Как правильно произвести выбор и укладку фундамента?

Принципы устройства фундамента по грунту

Фундамент является конструктивной частью строения, его основанием или опорой, которая передает его нагрузку на грунт. Он может быть расположен не только в грунте, но и над поверхностью земли и в воде, хотя это встречается очень редко. Поэтому будет не совсем верно считать фундамент подземной частью здания.

Конструкция фундамента в тяжелых грунтах.

В идеальном варианте опора строения должна обладать прочностью, быть устойчивой и жизнеспособной, то есть приспособленной под различные изменения не только внешней среды, но и грунта. Поэтому подземной части фундамента следует уделить максимум внимания.

Расчеты при проектировании опоры строения должны быть максимально точными, иначе все строительство окончится образованием трещин в стенах дома, нарушением швов каменной кладки и т.п. Все работы по возведению опоры строений выполняются ниже «нулевой отметки», обозначающей уровень пола на первом этаже.

Уровень качества постройки может быть определен не сразу, а через некоторое время.

Чтобы фундамент не косился, при его строительстве необходимо сделать его ровным, иначе дом простоит недолго.

На выбранном для строительства участке может быть слабый грунт под фундамент или высокое залегание грунтовых вод. Это вызывает неравномерную осадку грунта. Поэтому участок строительства должен быть тщательно исследован. Все это позволит сделать правильный выбор типа фундамента при проектировании на пучинистых грунтах. Выделяется 3 типа деформаций опоры здания:

1. Осадочные - смещение грунта под воздействием движения грунтовых вод и климатических условий.
2. Температурные - изменения размеров конструкции здания из-за перепадов температуры.
3. Усадочные - изменения, происходящие в результате потери влаги материалом основания дома.

Чтобы не производить лишние земляные работы с целью закладки более глубокого фундамента, не следует заниматься экономией на инженерно-геологических работах. Слишком большая глубина заложения может привести к деформации всего здания и его разрушению. Все это отнимет лишнее время. Термины, которыми характеризуется фундамент, это:

Схема утепления мелкозаглубленного фундамента и грунта.

1. Подошва, то есть горизонтальная плоскость - нижняя поверхность конструкции опоры.
2. Глубина заложения - расстояние от подошвы основания до поверхности земли.
3. Обрез - граница между надземной конструкцией и фундаментом.
4. Подошва и обрез имеют длину и ширину, вертикальное расстояние между ними равно высоте конструкции.
5. Вертикальные плоскости являются боковыми поверхностями, которые могут быть наружными и внутренними.
6. Грунт имеет несколько слоев, самый верхний из которых называется несущим, а все остальные являются подстилающими.
7. Гидроизоляция - конструктивная прослойка из водонепроницаемых материалов, которая может быть вертикальной или горизонтальной.
8. Цоколь - это часть фундамента, которая находится над землей, поскольку вся конструкция под землей находиться не может. Над уровнем земли должно возвышаться около 30 см фундамента и больше.
9. Забирка - это элемент, который используется вместо цоколя в конструкции столбчатого фундамента.
10. Деформация фундамента.

Ознакомившись с основными понятиями, можно переходить к строительству фундамента, которое не ограничивается устройством котлована и выполнением работ по возведению стен. В самом начале следует произвести подготовительные работы.

Проведение подготовительных работ по устройству фундамента

Выбор необходимого типа фундамента

Схема усиления фундамента.

Перед тем как окончательно выбрать участок для строительства, необходимо составить план и определить назначение будущего здания. Следует определить, есть ли подземные коммуникации на выбранном участке. Строительство здания в черте города требует, чтобы стены дома не выходили за красную линию, так как это будет считаться незаконным. Особенно там, где расположены памятники архитектуры и действуют соответствующие регламенты застройки. В процессе эксплуатации строения очень важно, чтобы в результате проектирования фундамента и строительства дома получилась жесткая конструкция. Основание дома с такими характеристиками позволит равномерно перераспределять все локальные деформации и любые нагрузки со стороны грунта.

Для легких домов из бруса обычно укладывают мелкозаглубленный фундамент. Для тяжелых зданий, имеющих несколько этажей, выстроенных из кирпича или пенобетона, укладывают заглубленный фундамент на пучинистых грунтах, что является целесообразным.

