Фундаменты – важная часть несущих конструкций любого здания, от их надежности во многом зависит безопасность и долговечность эксплуатации сооружения. Можно выделить четыре основных типа фундаментов, используемых в зависимости от комплекса различных факторов, действующих на конструкции на застраиваемом участке – это столбчатые, ленточные, свайные и монолитные плиты. Наиболее распространенным и универсальным видом являются ленточные фундаменты, применение которых рационально для зданий с протяженными несущими стенами.
Ленточный фундамент и условия его использования
Конструкция ленточных фундаментов, соответствуя названию, представляет собой протяженную ленту с установленными расчетом габаритами, уложенную под несущими стенами здания на определенной глубине. Устройство ленточного фундамента может производиться из разных материалов – бутового камня, бетонных блоков и фундаментных плит, бетона и железобетона.
Если вам необходимо возвести ленточный фундамент своими руками, пошаговая инструкция по его сооружению приведена в этой статье. Фото ленточного фундамента разных видов также приведены в этой статье ниже.
Ленточный тип фундамента принимается с учетом следующих факторов:
типа здания и материалов, применяемых при сооружении несущих конструкций;
- вида грунтов, залегающих на участке строительства, характеристик их несущей способности, количества и толщины наслоений в случае присутствия в основании нескольких видов грунтов различного типа;
- глубины промерзания грунта;
- наличия подземных вод, их уровня и характера обводнения;
- особенностей рельефа местности.
Главное при этом – выбранный вид и особенности конструкции фундамента должны обеспечить устойчивость здания и исключить недопустимые деформации при любых неблагоприятных воздействиях – насыщении грунтов водой или их высыхании, замораживании и размораживании основания.
Рассмотрим подробно все факторы, с учетом которых принимается решение по использованию ленточного фундамента.
Тип зданий и несущих конструкций
При некоторых типах конструкций зданий, помимо ленточных, наиболее подходящими могут быть другие виды фундаментов. Например, для малоэтажных домов с небольшой массой – деревянных срубов или каркасных – наиболее рационально применение столбчатых фундаментов, буробетонных или стальных винтовых свай.
На слабых грунтах – просадочных или пучинистых – для зданий любой конструкции может быть эффективно использована монолитная железобетонная плита. В каждом случае должно приниматься отдельное решение с учетом всех вышеперечисленных условий.
Использование ленточных фундаментов будет наиболее эффективным для зданий с протяженными массивными стенами из кирпича, бетона и железобетона.
Грунтовые условия
Видов грунтов, классифицируемых по ГОСТ 25100-95 «Грунты. Классификация», насчитывается множество. Из них можно выделить несколько основных типов, которые мы свели в таблицу.
Наименование грунтов | Основные характеристики |
|---|---|
Скальные грунты | Сложены из плотных и прочных минеральных горных пород с жесткими (кристаллизационными или цементационными) структурными связями. |
Крупнообломочные грунты | Продукты естественного разрушения скальных пород, не связанные цементационными связями. Могут быть валунные, гравийные, галечниковые (при преобладании не окатанных частиц – щебенистые). |
Песчаные грунты | Сыпучие в сухом состоянии. Состоят из мелких минеральных частиц. В зависимости от размера этих частиц могут быть гравелистые, крупные, средней крупности, мелкие и пылеватые. |
Пылевато-глинистые грунты: супеси, суглинки и глина | Представляют собой массу мелких связанных минеральных частиц, которая при замачивании становится пластичной. |
Биогенные грунты | Торфяники и илистые грунты – продукты распада органических веществ. |
Нас интересует, на каких грунтах можно использовать фундамент ленточного типа.
Согласно нормам СНиП, ленточные фундаменты применяются без ограничений в условиях залегания на площадке скальных и крупнообломочных грунтов, которые практически несжимаемы, что обеспечивает высокую устойчивость сооружения в любых условиях.
На биогенных грунтах ленточные фундаменты применять нерационально, так как эти грунты относятся к слабонесущим.
Согласно п. 5.4 СНиП 2.02.01-83* «Основания зданий и сооружений»: «Опирание фундаментов непосредственно на поверхность сильнозаторфованных грунтов, торфов, слабоминеральных сапропелей и илов не допускается».
В случае необходимости строительства на биогенных грунтах используются другие решения по фундаментам – прорезка толщи слабых грунтов сваями; замена слабых грунтов сыпучими несжимаемыми материалами; уплотнение с использованием насыпного грунта.
