозатраты и материальные расходы на сырье. Для производства земельных работ привлекается экскаваторы и бульдозеры с дополнительным навесным оборудованием. Ни одно бетонирование даже фундаментов на основе блоков, не обходится без грузоподъемной техники, такой как башенный или автокран. В условиях непрерывного цикла строительства требования к замесам и укладке бетона возрастают в несколько раз.

Рис.: Заглубленный фундамент

Закладка ленточного фундамента

Для закладки ленточного фундамента вовсе не нужно рыть целиком котлован, достаточно лишь ограничиться траншеями под фундаментные блоки. При этом качество фундамента никак не зависит от выбранного подхода. Основную нагрузку от здания берет на себя грунт, и чем плотнее он будет, тем лучше для строения в целом.

Рис.: Ленточный фундамент глубокого заложения

Практическим работам по закладке ленточного фундамента должен предшествовать этап проектирования основания. Расчет фундамента предполагает выявления требуемой глубины его заложения, которая определяется на основании глубины промерзания почвы, уровня грунтовых вод, геодезии строительной площадки и технических характеристик возводимого здания.

Работы по закладке ленточного фундамента на большую глубину выполняются в следующей последовательности:

Подготовка строительной площадки;

Место строительства очищается от поверхностной растительности, снимается плодородный слой почвы на глубину 10-20 см (одного штыка лопаты). При необходимости производится выравнивание участка.

Разметка;

Разметка будущего ленточного фундамента начинается с отметки несущей стены здания, затем отмечаются перпендикулярные стены и проверяется правильность прямых углов по методу Египетского треугольника. Фундаментная лента отмечается как по внешнему, так и по внутреннему контуру.Рис.: Схема проверки углов фундаментной разметки

Земляные работы;

Ручным либо механизированным методом выполняется рытье траншеи под фундамент. Поскольку глубина траншеи достаточно большая, рытье может сопровождаться осыпанием ее стенок.

Рис.: Схема укрепления стенок траншеи

Совет эксперта! Чтобы избежать осыпания грунта стенки траншеи укрепляются щитами из фанеры либо ДВП, которые устанавливаются с помощью горизонтальных распорок.

Отсыпка уплотняющей подушки;

Для создания уплотняющей подушки используется песок и мелкофракционный гравий либо щебень. Толщина слоев одинаковая, как правило, она составляет 10-15 сантиметров. Песок идет первым слоем, после засыпки он поливается водой и тщательно утрамбовывается.

Создание опалубки;

Опалубка под заливку бетоном выполняется из струганных досок толщиною 2-3 сантиметров. Доски соединяются посредством вертикальных планок и скрепляются гвоздями либо саморезами.

Важно! Высота опалубки должна быть больше глубины траншеи, поскольку фундаментная лента также будет формировать цоколь дома. Рис.: Схема опалубки для ленточного фундамента После монтажа опалубка изнутри застилается гидроизоляционным материалом, который нужен для предотвращения вытекания бетона в щели между досками. Рис.: Схема опалубки для ленточного фундамента После монтажа опалубка изнутри застилается гидроизоляционным материалом, который нужен для предотвращения вытекания бетона в щели между досками

Рис.: Схема опалубки для ленточного фундамента После монтажа опалубка изнутри застилается гидроизоляционным материалом, который нужен для предотвращения вытекания бетона в щели между досками.

Армирование;

Для армирования ленточного фундамента используется двухконтурный армокаркас, состоящий из вертикальных прутьев и горизонтальных перемычек.

Совет эксперта! Толщина стержней арматуры для вертикального контура должна составлять 12-14 мм, для вертикальных соединительных элементов может использоваться гладкая арматура диаметром 8-10 мм.

Рис.: Схема армокаркаса для ленточного фундамента

Соединяется армокаркас с помощью вязальной проволоки либо сварки. Более предпочтительным является первый вариант, поскольку при сварном соединении конструкция теряет эластичность и бетонная лента хуже сопротивляется изгибающим нагрузкам.

Бетонирование;

Заливка ленточного фундамента выполняется одномоментно либо послойно (при условии, что новая порция бетона будет выливаться до схватывания предыдущего слоя). Для заливки используется тяжелый бетон из цемента М300-М400.

Рис.: Бетонирование ленточного фундамента глубокого заложения

Обязательным является уплотнение бетона с помощью виброуплотнителей либо штыковки арматурными прутьями.

Совет эксперта! Если строительство ведется в теплое время года, созревающий бетон необходимо укрыть клеенкой и регулярно увлажнять, поскольку при пересыхании бетона поверхность фундаментной ленты может покрыться микротрещинами.

Какими методами предотвращают влияние пучения почвы?

