Фундаменты. Подготовка основания

Устойчивость любого сооружения во многом определяется его основанием. Оно может быть естественным — ни чем не укрепленный грунт, но чаще всего грунт на участке под строительство даже малоэтажного дома необходимо укреплять. Необходимые меры по искусственному усилению грунта принимаются в зависимости от его вида и однородности, а также от уровня грунтовых вод.

Несущая способность основания определяется величиной нагрузки, при которой получается осадка, приемлемая по величине и равномерности для данного сооружения. Величина этой нагрузки, отнесенная к единице основания, называется допускаемым давлением на грунт. Для равномерной передачи грунту нагрузки от строения сооружают фундамент, расположенный ниже поверхности земли.

Под нагрузкой и под влиянием изменения температуры происходит деформация грунта. При промерзании вода, заключенная в порах грунта, расширяется и выпучивает грунт кверху. Предельная глубина, на которой проявляется это явление, называется глубиной промерзания. Величина ее зависит от климатических условий данного региона и вида грунтов (табл.13). В глинистых грунтах пучение проявляется особенно сильно, так как вследствие их малой водопроницаемости вода при замерзании не находит выхода. Пучение происходит в грунтах неравномерно, и его силы могут действовать в различных направлениях. В песчаных грунтах пучение намного меньше, а в крупнозернистых песках совсем незначительно. Поэтому основание сооружения должно быть заложено ниже глубины промерзания: в песчаных грунтах на 0,10 м, а в глинистых — на 0,25 м. В скалистых грунтах пучение совсем не проявляется, и фундамент можно закладывать прямо на поверхности. В грунтах из гравия и обломов камня фундамент также можно закладывать независимо от глубины промерзания, но не менее 50 см от поверхности.

Глубина заложения фундаментов при мощности слоя сухих гравелистых и крупнозернистых песчаных грунтов, не задерживающих воду, более 2,0 м может быть меньше глубины промерзания, но для фундаментов наружных стен каменных зданий она должна соответствовать не менее 1,0 м, а для деревянных — не менее 0,5 м.

Минимальная глубина заложения внутренних фундаментов, защищенных от промерзания в течение строительства и эксплуатации независимо от глубины промерзания, может приниматься в 0,5 м.

Большое влияние на структуру, физическое состояние и податливость грунтов оказывают грунтовые воды. Уровень грунтовых вод непостоянен. Наиболее высокое стояние их бывает весной, наиболее низкое — зимой и летом. Вблизи открытых водоемов (река, канал, озеро и т.д.) колебание уровня грунтовых вод обычно связано с колебанием уровня воды в водоеме.

Изменение уровня грунтовых вод может резко понизить прочность основания и вызвать серьезные деформации сооружения, особенно возведенного на мелких и пылеватых рыхлых песках, которые под давлением текут вместе с водой. Такие грунты называются плывунами. Поэтому необходимо очень тщательно изучать состав грунта и определять мероприятия, устраняющие возможность разрушения конструкций дома.

При проектировании оснований, фундаментов и подземных сооружений следует учитывать местные условия строительства, окружающую застройку, экологическую обстановку, а также имеющийся опыт строительства и эксплуатации в аналогичных условиях.

Таблица 13

Город	Нормативная глубина промерзания, м
	суглинков, глин	пылеватых и мелких песков	песков крупных, средней крупности	крупнообломочных грунтов
Москва	1,35	1,64	1,76	2,00
Дмитров	1,38	1,68	1,80	2,04
Кашира	1,40	1,70	1,83	2,07
Владимир	1,44	1,75	1,87	2,12
Тверь	1,37	1,67	1,79	2,03
Калуга	1,34	1,63	1,75	1,98
Тула	1,34	1,63	1,75	1,98
Рязань	1,41	1,72	1,84	2,09
Ярославль	1,48	1,80	1,93	2,19
Вологда	1,50	1,82	1,95	2,21
Нижний Новгород	1,49	1,81	1,94	2,20
Иваново	1,49	1,81	1,94	2,20
Санкт-Петербург	1,16	1,41	1,51	1,71
Новгород	1,22	1,49	1,60	1,82

Инженерные изыскания для строительства должны проводиться в соответствии с требованиями нормативных документов на изыскания и исследования строительных свойств грунтов. Их результаты должны содержать данные, необходимые для обоснованного выбора типа основания, глубины заложения и размеров фундаментов, габаритов и несущих конструкций подземного сооружения.

Воплощение проекта в реальный объект должно начинаться с проведения производства разбивочных работ на строительной площадке. Для перенесения проекта в натуру сначала производится разбивка основных (габаритных) осей здания, затем разбивка его промежуточных осей.

По указанным в разбивочном чертеже линейным и угловым привязочным размерам (от геодезической опоры, установленных габаритов участка) производят выноску наиболее длинной стороны здания. Затем определяют вершины углов здания и их стороны.

После переноса габаритных осей на участок, в места, доступные в процессе всего строительства (за пределы разработки котлована), выносят створные точки, в которые забивают металлические штыри или деревянные столбики. Разбивку промежуточных осей производят устройством строительной обноски здания, для чего по его периметру, параллельно наружным стенам на некотором расстоянии от линии котлована, вбивают столбики и закрепляют на них доски строго горизонтально. На верхней остроганной кромке досок размечают положение всех осей фундаментов и стен, забивая в этих местах гвозди, по которым затем натягивают проволоку. После разбивки осей здания обязательно выполняют контрольные измерения с составлением исполнительной схемы, где указывают фактическое положение осей здания. Погрешности в разбивке осей здания необходимо устранить. Для уже смонтированных сборных фундаментов допускаемые отклонения поверхностей и углов здания в фундаментах от вертикали, а также отклонения рядов кладки на 10 м длины от горизонтали должны составлять не более 10 мм.

