ОПРЕДЕЛИТЬ ХАРАКТЕРИСТИКИ ГРУНТОВ МОЖНО ТОЛЬКО С ПОМОЩЬЮ ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ
НА МЕСТЕ ПРЕДПОЛАГАЕМОГО СТРОИТЕЛЬСТВА БУРЯТ СКВАЖИНЫ, ИЗ КОТОРЫХ ОТБИРАЮТСЯ ПРОБЫ ГРУНТА
Возведение фундамента, пожалуй, самый важный этап строительства дома. Как избежать ошибок при выполнении столь ответственной работы?
|
ОПРЕДЕЛИТЬ ХАРАКТЕРИСТИКИ ГРУНТОВ МОЖНО ТОЛЬКО С ПОМОЩЬЮ ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ НА МЕСТЕ ПРЕДПОЛАГАЕМОГО СТРОИТЕЛЬСТВА БУРЯТ СКВАЖИНЫ, ИЗ КОТОРЫХ ОТБИРАЮТСЯ ПРОБЫ ГРУНТА |
Фундамент предназначен для передачи нагрузки на лежащее ниже него основание (массив грунта) от расположенных выше частей здания. Грунты подразделяются на скальные, крупнообломочные (и те и другие являются хорошим основанием), песчаные, глинистые и органогенные. На территории Московской области в основном залегают песчаные и глинистые грунты. Первые состоят из жестких частиц, имеющих форму зерен. В зависимости от размера различают гравелистые, крупные, средние, мелкие и пылеватые пески. Плотные, равномерно залегающие крупные или средние пески, не размывающиеся водой, практически не подвержены вспучиванию. Водонасыщенные пылевато-песчаные грунты с примесью мелких глинистых частиц, называемые плывунами, не могут служить основанием из-за большой подвижности и очень низкой несущей способности. Глинистые грунты состоят из мелких связанных между собой чешуйчатых частиц. Промежуточные виды грунтов между песками и глинами супеси (содержат от 3 до 10% глинистых частиц) и суглинки (от 10 до 30%). Для непосредственного возведения фундаментов растительный слой, органический ил, торфяные и болотные среды считаются непригодными. Поэтому они прорезаются, а в качестве основания используются подстилающие слои.
При строительстве дома и в первые годы его эксплуатации грунты сжимаются под действием нагрузки. В результате фундамент опускается на определенную величину, называемую осадкой. Большие, а главное, неравномерные осадки являются основной причиной деформаций, трещин и других разрушений. Несущая способность основания определяется величиной нагрузки, при которой не превышается установленная нормативами осадка. Сезонные изменения температур также сказываются на свойствах грунтов. Например, в результате промерзания они могут вспучиваться. Это объясняется тем, что вода, содержащаяся в порах грунта, при замерзании расширяется и выпучивает его, а при оттаивании вызывает просадку. Предельная глубина, на которой проявляется вспучивание, называется глубиной промерзания.
Определить характеристики грунтов можно только с помощью инженерно-геологических исследований, выполняемых специализированной организацией. На месте предполагаемого строительства бурят скважины, из которых отбираются пробы грунта. Количество и глубина скважин зависят от геологических условий участка, конфигурации и размеров будущего здания. При коттеджном строительстве обычно достаточно двух-четырех скважин глубиной 810 м. Лабораторный анализ отобранных проб позволяет определить физико-механические и химические свойства залегающих в основании грунтов. Заключение по результатам изысканий потребуется при проектировании фундаментов. Кстати, заказывать инженерно-геологические исследования лучше еще до покупки участка, особенно если есть признаки слабонесущих грунтов (заболоченность, понижение рельефа и т.д.).
Расположенное на вполне прочных верхних слоях грунтов здание может разрушаться, если напластование грунтов в целом окажется неустойчивым. Вблизи рек и оврагов, в холмистой местности верхние слои иногда сползают по наклонным нижним пластам. Опасность оползней и обвалов возрастает при влажных глинистых грунтах. Нежелательно возводить здания на высоких берегах крупных водоемов, например водохранилищ: из-за подмыва способны обрушиться большие участки берега.