Вид фундамента будет зависеть от глубины, на которой залегают грунтовые воды. При низком уровне залегания можно укладывать любой тип фундамента: свайный, плитный, ленточный. Мелкозаглубленный фундамент на пучинистых грунтах устраивают тогда, когда отвод воды нельзя производить на основе дренажной системы, если уровень залегания вод является высоким.

Например, ленточный фундамент нельзя укладывать на глубоко промерзающих грунтах, которые подвержены сильному пучению. Такой тип фундамента используется на данных видах грунта очень редко. Процесс проведения инженерно-геологического анализа перед устройством фундамента на участке должен включать следующие основные моменты:

Сплошные (плитные) фундаменты.

1. Определение степени промерзания грунта.
2. Оценка величины нагрузки от строения на фундамент.
3. Выявление типа грунта.
4. Установка срока эксплуатации строения.
5. Определение уровня глубины залегания грунтовых вод.
6. Исследование возможности устройства дренажной системы.
7. Подготовка необходимых материалов для строительства.

Срок службы фундамента будет зависеть от его качества, которое определяется ответственным и грамотным подходом в процессе выбора типа фундамента. Чтобы не возникло непредвиденных расходов, все нюансы необходимо продумать на этапе проектирования.

В результате проведенных проектно-изыскательных работах выбирают наиболее подходящий вид фундамента: плитный, столбчатый, ленточный или свайный. Для индивидуального строительства малоэтажных домов подходят столбчатые или ленточные виды фундаментов.

Как провести анализ пучинистости грунта?

Устройство фундамента на пучинистых грунтах.

На первом этапе строительства фундамента на грунте проводят анализ его пучинистости. Особенность анализа заключаются в оценке грунта на глубине. Такая оценка позволяет осуществить проектирование фундамента с учетом подверженности грунта морозному пучению, которое происходит в результате превращения скопившейся жидкости в лед.

Сначала разрабатывается скважина с целью подбора грунта на разной глубине, определяется степень пучинистости грунта. Этот показатель связан с увеличением грунта в процессе его промерзания на глубину 1 м. Если уровень показателя более 0,01, то грунт является пучинистым, то есть увеличивающимся на 1 см и больше на глубине 1 м.

Степень пучинистости грунта равна отношению изменения его объема в абсолютном выражении к уровню высоты грунта до момента его промерзания. После того как проведен анализ, приступают к разметке поверхности грунта для фундамента. Остановимся подробнее на этапах анализа:

Схема опалубки ленточного фундамента.

1. Подбор грунта во время бурения скважины для образования источника воды. При этом глубина скважины должна быть больше на 50-70 см уровня глубины промерзания. Это позволит провести максимально точную оценку пучинистости.
2. Если грунт является пучинистым, то он должен включать глинистые типы почв, то есть суглинок, супесь и глину, содержащую много пор, в которых скапливается влага. Объем содержания в грунте глины и воды и определяет его пучинистость. Чем их больше, тем выше оцениваемый показатель.
3. Поскольку грунт содержит почвенный и насыпной слои, которые не подходят для устройства на них фундамента, то эти их предварительно убирают. Оставляют только глинистый слой почвы, обладающий большой несущей способностью.
4. В процессе проектирования фундамента следует учитывать то, насколько равномерно будет происходить вспучивание грунта по всей площади фундамента. В качестве опоры под основание дома выбирают те слои грунта, у которых низкий уровень пучинистости.
5. Следует учесть, что летом, когда грунт отмерзает, постройка вместе с фундаментом будут опускаться, а зимой при замерзании грунта - подниматься. Среднепористые и крупнопористые слои, которые залегают ниже, чем уровень промерзания, являются более подходящей опорой.
6. Если грунт пучинистый, то его можно заменить утрамбованным песком и гравием перед укладкой фундамента, предварительно увлажнив слои. Отмечают и уровень грунтовых вод перед укладкой основания постройки. Если они расположены высоко, то следует устроить дренажную систему.
7. После проведения анализа пучинистости необходимо принять основные и дополнительные меры для того, чтобы устраиваемый фундамент был долговечным.

Меры, принимаемые против пучинистости грунта и деформации фундамента

Если не проводить специальные мероприятия, связанные со снижением и предотвращением пучинистости грунта, то в определенный момент строение может быть поднято силами пучения. Против пучинистости грунта под фундамент проводят следующие мероприятия:

Железобетонный плавающий фундамент в виде ребристой плиты.