То есть использовать ленточные фундаменты можно, но при этом придется понести большие дополнительные затраты по изменению свойств слабонесущих грунтов в основании.
Замена биогенного грунта и устройство ленточного фундамента будет экономически целесообразно при толщине заменяемого грунта, не превышающей 1-1,5 м, в другом случае рационально будет перейти на свайные фундаменты.
Использование ленточных фундаментов на песчаных и глинистых грунтах
Применение ленты в основании на пылевато-глинистых и песчаных грунтах требует особого рассмотрения, так как эти типы грунтов могут иметь разную величину несущей способности, а также обладать особыми свойствами, способными негативно влиять на устойчивость зданий.
Несущая способность грунта, по-другому называемая сопротивлением основания, – это характеристика, показывающая, какую нагрузку от сооружения может выдержать данный грунт без нарушения целостности собственной структуры и деформаций, способных привести к недопустимым деформациям конструкций возведенного здания. Несущая способность грунта измеряется в МПа, Т/м² или кг/см².
Применительно к ленточным фундаментам с учетом величины сопротивления грунта при расчете определяется ширина ленты.
Принцип расчета заключается в сравнении величины нагрузки от здания, включающей вес всех конструкций, нагрузок от людей, мебели и оборудования, веса снежного покрова на крыше, с расчетной величиной несущей способности (сопротивления) грунта. В результате подбирается такая ширина ленточного фундамента, которая обеспечивает передачу всех нагрузок на основание, создающее давление под подошвой, которое не превышает величину несущей способности грунта.
Что касается особых свойств, то, согласно ГОСТ 25100-95 «Грунты. Классификация»,грунты классифицируются на следующие виды:
- «Грунт набухающий – грунт, который при замачивании водой или другой жидкостью увеличивается в объеме и имеет относительную деформацию набухания (в условиях свободного набухания), равную более 0,04.
- Грунт просадочный – грунт, который под действием внешней нагрузки и собственного веса или только от собственного веса при замачивании водой или другой жидкостью претерпевает вертикальную деформацию (просадку) и имеет относительную деформацию просадки, равную более 0,01.
- Грунт пучинистый – дисперсный грунт, который при переходе из талого в мерзлое состояние увеличивается в объеме вследствие образования кристаллов льда и имеет относительную деформацию морозного пучения, равную более 0,01».
Опасность заключается в том, что грунты, обладающие свойствами набухания или просадочности при замачивании, увеличении объема при морозном пучении, могут испытывать значительные деформации, передающиеся на вышележащие конструкции здания.
Если для сооружений из бревна, бруса или каркасных зданий неравномерные подвижки оснований не могут стать причиной разрушения несущих конструкций, то для зданий из кирпича или легкобетонных блоков даже незначительные деформации фундаментов способны привести к появлению трещин в стенах.
Задачей проектировщиков и производителей строительно-монтажных работ в этом случае является предотвращение негативного воздействия перечисленных факторов, для чего применяются следующие мероприятия:
- устройство отмостки по периметру здания достаточной ширины, исключающей проникновение поверхностной влаги в основание, вызывающей набухание или просадку грунтов;
- утепление грунтов с помощью укладки утеплителя под отмосткой для предотвращения промерзания основания фундаментов. Для этого наиболее подходящим материалом является ЭППС (экструдированный пенополистирол), о свойствах и применении которого можно узнать из статьи «Обзор технологий утепления домов различными видами пенопласта (ПСБ, ЭППС) с разбором плюсов и минусов, технических характеристик»;
- подушка под ленточный фундамент из сыпучих утрамбованных материалов определенной толщины, уменьшающая деформацию морозного пучения;
- устройство поясов из монолитного железобетона, устраиваемых на уровне верхнего обреза фундаментов и под перекрытиями здания для предотвращения деформаций в стенах, вызванных неравномерными просадками или силами набухания и морозного пучения грунтов.
Глубина промерзания грунта
Глубина сезонного промерзания – один из важнейших факторов, влияющих на установку величины заглубления фундамента от уровня планировки поверхности грунта.
Для грунтов, относящихся к категории скальных и крупнообломочных, мелких песчаных грунтов, величина глубины промерзания не имеет значения, так как на перечисленные грунты силы пучения при промерзании не воздействуют.
Глубина заложения подошвы ленточного фундамента рассчитывается с учетом величины промерзания для конкретного сооружения, которое определяется умножением нормативной глубины промерзания для данного региона на коэффициент, учитывающий характер теплового режима эксплуатации здания (отапливаемое или неотапливаемое).