Эффект пучения почвы вполне преодолим, для этого используются некоторые строительные приемы, которые сейчас будут перечислены:

• Основание бетонного фундамента выполняется расширенным, в форме трапеции. Помимо повышенной устойчивости, снижается влияние на такой фундамент касательных сил пучения.
• Стенки траншеи в случае использования заглубленного и мелкозаглубленного фундамента обкладываются гидроизоляционным материалом. Это изолирует фундаментные стенки от прилегающего грунта.
• Ширину фундамента увеличивают. За счет этого пучинистость почвы нивелируется.
• Снизу и сбоку фундамента производят замену пучинистого грунта. Выполняют песчаную или гравийную засыпку.
• Прокладка теплоизоляции по внешнему периметру строения. Под теплоизоляционным слоем почва не промерзает в зимний период, поэтому пучинистость грунта не проявляется.
• Фундамент заглубляют настолько, чтобы он не был подвержен влиянию замерзшего грунта. Однако это влечет за собой перерасход стройматериалов.

Столбчатый фундамент на пучинистых грунтах

Основание столбчатого типа предполагает закладку столбов на глубину, расположенную ниже уровня промерзания почвы. Для этого используются преимущественно железобетонные столбы. Также в виде опор могут применяться металлические и асбестоцементные трубы, заполненные внутри бетонным раствором. В нижней части опор обычно крепится якорный элемент в виде площадки. Это гарантирует дополнительную устойчивость и фиксацию опор в почве.

Столбы закапывают в землю, после чего устанавливается опалубка и происходит заливка бетонного фундамента, связывающего все опоры между собой бетонной лентой. Обязательно используется металлическая арматура, которая перевязывается стальной проволокой. Высота столбчатого фундамента может быть различной. Бетонная лента может идти поверх уровня почвы, либо быть заглубленной в нее.

Обустройство ленточного фундамента

Ленточный фундамент относится к числу наиболее популярных оснований, которые можно изготовить самостоятельно. Ленточный фундамент на пучинистый грунт имеет свои особенности. Он может быть мелкозаглубленным (речь о нем пойдет ниже) или заглубленным. Рассмотрим второй вариант. Обязательным условием является расположение бетонной заливки на глубине, превышающей уровень промерзания грунта для данной местности. Для различных климатических зон глубина залегания основания может меняться.

Выкапывается котлован, на дно которого засыпается слой щебня, а затем слой песка толщиной около 20 см. Это ограждает фундамент снизу. Для нейтрализации боковых воздействий со стороны грунта стенки котлована ограждаются слоем гидроизоляции. В котловане располагаются отрезки арматуры, связанные между собой, после чего производится заливка раствора бетона. Поверх уровня почвы заливка производится в подготовленную опалубку.

Свайный фундамент для пучинистого грунта

Для проблемных грунтов свайный фундамент является прекрасным вариантом. Причем, независимо от размеров и массы возводимого сооружения. Устройство фундамента на пучинистых грунтах свайного типа заключается в завинчивании винтовых металлических свай в землю, ниже уровня промерзания почвы. Такой фундамент используется на песчаных, рыхлых, пучинистых, торфяных и заболоченных почвах. Сваи можно завернуть достаточно глубоко, до достижения ими твердого грунта.

Дом на свайном фундаменте можно построить практически в любом месте, даже на склоне горы, не занимаясь земляными работами.

Одной из разновидностей свайного фундамента является так называемый буронабивной фундамент. Вместо металлических свай используется бетон. В определенных местах в почве бурятся отверстия, в которые заливается бетонный раствор. Предварительно все скважины армируются. Глубина заливки зависит от глубины промерзания почвы. Бетонные сваи должны быть ниже этого уровня, как минимум на 30 см. Поверх бетонных свай сооружается железобетонный ростверк, связывающий все сваи в единую конструкцию.

Какой фундамент строить на суглинке

Суглинистая почва – смесь глины и песка, в которой превалирует глина. Процентное соотношение компонентов может быть разное, отсюда и различные свойства суглинка. Например, чем больше в нем песка, тем больше коэффициент пористости и меньше расчетное сопротивление грунта. В сухом состоянии суглинки обычно рассыпчатые – данное свойство обеспечивает песчаный наполнитель. А вот во влажном они становятся вязкими – заслуга глины. Из-за наличия значительной части последней, увлажненные суглинки при отрицательных температурах промерзают, увеличиваясь в объеме. Поэтому к фундаментам на пучинистых грунтах (глина, супесь, суглинки) предъявляются особые требования. Исходя из конкретных условий строительства, индивидуальные застройщики делают ставку на следующие типы фундаментов:

• армированная плита. В этом случае речь идет, как правило, о плавающем фундаменте, заложенным выше ГПГ;
• сваи. Заглубленные ниже ГПГ, они обеспечивают неплохую устойчивость постройки, однако их применение должно быть обосновано эксплуатационными и экономическими факторами;
• ленточный фундамент. На пучинистых грунтах жесткая армированная лента возводится либо выше ГПГ (для легких построек и при условии дренирования и утепления фундамента), либо ниже – получается дом с подвалом