1. Роют котлован, удаляя из него слой грунта, подвергающийся вспучиванию, который заменяется на крупный или гравелистый песок. Новый слой затем хорошо утрамбовывают. На песчаном грунте, который обладает повышенной несущей способностью, можно выполнять работы по устройству любого типа фундамента. Этот способ связан с более высоким уровнем затрат.
2. Обеспечить устойчивость фундамента на грунте можно, уложив его на более низком уровне, чем глубина промерзания. Основание фундамента не будет в данном случае подвергаться воздействиям сил пучения, которые будут оказывать влияние только на его боковую поверхность.
3. С целью уменьшения влияния сил пучения можно воспользоваться слоем утеплителя, уложенного на слой грунта. Это наиболее подходящий метод для легких строений и мелкозаглубленных фундаментов. Толщина утеплителя зависит от места строительства.
4. Пучение можно исключить, если устроить дренажную систему на строительном участке, позволяющую производить отвод воды. Глубина специально вырытой канавы и фундамента должны иметь одинаковые размеры. В канаву с небольшим уклоном закладывают перфорированную трубу, помещенную в фильтрующую ткань.
5. Труба в канаве засыпается гравием или крупным песком. Вода, стекающая из грунта, будет отводиться по трубе в дренажный колодец с отверстием.
6.  Для обеспечения естественного отвода воды с этой целью необходимо подготовить достаточно низкий участок. Для этого устраивают отмостку и ливневую канализацию.

Устройство бутового фундамента.

Особенностью пучинистого грунта является его неравномерное промерзание и оттаивание. Целостность подземной конструкции фундамента нарушается под воздействием неравномерных деформаций, идущих со стороны основания. Это происходит из-за того, что в зимний период грунт под фундаментом с северной стороны будет замерзать быстрее, а оттаивать летом дольше, а по отношению к южной стороне - наоборот.

Таким образом, рекомендуется всегда делать жесткую конструкцию фундамента, которая с максимальной эффективностью будет способна к перераспределению местных или локальных нагрузок. Поэтому в процессе строительства дома невозможно обойтись без армирования фундамента.

Особенности выполнения работ по устройству фундамента на грунте

Как правильно уложить ленточный фундамент своими руками?

Схема устройства мелкозаглубленного ленточного фундамента.

После того как проведен анализ грунта, необходимо сделать разметку для основания ленточного фундамента и начать его обустройство. При строительстве малоэтажных зданий, ширина ленточного фундамента может составлять около 40 см. Разметку делают как внутреннюю, так и внешнюю.

Сначала следует начертить периметр согласно размерам, предусмотренным в проекте фундамента. Затем забить их по углам периметра колышки, через которые натянуть леску или шнурок. Для внутренней разметки делается необходимый отступ, который равен ширине ленточного фундамента.

Ленточный фундамент, как наиболее распространенная опорная конструкция благодаря простоте ее выполнения и низкой стоимости, обладает высокой надежностью. Если есть определенные знание в области строительства ленточных фундаментов, то данную конструкцию можно построить всего за 1 месяц.

Мелкозаглубленный ленточный фундамент должен быть уложен на глубину от 40 см. Для этого необходимо прорыть траншею, основание которой должно иметь ровную поверхность, а грунт в ней необходимо тщательно утрамбовать. После этого в траншею укладывается слой гравия или щебня.

Для устройства ленточного фундамента необходимо подготовить такие материалы и инструменты, как:

1. Бетон.
2. Крепеж.
3. Бетономешалка.
4. Утеплитель.
5. Зубчатая кельма.
6. Плиты перекрытий.
7. Арматура.
8. Доски для опалубки.
9. Щебень.

Схема видов ленточного фундамента.

Если запланировано приготовить бетонный раствор ручным способом, то в этом случае бетономешалку не используют. Перед тем как начать выполнение работ, необходимо будет подготовить материалы:

1. Песок (просеянный).
2. Глина (размягченная).
3. Вода (холодная).
4. Известь (негашеная перемолотая).
5. Цемент.

Необходимыми инструментами будут являться следующие:

1. Сито для просеивания (ячейка 2х2).
2. Емкость из дерева или металла.
3. Кельма.