Промерзание грунта в основании зданий оказывает влияние на влагу, содержащуюся в порах и полостях грунтов, приводит к ее превращению в лед, вызывая расширение. При оттаивании происходит обратный процесс – грунты сжимаются, в результате все это вызывает неравномерные деформации фундаментов и вышележащих конструкций.
Для предотвращения негативных последствий необходимо, чтобы глубина заложения подошвы ленточного фундамента была не меньше, чем значение расчетной глубины промерзания.
Грунтовые воды
Грунтовые воды, глубина их залегания и характер обводнения – еще один фактор, имеющий большое значение при выборе типа фундаментов. Наличие подземных вод или возможность их появления могут повлиять на стабильность грунтов – вызвать просадку, набухание или морозное пучение при замерзании, а также повышенную коррозию материала фундаментов, так как они способны содержать химически агрессивные вещества.
О происхождении и характере воздействия подземных вод на фундаменты мы детально писали в статье «Инженерный анализ видов и способов гидроизоляции подземных частей здания от грунтовых вод».
Для того чтобы свести к минимуму негативное влияние подземных вод на конструкции фундаментов, используются следующие мероприятия:
- гидроизоляция ленточного фундамента различными материалами и методами;
- устройство пристенных и площадных дренажных систем, обеспечивающих снижение уровня подземных вод на участке застройки;
- укладка трубопроводов коммуникаций в водонепроницаемых лотках, исключающих замачивание грунтов оснований при утечках.
Влияние рельефа местности
При выборе типа и устройстве фундаментов обязательно учитываются особенности рельефа участка застройки. При наличии выраженного уклона существует опасность сдвига (оползня) верхнего слоя грунта при многослойном основании и подтопления поверхностными водами, появление которых вызвано атмосферными осадками или таянием снежного покрова.
Для предотвращения негативных последствий, вызванных особенностями рельефа, предпринимаются следующие меры:
- вертикальная планировка, предусматривающая террасирование участка;
- устройство фундаментов уступами в соответствии с уклоном поверхности грунта;
- закрепление грунтов с помощью подпорных стен, армирования геосетками и георешетками и т. п.;
- устройство дренажных систем, отводящих поверхностные воды от сооружения.
В следующем разделе содержится технология устройства и пошаговая инструкция возведения ленточного фундамента.
Технология выполнения работ по устройству монолитного ленточного фундамента
На практике применяются различные типы ленточных фундаментов, здесь мы рассмотрим подробно наиболее трудоемкую в производстве монолитную железобетонную конструкцию.
Технология устройства монолитного фундамента из железобетона заключается в последовательном выполнении следующих этапов:
- подготовительных работ;
- установки опалубки;
- армирования;
- заливки бетонной смеси;
- ухода за бетоном до момента снятия опалубки;
- снятия опалубки.
Рассмотрим детально, как сделать ленточный фундамент своими руками.
Подготовительные работы
Подготовительные работы включают:
- вертикальную планировку территории;
- вынос, разметку и закрепление осей сооружения на участке;
- отрывку котлована под все здание или траншей непосредственно под ленточные фундаменты;
- устройство подготовки или подушки из сыпучих материалов.
Вертикальная планировка
Перед вертикальной планировкой участок строительства очищается от зеленых насаждений, пней деревьев, крупных камней и т. п. Должен быть также снят растительный слой грунта, который вывозится в место, предназначенное для временного хранения, откуда его затем можно будет вернуть обратно после завершения строительства для благоустройства участка.
Вертикальная планировка производится с помощью землеройной техники с целью выравнивания участка, предназначенного под строительство. Вертикальная планировка должна выполняться на основании проекта, в котором учитываются особенности рельефа конкретного участка и окружающей территории, объемы срезки и подсыпки недостающего грунта в необходимых местах с целью обеспечения нормального отвода поверхностных вод.
Если природный рельеф участка достаточно ровный, то объемы работ будут небольшими. В случае значительных перепадов рельефа может понадобиться вывоз срезанного грунта в отвал, а после сооружения фундаментов доставка недостающего грунта для обратной засыпки.
Разбивка и закрепление осей
Разбивка осей планируемого здания на местности и их закрепление выполняется с учетом требований СНиП 3.01.03-84 «Геодезические работы в строительстве» и на основании проектной документации – чертежей планировки здания и разбивочного чертежа, где указываются существующие ориентиры на местности – ранее построенные здания, сооружения или специальные геодезические знаки.