Надежность, долговечность дома, а подчас и безопасность проживания в нем во многом зависят от качества проектирования и возведения фундамента. Причем выбор типа фундамента должен быть обоснован и с экономической, и с технической точки зрения (в зависимости от конструктивной системы здания, величины передаваемой нагрузки и несущей способности грунта основания). По конструкции фундаменты бывают столбчатыми, ленточными (монолитными или сборными), штатными и свайными.
 |
 |
 |
ВЫБОР ТИПА ФУНДАМЕНТА ДОЛЖЕН БЫТЬ ОБОСНОВАН С ЭКОНОМИЧЕСКОЙ И ТЕХНИЧЕСКОЙ ТОЧЕК ЗРЕНИЯ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ КОНСТРУКТИВНОЙ СИСТЕМЫ ЗДАНИЯ, ВЕЛИЧИНЫ ПЕРЕДАВАЕМОЙ НАГРУЗКИ И НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ ГРУНТА |
Столбчатые фундаменты подходят для домов без подвала, выполненных из легких конструкций. На столбы укладываются железобетонные перемычки или специально изготовленные рандбалки. Для домов с подвальным или цокольным этажом столбчатые фундаменты не годятся, не применяются они и на участках с большими перепадами высот, поскольку могут быть опрокинуты боковым давлением грунта.
При строительстве малоэтажных домов чаще всего возводятся ленточные фундаменты монолитные или сборные. Их ширина зависит от величины передаваемой нагрузки и свойств грунта основания. Объем для цокольного или подвального этажа в этом случае практически готов. Ленточные фундаменты из сборных бетонных блоков целесообразнее использовать для зданий без подвала. Дело в том, что из-за большого количества горизонтальных и вертикальных стыков такие фундаменты не обладают необходимой водонепроницаемостью. Чтобы подвал был сухим, нужна качественная гидроизоляция, устройство которой потребует значительных усилий.
Монолитные железобетонные фундаменты на 2025% дороже выполненных из сборных элементов, что обусловлено затратами на арматуру и опалубку, а также большей трудоемкостью работ. Однако дополнительные расходы полностью оправдывают себя при эксплуатации здания. Сама технология возведения монолитных фундаментов позволяет создать надежную гидроизоляцию. Помимо этого, водонепроницаемость бетона можно повысить с помощью специальных добавок. Так, введение гидрофобизатора "Аквастоп-К" (0,20,5% от веса цемента) повышает морозостойкость бетона до 500 циклов вместо 200300, а водонепроницаемость возрастает практически вдвое. Устройству пола подвала в домах с монолитными и сборными ленточными фундаментами уделяется особое внимание. Как правило, по щебеночной подготовке делается бетонная, толщиной около 100 мм. Пол должен герметично примыкать к стенам.
При высоком уровне грунтовых вод (особенно напорном), а также при неравномерно сжимаемом, слабом грунте основания применяют фундамент в виде монолитной плиты. Следует отметить, что неоднородные глинистые грунты, различающиеся по составу и плотности даже в пределах небольшой площади, залегают практически повсеместно.
Для деревянных домов с подвалом (бревенчатых, брусовых или каркасно-панельных) используются фундаментные панели, их толщина составляет всего 260 мм. Бетон, из которого изготавливаются эти конструкции, содержит специальные добавки, повышающие надежность гидроизоляции. Технологией производства предусматривается закладка утеплителя в ячейки, образованные ребрами жесткости, поэтому дополнительной теплоизоляции стен подвала не требуется. В фундаментных панелях устраиваются оконные и дверные проемы, а также отверстия для ввода коммуникаций и крепления обвязочного бруса перекрытия подвала. Такие панели производятся для любых конфигураций домов.
Свайные фундаменты целесообразно возводить при неравномерно деформируемых, слабых основаниях. Различают сваи-стойки и висячие сваи. Требуемая длина свай заранее рассчитывается, но обычно она составляет 46 м. Сваи-стойки прорезают верхние, слабые слои и передают нагрузку на более плотные и прочные нижние грунты. Висячие сваи передают нагрузку в основном за счет силы трения между ними и уплотненным грунтом. Сверху сваи объединяются монолитными балками, называемыми ростверками. Для возведения подобных фундаментов необходимо специальное оборудование.
Особо следует сказать о буронабивных сваях, применяющихся в качестве фундаментов для домов с легкими стенами. В способном держать вертикальные стенки скважин грунте пробуривают скважины, в которые при необходимости устанавливают арматурный каркас и затем заливают бетон. В сыпучих или слабых грунтах стенки скважин закрепляются обсадной трубой. Если на участке необходимо сохранить природный ландшафт, можно использовать винтовые сваи, представляющие собой большие шурупы, которые вкручиваются с помощью специального оборудования. Подобная технология позволяет создавать фундаменты практически на любых грунтах (в том числе и на плывунах), сохраняя рельеф. Предварительно выравнивать площадку необязательно, деревья вырубают только на месте расположения будущего дома.