 

Для переноса осей здания на дно котлована в точках пересечения проволок помещают отвес и по нему определяют все точки пересечения осей. Отмеряя от точки пересечения осей в каждую сторону половину ширины основания фундамента (для сборного фундамента — ширина блока-подушки), находят крайние точки фундамента. В эти точки можно вбить металлические штыри (деревянные колышки) и натянуть между ними шнур, например, на высоте фундаментного блока.

После переноса отметок осей на дно котлована и определения мест укладки элементов фундамента проволоки снимают с обноски, чтобы они не мешали его сооружению. Горизонтальность выравнивающего слоя песка или щебня под фундамент проверяют нивелиром или уровнем с трехметровой рейкой.

Ленточные фундаменты можно выполнять прерывистыми, укладывая фундаментные блоки с промежутками, которые затем засыпают грунтом. Нормативная ширина фундаментных плит по ГОСТу 13580—85 различается на 200 и 400 мм (800, 1000, 1200, 1400, 1600 , 2000, 2400, 2800, 3200 мм), и если расчетная ширина подошвы находится между указанными величинами, то разрешается при использовании плит большей шириной укладывать фундаментные блоки с промежутками. Величина этих промежутков рассчитывается исходя из равенства расчетной площади фундамента и фактической площади, занимаемой фундаментными блоками большей ширины, укладываемых с промежутками (площадь самих промежутков не учитывается):

C = (bп/ bл – 1)lп, где С — величина промежутка, мм; bп — ширина подошвы, мм; bл — ширина ленты, мм; lп — длина подошвы, мм.

 

В таблице 14 представлены наибольшие расстояния между плитами длиной 1180 мм для устройства прерывистого фундамента (для плит длиной 780, 2380, 2980 мм эти величины будут иными).

Таблица 14

Ширина фундамента, мм		Наибольшее допустимое расстояние между плитами, мм
сплошного ленточного по расчету	прерывистого
900	1400	900
1000	1400	750
1100	1400	550
1200	1400	350
1200	1600	800
1300	1400	150
1300	1600	600
1400	1600	400
1500	1600	250
1500	2000	900
1600	2000	700
1700	2000	550
1800	2000	400
1900	2000	200
2000	2400	650
2100	2400	450
2200	2400	300
2300	2400	200
2400	2800	550
2500	2800	400
2600	2800	300
2700	2800	200

При изменении глубины заложения фундаментов и примыкании фундаментов с различной глубиной заложения (например, пересечение с внутренними стенами) осуществляют их постепенное выравнивание уступами высотой не более 600 мм при длине не менее 1200 мм

 

Изменение глубины заложения фундаментов:
1 - выравнивающий слой раствора (армированный шов); 2 - песчаная подготовка; 3 - тщательно уплотненный песок 

Армированный шов на уровне низа перекрытия:
1 - кладка стены; 2 - перекрытие; 3 - шов армирования

При этом целесообразно использовать блоки пониженной высоты, доборные блоки меньшей длины и специальные блоки для пропуска коммуникаций.

При наличии в основании сооружений слабых грунтов (илы, текучие глинистые, заторфованные грунты), а также сильно набухающих грунтов, рекомендуется применение грунтовых подушек, свайных фундаментов или песчаных свай.

При пылеватых, мелких, рыхлых песках возникает необходимость уплотнения грунтов. Различают поверхностные и глубинные методы уплотнения укаткой, трамбованием, вибрацией. На уплотненных таким образом грунтах допускается возведение малоэтажных зданий.

Если в основании грунты неравномерно сжимаемые, для уменьшения опасности возникновения в здании недопустимых деформаций дополнительно рекомендуется:

• предусматривать порядок возведения здания, уменьшающий развитие неравномерных осадок отдельных его частей (в первую очередь следует возводить более высокую и тяжелую часть здания);
• повышать общую пространственную жесткость и прочность несущих конструкций зданий введением дополнительных к основной конструктивной схеме продольных и поперечных стен;
• усиливать несущие и самонесущие стены продольным армированием.
• Арматурные пояса для увеличения прочности кладки на растяжение устраивают во всех несущих и самонесущих наружных и внутренних стенах, стенах лестничных клеток и поперечных диафрагмах. Количество арматурных поясов (поясов армирования) по высоте здания и сечения арматуры назначаются по расчету или на основании опыта строительства в аналогичных инженерно-геологических условиях. Наименьший диаметр арматуры — 10 мм, наименьшая площадь сечения в одном уровне — 4 см2.
  

Пояса армирования устраиваются, как правило, в уровне перекрытий, а именно:

• в кирпичной кладке арматуру целесообразно укладывать в утолщенный шов в уровнях низа перекрытий;
• в крупноблочных зданиях горизонтальную арматуру можно закладывать в блоки рядов перемычек и соединять их на стыках с помощью сварки или укладывать в утолщенный шов в уровне перекрытий.
• Если пояс армирования разрывается оконными или дверными проемами (например, лестничной клеткой), то над или под такими проемами необходимо устраивать дополнительное армирование. За пределы контура проема эта арматура должна заходить не менее чем на два расстояния между поясами (по высоте), минимально на 1 м.
  

Рекомендуется под одним зданием применять фундаменты одного типа, даже если дом разноэтажный.