Пропорции пульпы из глины и песка с целью приготовления 1 замеса, объем которого будет определяться размерами емкости для приготовления раствора, берутся следующие, то есть 1 часть глины:

• к 2 частям песка;
• к 3 частям песка;
• к 5 частям песка, если у глиняной пульпы повышена жирность.

Для приготовления раствора используют очищенные песок и глину, чтобы после кладки и высыхания раствора не происходил процесс усадки и не появлялись трещины на стенах фундамента.

Бетонная подготовка для устройства ленточного фундамента производится при соблюдении следующих правил:

Схема монтажа фундамента.

1. Применяется тощий вид бетона, имеющий размер 5-10 см. Прочность бетона может достигать 50% в зависимости от погодных условий. Фундамент делают через неделю после заливки бетона, когда он уже набрал необходимый уровень прочности.
2. Бетонная подготовка производится на основе низкомарочного тощего бетона В7, позволяющего получать гладкую и ровную поверхность. После этого производится гидроизоляция фундамента. При низком уровне грунтовых вод применяется противокапиллярная гидроизоляция фундамента. Бетонная подготовка в данном случае заменяется использованием мембраны.
3. Использование профилированной мембраны позволяет создать более надежные условия твердения бетона. Мембрана будет препятствовать стеканию «цементного молока», используемого при заливке бетона, в слой грунта. Поверхность мембраны является шипованной, что создает дополнительное трение в основании и способно сдержать образование трещин в фундаменте.

Схема устройства ленточного монолитного фундамента.

Если бетонную подготовку заменить использованием мембраны, то срок строительства фундамента уменьшится, сократятся материальные расходы, связанные с приобретением арматуры и бетона. В данном случае не потребуется производить укладку фундамента после полного твердения бетона, то есть через неделю.

Качество бетонной заливки будет зависеть от выбранной марки бетона и правильно сделанного расчета всех нагрузок в процессе проектирования фундаментов на пучинистых грунтах. Состав и марка бетона будут зависеть от погодных условий. Для благоприятных нормальных погодных условий подойдет марка бетона М200. Более высокие марки подойдут не только для теплой, но и для холодной погоды.

В бетонную смесь при строительстве ленточного фундамента можно добавлять и специальные вещества, доля содержания которых может быть равна 1-2%. Они обладают повышенной пластификацией и морозостойкостью. При этом процесс твердения бетона будет ускорен. Для укладки надежной конструкции используют арматурный каркас и опалубку.

Арматурный каркас вяжут из арматурных стержней с помощью вязального крючка и специальной проволоки. В некоторых случаях соединение специально обработанной арматуры производят с помощью сварочного аппарата. Перед устройством каркаса монтируют опалубку, а каркас вяжут прямо в ней.

Когда арматурный каркас готов, приступают к заливке бетона. Смесь должна состоять из 1 части цемента, 5 частей щебня и 3 частей песка. Все компоненты следует тщательно перемешать и залить водой. При заливке опалубка может потерять устойчивость, поэтому ее подпирают специальными дощечками. После заливки необходимо удалить пустоты с помощью стержня арматуры, которым тыкают в бетонную заливку.

Устройство столбчатого и плитного фундаментов на грунте

Конструкция столбчатого фундамента.

Экономия материалов является основным преимуществом при строительстве столбчатых фундаментов, возведение которых отличается простотой. Хотя у такого вида фундаментов имеется недостаток, связанный с необходимостью устройства забирки, то есть цоколя.

При строительстве можно воспользоваться любыми типами материалов: кирпичом, бутом, деревом, железобетоном или асбестоцементными трубами. Столбы часто имеют в самом низу подушку, то есть расширенную часть, позволяющую прочно устанавливать столб в грунт.

Существуют различные ограничения при установке столбчатых фундаментов. Чтобы сэкономить на материалах, требуется предусмотреть расчетную глубину заложения в грунт больше. При установке, после проведения разметки по периметру основания, в каждом узле требуется поставить опору, то есть на углах, в местах пересечений стен, под колоннами.

Следует соблюдать расстояние между столбами не больше 3 м, ограничивая его до 1,2-2,5 м. Такое расстояние не позволяет возникнуть деформациям в несущих стенах и балках. Установить дополнительные столбы можно под вспомогательными опорами и простенками. Это позволит увеличить общую площадь подошвы фундамента.

Установку столбчатого фундамента производят на прочном грунте, но не на крутых склонах, чтобы не произошло опрокидывание дома в результате бокового давления со стороны грунта. Не следует производить установку на влажном грунте, так как срок службы опоры здания существенно сократиться.