Точность реализации проекта, высокое качество работ и строгое следование установленному графику способна обеспечить лишь солидная строительная организация. Вот почему заказчику следует изучить сметные предложения нескольких строительных фирм. При этом необходимо выяснить, за счет чего цены на те или иные работы и материалы в одной компании ниже, чем в другой. Часто какие-то работы сознательно не включают в общий перечень, а предлагаемые материалы не отвечают современным требованиям.
Заказчик должен так спланировать свои действия, чтобы у строительной организации был в запасе хотя бы месяц до начала работ по возведению фундаментов. За это время строители смогут изучить проектную документацию, составить сметы, договориться с поставщиками, подготовить участок и т.д. Остается добавить, что подготовка основания и устройство фундаментов могут продлиться от одного до трех месяцев.
Перед началом работ по подготовке основания должны быть точно обозначены границы участка, проложены подъездные пути (желательно из дорожных плит), устроена площадка для разворота транспорта и строительной техники. Кустарник и деревья вырубают в соответствии с генпланом, затем производится посадка дома. Вдоль внешнего периметра, на расстоянии 1,5 м от края будущего котлована устанавливают так называемую обноску из столбиков, сверху соединенных досками. На обноску натягивают шнур, обозначающий оси. При выполнении разбивочных работ желательно присутствие заказчика. Рабочая проектная документация должна включать план котлована с указанием крутизны откосов.
Перед разработкой котлована снимается растительный слой. Если в дальнейшем его предполагается использовать, растительный слой хранится вдали от подъездных путей и места складирования материалов; для засыпки он не годится. При разработке котлована постоянно ведется геодезический контроль, чтобы исключить перекопку, а следовательно, увеличение глубины заложения. Более того, котлован делают на 1015 см меньше, чем требуется по проекту. Его дно зачищают вручную. Котлован роют непосредственно перед возведением фундамента. Перерывы во времени между этими двумя процессами недопустимы: если котлован долго остается открытым, его дно разжижается атмосферными осадками, а стенки обрушиваются.
Фундамент должен опираться на грунт в его природном состоянии (так называемый материк), структуру и физико-механические свойства которого необходимо сохранить. Для уменьшения осадки слой относительно рыхлого грунта, залегающего непосредственно под фундаментом, иногда заменяют более плотным, а значит, менее сжимаемым. В этом случае делают подушку из крупно- или среднезернистого песка без глинистых примесей. Засыпанный и разровненный песок уплотняют трамбованием. Особо подчеркнем, что толщину подушки определяют на основании расчетов.
Атмосферные осадки или грунтовые воды не должны скапливаться на дне котлована. Поэтому в процессе его разработки устраивают дренажную систему, с помощью которой отводятся поверхностные воды и понижается уровень грунтовых. Дренажную трубу прокладывают с небольшим уклоном по периметру гравийной отсыпки. Вокруг всего слоя отсыпки укладывают нетканый фильтрующий материал, например Тураг. По углам здания устраивают контрольные колодцы (углубления), а завершением дренажной системы является "сливной" колодец. Если вода все же наполнила на какое-то время дно котлована, удалить следует не только ее, но и разжиженный грунт.
СВЕЖИЙ БЕТОН УПЛОТНЯЮТ С ПОМОЩЬЮ ВИБРАТОРА, ЧТО ОБЕСПЕЧИВАЕТ РАВНОМЕРНУЮ ПЛОТНОСТЬ СМЕСИ. КОГДА ПЛИТА ГОТОВА, ПРОИЗВОДЯТ РАЗМЕТКУ, ЗАТЕМ УСТАНАВЛИВАЮТ МЕТАЛЛИЧЕСКУЮ ОПАЛУБКУ И АРМАТУРНЫЙ КАРКАС
Для сглаживания неровностей дна котлована можно использовать утрамбованную подсыпку из крупно - или среднезернистого песка. Если на незначительном участке котлована была допущена перекопка, основание восстанавливают, подсыпая гранитный щебень (иногда с добавлением кварцевого песка), который также утрамбовывают. По краям котлована оставляют свободную от нагрузок полосу, на нее нельзя складывать вырытый грунт или строительные материалы.