Разбивку осей здания могут осуществить специалисты муниципальной геодезической службы или крупной проектной организации с помощью точных приборов – теодолита, нивелира, лазерного дальномера.
Для закрепления осей сооружения на участке используется так называемая обноска, представляющая конструкцию, состоящую из пары деревянных столбиков диаметром около 100 мм с прикрепленной к ним поперечной доской. Каждый элемент обноски вкапывают в грунт попарно по линии каждой из осей здания на удалении 2-3 м от края будущего котлована или траншеи под фундамент.
Обноски вкапывают на глубину 0,5-0,8 м, для обеспечения незыблемости отмеченных и вынесенных осей здания, от которых будут определяться наружные и внутренние габариты фундаментов и стен. Горизонтальные элементы обноски устанавливают на едином уровне, что выверяется с помощью ватерпаса или нивелира.
Оси здания фиксируются на обноске с помощью гвоздей, забитых в поперечные доски. Помимо этого, на обноске гвоздями отмечают габариты ленточных фундаментов и стен.
Для разметки размеров котлована и фундаментов непосредственно на площади участка по осевым гвоздям натягиваются проволочные струны, на пересечении которых с помощью отвеса переносят на поверхность грунта все необходимые ориентиры, отмечаемые колышками и другими способами – краской, известью, сухим цементом и т. п.
Отрывка котлована или траншей под фундамент
После разметки струны и шнуры с обноски временно снимают и производят отрывку котлована или траншей под ленточные фундаменты по отметкам на грунте. Котлован отрывают в случае здания с подвалом или необходимости устройства цокольного этажа. Если нет подвала, в устройстве котлована под всем зданием нет необходимости, можно выкопать отдельные траншеи только под основными несущими стенами.
Земляные работы должны производиться в соответствии с нормативными требованиями СНиП 3.02.01-87 «Земляные сооружения, основания и фундаменты».
Котлованы и траншеи отрываются ниже отметки расчетного заложения фундамента с учетом слоя обязательной подготовки, которая выполняется из сыпучих материалов или бетона. Обычно выемки в грунте отрываются механизированным способом в черновую, а потом дорабатываются вручную.
В случае отрывки выемок на большую глубину, что необходимо по проекту, производится восполнение переборов вынутым грунтом, который обязательно должен быть уплотнен до естественного состояния, либо заполнением щебнем, песком или бетоном. При значительном переборе – более 50 см, требуется специальное решение проектировщиков.
Ширина дна траншеи или размеры в основании котлована устанавливаются проектом и должны учитывать толщину конструкции опалубки, ширину подстилающей подготовки, которая должна выступать за боковые грани фундамента не менее чем на 100 мм, и возможность передвижения рабочих в пазухах. Обычно ширина дна траншей принимается на 600-800 мм больше, чем ширина ленты.
Кроме того, согласно требованиям СНиП 3-4-80* «Техника безопасности в строительстве»,при определенной глубине котлованов и траншей требуется укрепление стенок выемок или устройство откосов:
«9.9. Рытье котлованов и траншей с вертикальными стенками без креплений в нескальных и не замерзших грунтах выше уровня грунтовых вод и при отсутствии вблизи подземных сооружений допускается на глубину не более:
1,0 м – в насыпных, песчаных и крупнообломочных грунтах;
1,25 м – в супесях;
1,50 м – в суглинках и глинах».
Устройство подготовки или подушки
После того как дно траншеи будет зачищено и выровнено на уровне проектной отметки, производится устройство подготовки или подушки из средне- или крупнозернистого песка, гравия, щебня или бетона. Назначение подготовки – выравнивание основания для фундамента и дополнительная защита конструкций от коррозии.
В обычных грунтах, не обладающих особыми свойствами, толщины подготовки в 100 мм достаточно. В случае залегания в основании просадочных, набухающих или пучинистых грунтов толщина подготовки из сыпучих материалов может достигать 400-500 мм. Здесь подушка играет роль демпфера, компенсирующего напряжение, возникающие в системе фундамента вследствие подвижек грунта из-за неравномерной просадки или увеличения в объеме.
Если подушка устраивается из сыпучих материалов, ее засыпают послойно с трамбованием до достижения проектной толщины. Если подготовка бетонная, то для ее устройства используют бетон не выше класса В7,5.