Устройство плитного фундамента.

При высоком уровне грунтовых вод обычно выбирают сборный железобетонный вид столбчатого фундамента, поскольку при этом нет необходимости ждать пока произойдет затвердевание основания. Возможно проведение дренажных работ для полного осушения участка.

Столбчатый фундамент подходит для зданий без подвала, имеющих легкие конструкции (деревянные стены, каркасные постройки). Его применяют и для небольших зданий, имеющих стеновой несущий остов. В результате применения деревянных столбов может возникнуть необходимость специальной обработке для увеличения срока службы опор.

Поверх опорных столбов укладывают фундаментальную балку, которая имеет разные названия: обвязочная, рандбалка, ростверк и т.д. Обвязка из железобетона является ростверком, а рандбалка представляет собой более мощный ростверк.

Плитный фундамент является полом цокольного этажа или подвала, представляя собой железобетонную плиту, армированную по всему объему. Если глубина его заложения малая, то его называют поверхностным или незаглубленным, либо плавающим.

Чтобы возвести плитный тип фундамента на пучинистых грунтах, разрабатывают котлован. Потом снимают плодоносный слой грунта для фундамента. Затем выравнивают площадку. Устройство такой опоры для строительства подвала считается затратным, так как необходимо выполнять большой объем земляных работ. Существует 2 основных подвида плитного фундамента:

1. Плита со структурой решетки.
2. Сплошная плита, имеющая ребра жесткости или не без них.
3. Прочность сборного вида при максимально жестком скреплении меньше, чем у монолитного фундамента из плит.

Если пучение грунта под фундамент сильное или среднее, то возводят монолитное железобетонное основание. Плитные фундаменты на слабых пучинистых грунтах могут быть выполнены с использованием бута, бутобетона, цементогрунта или керамзитобетона. Такой тип основания подходит больше всего для грунтов, имеющих сильную вертикальную подвижность или умеренную горизонтальную.

Устройство свайного фундамента своими руками

Принцип работы свайного фундамента аналогичен столбчатому. Нагрузка на основание является точечной. Различия заключаются в несущей способности, конструктивных размерах и способах устройства. Свайный фундамент состоит из свай, которые вытянуты вертикально. Сваи бывают набивные, винтовые и забивные.

Схемы свайных фундаментов из различных материалов.

Это наиболее дорогостоящий тип фундамента в том случае, когда для установки требуется специальная техника или устройства. Возвести свайный фундамент при индивидуальном строительстве можно и без применения специальных машин, что более экономно. Использовать ручной бур при установке свай в процессе индивидуального строительства стоит не так дорого, как использовать механизмы.

Забивные и винтовые сваи производят в заводских условиях из железобетона или стали. Сечение забивных свай может быть прямоугольным или квадратным. Винтовыми сваями пробуривают грунт, вкручивая их, а не вбивая.

Набивные сваи, после их изготовления на месте строительства фундамента с использованием монолитного железобетона, устанавливаются в трубу, служащую в качестве опалубки. Туда же закладывают арматурный каркас и заливают бетонный раствор. По мере твердения бетона трубу необходимо поднимать на поверхность грунта для фундамента. Если опалубка несъемная, то строительство будет стоить дороже.

Устраивать свайный фундамент можно с использованием ростверка или без него. Как и в случае со столбчатым видом фундамента, ростверк применяется в качестве связующего элемента, за счет которого фундамент представляет собой единую систему. Сборный ростверк наибольшим образом подходит для индивидуального строительства.

Чаще всего свайный тип фундамента применяют на слабых пучинистых грунтах, если ни один вид фундамента не является подходящим для установки. Этот вид наиболее эффективен в условиях сильнопучинистого грунта, имеющего глубину промерзания больше 1,5 м. Все фундаменты можно разделить на 2 группы: мелкого и глубокого заложения.

Таким образом, наиболее распространены фундаменты на пучинистых грунтах мелкого заложения, глубина которых не превышает 5-6 м. Отношение ширины подошвы к глубине заложения равно 1:2. Такие типы фундаментов укладывают в котлован или траншею. Тип глубокого заложения относится к свайным фундаментам, которые устраивают, если грунтовые условия являются сложными при строительстве многоэтажных зданий.