Следует помнить, что при копке извлеченный грунт разрыхляется, увеличиваясь в объеме (песок и растительный слой, например, в 1,21,3 раза), частично его можно использовать при планировочных работах. Однако необходимо заранее предусмотреть, куда будет вывозиться грунт. Можно сэкономить на транспортных расходах, применив обваловку цоколя. В этом случае котлован отрывают не так глубоко, как требуется, а извлеченный грунт насыпают вокруг здания, так что дом приподнимается относительно общего уровня участка.
Когда котлован готов, на его дно переносят разбивочные оси здания. Эту работу выполняют особенно тщательно. Столбики, к которым крепят обозначающий оси шнур, закрепляют таким образом, чтобы они не повреждались в ходе строительства.
Рассмотрим технологию устройства одного из самых надежных фундаментов при сложных грунтахмонолитной железобетонной плиты. На грунт основания насыпают слой щебня толщиной 150 мм (впоследствии его утрамбовывают), что позволяет устранить капиллярный подсос воды. Одновременно делают опалубку из досок и бруса. На щебень укладывают слой так называемого тощего бетона или асфальта. По бетонной подготовке раскатывают рулонную гидроизоляцию (например, гидростеклоизол). Рулоны с нахлестом раскладывают в два слоя перпендикулярно друг другу, при этом полотнища заходят на боковую поверхность опалубки и прикрепляются к ней гвоздями. Для защиты гидроизоляции поверх нее выполняют песчано-це-ментную стяжку толщиной 3040 мм. Если нет грунтовых вод, а возвести плитный фундамент решили из-за залегания слабого, неравномерно сжимаемого грунта, то эту операцию с устройством горизонтальной гидроизоляции можно не производить.
На следующем этапе изготавливают объемный арматурный каркас фундаментной плиты (для стен предусматривают специальные выпуски арматуры). При укладке бетона важно поддерживать непрерывность процесса. Свежий бетон уплотняют с помощью вибратора, что обеспечивает равномерную плотность смеси. Когда плита готова, по выпускам арматуры производят разметку, затем устанавливают металлическую опалубку и арматурный каркас, монтируют закладные изделия для стен и окон подвала, а также для различных технологических отверстий. Как правило, металлическая опалубка рассчитана на 5060 м3 бетона. Обычно объем фундамента превышает это значение, поэтому бетон укладывают поэтапно. Пока переставляется металлическая опалубка, приступают к гидроизоляции готовых фундаментов. На наружные поверхности стен с помощью битумной мастики приклеивают два слоя гидростеклоизола или наносят слой специального состава на цементной основе Глимс ВодоStop.
Из-за перестановки опалубки образуются так называемые холодные швы. Для обеспечения их герметичности при бетонировании боковой срез делают неровным, "рваным". Холодный шов появляется в месте примыкания плиты и стен фундамента, в этом месте наносят дополнительную гидроизоляцию, а в особо сложных случаях в швы замуровывают специальную пластиковую резину.
После завершения монолитных и гидроизоляционных работ фундаменты утепляют экструдированным пенополистиролом (Styrodur, BASF, Austroterm и др.). Чтобы защитить утеплитель от механических повреждений при засыпке, его закрывают слоем ацеида. В последнее время все чаще используют материалы "Тефонд плюс" или "Тефонд дрейн плюс", которые не только обеспечивают сохранность утеплителя, но и отводят грунтовые воды от вертикальных поверхностей фундаментов. Затем завершают устройство дренажной системы, прокладывают инженерные коммуникации. Если окна подвала расположены ниже уровня земли, то для них делают приямки. Потом приступают к перекрытию подвала или цокольного этажа. После этого засыпают пазухи. Когда возведение фундамента будет закончено, рекомендуется полностью завершить все земляные работы.
Для защиты фундаментов от поверхностных вод, появляющихся при выпадении осадков и таянии снега, по периметру здания устраивают отмостку шириной 700800 мм. Под ней рекомендуется проложить мини-дренаж, который отведет "верховодку" и снизит нагрузку на гидроизоляцию подземной части. В месте соприкосновения кирпичной кладки с бетоном по всему сечению наружных и внутренних стен прокладывают гидроизоляцию из рулонных материалов, например, из двух слоев гидростеклоизола на битумной мастике. Традиционная методика предусматривает обмазку вертикальных поверхностей фундаментов готовыми к употреблению битумно-полимерными мастиками промышленного изготовления или горячим битумом в два слоя. Однако долговечность обмазочной гидроизоляции оставляет желать лучшего. Если грунты влажные, устраивают обклеечную гидроизоляцию, о которой упоминалось выше.
Технология проникающей или капиллярной гидроизоляции основана на применении состава, представляющего собой смесь специального цемента, кварцевого песка и активных добавок. При нанесении приготовленного раствора на влажную поверхность активные компоненты под действием осмотического давления проникают в капилляры и вступают в реакцию с известью, содержащейся в бетоне. В результате образуются нерастворимые кристаллические комплексы, которые плотно заполняют поры и микротрещины по всему объему материала, вытесняя при этом воду. Если влага отсутствует, действие компонентов приостанавливается. Реакция кристаллизации автоматически возобновляется при поступлении воды. Прочность и морозоустойчивость бетона повышаются.
Наиболее известной маркой проникающей гидроизоляции является система "Пенетрон" производства компании ICS/PENETRON INTERNATIONAL LTD (США). Система включает ряд гидроизолирующих веществ, из которых основным является материал с тем же названием. "Пенетрон" можно наносить на наружную или внутреннюю поверхность, на свежеуложенный или старый бетон. Он защищает железобетонные конструкции от действия растворенных в воде химических веществ, а также от высокого гидростатического давления. Этот экологически чистый материал используется для обработки питьевых колодцев, бассейнов и т.д. Но главное, он обеспечивает стопроцентную гидроизоляцию подвальные помещения будут всегда сухими. Даже в случае повреждения бетона гидроизоляция не нарушается. Расход материала составляет 0,81,1 кг/м2, а цена около 160 руб./кг. В состав системы входят и другие материалы. Так, "Пенекрит" предназначен для заполнения швов, стыков, отверстий, образующихся после удаления стяжек опалубки, "Ватерплаг" и "Пенеплаг" для устранения сильных течей под давлением. Добавку "Пенетрон адмикс" вводят в бетонную или цементно-песчаную смесь, приготовленную на строительной площадке. При этом обеспечивается водонепроницаемость как монолитного бетона, так и цементно-песчаной стяжки.
Причинами растрескивания и частичного разрушения фундаментов могут быть не только ошибки, допущенные при проектировании или строительстве. Инженерно-геологические условия участка меняются в зависимости от хода естественных геологических процессов, а также в результате хозяйственной деятельности, например, при откачке подземных вод через артезианские скважины, мелиоративных работах, строительстве других зданий и сооружений. Если трещина появилась, нужно выяснить, продолжает ли она увеличиваться. Для этой цели выставляют "маяки" из строительного гипса; их разрушение свидетельствует о расширении трещин и, следовательно, о продолжении процесса деформирования фундамента. В таком случае необходимо пригласить специалистов, которые проведут обследования и примут соответствующие меры. Однако стоимость подобных работ сопоставима со стоимостью возведения фундаментов.
Несущую способность фундамента повышают за счет увеличения его ширины, поэтапно удаляя грунт вокруг здания и даже под ним. Затем укладывают арматуру и бетон. При сильной деформации необходимы дополнительные мероприятия, например, установка специальных тяжей и т.д. Работы должны проводиться очень быстро: из-за освобождения стен от грунта расширение трещин может ускориться.
Для эффективного "лечения" (заделки) трещин применяют специальные материалы, например, хорошо зарекомендовавшую себя систему материалов Disom производства испанской компании SODITE S.A. При заделке труднодоступных трещин, высоком стоянии грунтовых вод, сложных течах поможет материал Disom А. Этот состав схватывается достаточно продолжительное время, что позволяет качественно выполнить ремонтные работы. Disom А останавливает поток воды под давлением до восьми атмосфер.
Чтобы восстановить бетонные поверхности при постоянном притоке воды, используют быстрозатвердевающий безусадочный раствор Disom В, причем установка опалубки не требуется. Состав Disom 101 широко применяется для восстановления гидроизоляции. Disom 101, нанесенный на поверхности стен и полов подвалов, образует водонепроницаемое покрытие, которое обладает высокой прочностью и долговечностью. При обработке поверхности в два слоя средний расход материала составляет 1,5 кг/м2. Его стоимость 81 руб./кг.
В строительстве фундаментов не бывает мелочей. Важно все. Смеем надеяться, что нам удалось убедить в этом будущих застройщиков.
Редакция благодарит компании "ПСК ПРОБИЗНЕССТРОЙ", "Вольфагролес", "САЗИ", "С.ФМастер", "Кантристроп", "ИНТЕРПРОМГРАНД" за предоставленные материалы и помощь в подготовке статьи.