Разговор о возведении фундаментов следует начать с основания толщи грунтов, которая воспринимает нагрузку от здания. Ее несущая способность важнейший параметр при выборе типа опоры, определении геометрических размеров и конструкционных особенностей. Для каждого региона характерны определенный состав залегающих пород и собственные гидрогеологические проблемные зоны. Так, в Московской области встречаются крупнообломочные, песчаные, органогенные и глинистые грунты, причем преобладают последние. В зависимости от процентного содержания глинистых частиц различают супеси (от 3 до 10%), суглинки (от 10 до 30%) и глины (более 30%). Во влажном состоянии такие основания могут вспучиваться неравномерно расширяться в сильные морозы и проседать в оттепель. Возникающие напряжения необходимо учитывать при проектировании. Например, фундамент для каменного дома с железобетонными перекрытиями нужно закладывать ниже глубины промерзания основания, для легких коттеджей без подвала подойдут мелкозаглубленные конструкции. К пучинистым грунтам относятся также мелкие и пылеватые пески. Среди прочих проблемных зон водонасыщенные пылевато-песчаные грунты с примесью глинистых частиц и органического ила, торфяные и болотистые основания. Из-за низкой несущей способности и большой подвижности возводить фундаменты в местности с подобными грунтами практически невозможно. В качестве примера хорошего основания приведем плотные, однородно залегающие водонепроницаемые гравелистые, крупные и средние пески. Фундаменты малоэтажных частных домов, возведенных на этих основаниях, как правило, осаживаются незначительно и равномерно.
Прочность и деформационная устойчивость опорных конструкций во многом зависят от того, был ли учтен характер напластований. Основание редко бывает однородным, и под довольно прочными верхними слоями часто располагаются слабые и неустойчивые. Плотность и состав грунтов могут изменяться даже в пределах нескольких метров. Чтобы конструкция фундамента была технически правильной и экономически оправданной, потребуются физико-механические характеристики основания. Они определяются специализированными организациями в процессе инженерно-геологических изысканий и лабораторных исследований.
Расчет фундамента выполняется на основании конструктивной схемы будущего строения, величины передаваемой нагрузки и несущей способности основания. Слово Владимиру Павловскому, заместителю директора по строительству ПСК "Пробизнесстрой": "Оптимальный тип фундамента выбирается путем сравнения различных конструкций. При этом учитываются технические и экономические показатели: трудоемкость и материалоемкость опоры".
Для частных малоэтажных коттеджей применяются столбчатые, свайные, ленточные и плитные конструкции. Столбчатые (бетонные, железобетонные) фундаменты, а также буронабивные сваи подходят для домов с легкими ограждающими конструкциями без подвала. При устройстве буронабивных свай в грунте бурят скважины, в которых устанавливают металлические или асбестоцементные обсадные трубы, предназначенные для закрепления вертикальных стенок основания. (Если грунт не будет осыпаться, трубы могут не понадобиться.) Скважины или трубы заливают бетоном, а при необходимости усиливают армирующим каркасом. Установленные столбы объединяют с помощью ростверка (монолитного железобетонного пояса) или перемычек и рандбалок.
Решение о строительстве свайных фундаментов, как правило, принимается в сложной гидрогеологической ситуации, когда основание представляет собой слабые, неравномерно деформируемые, водонасыщенные грунты, или рельеф местности может спровоцировать оползни и обвалы (близость рек, оврагов, холмистость и т.п.). Для передачи нагрузки на прочные нижние слои используются стойки, прорезающие слабые верхние грунты, или висячие сваи. Если необходимо сохранить рельеф местности и природный ландшафт, применяются винтовые сваи огромные металлические шурупы, которые вкручиваются в грунт с помощью специального оборудования.
В частном малоэтажном строительстве наибольшей популярностью пользуются ленточные фундаменты. Многие застройщики полагают, что сборные элементы обходятся дешевле монолитной конструкции. При этом часто не учитываются расходы на перевозку блоков и фундаментных плит, на дорогостоящую строительную технику, предназначенную для погрузки-разгрузки и монтажа, а также на монолитные работы (заделка некратных участков и мест ввода инженерных коммуникаций). Поскольку типоразмеры сборных элементов регламентированы, фундаменты имеют большой запас несущей способности, что приводит к перерасходу строительных материалов и нерациональному использованию средств застройщика. Весьма дорогостоящи и гидроизоляционные мероприятия. Через многочисленные вертикальные и горизонтальные швы в цокольные помещения будут проникать грунтовые воды, а нанесение традиционных гидроизоляционных материалов затрудняет неровная поверхность стен подвала.
Монолитные ленточные фундаменты лишены перечисленных недостатков. Если четко организовать технологический процесс и использовать стальную инвентарную опалубку, трудоемкость работ значительно снижается. Водонепроницаемость конструкций обеспечивают гидрофобизирующие добавки ("Аквастоп-К", "Пенетрон адмикс" и др.), включенные в состав бетона. Кроме того, монолитное строительство позволяет возводить фундамент для здания любой конфигурации, причем точно в соответствии с расчетом, а стены подвала после удаления опалубки не нуждаются в дополнительном выравнивании. Говорит Михаил Кранчев, генеральный директор компании "Новый Дом": "Используя результаты расчета, основанного на инженерно-геологических исследованиях, инженер-конструктор разрабатывает технически достаточный фундамент. Однако пожеланию клиента конструкция может быть усилена. Замечу, разница в стоимости монолитного и сборного фундаментов, как правило, составляет доли процента от общих затрат на строительство. Уместно ли экономить на надежности и качестве опоры?"
Для домов с легкими (бревенчатыми, брусовыми, каркасно-щитовыми) стенами можно использовать утепленные фундаментные панели толщиной 260 мм. Они изготавливаются на заказ (в соответствии с предоставленным проектом) и предусматривают дверные, оконные проемы, отверстия для ввода инженерных коммуникаций.
Если здание возводится на слабых, неравномерно сжимаемых и подвижных грунтах, подойдет фундаментная плита с жестким пространственным армированием по всей несущей плоскости. Ее размеры соответствуют площади постройки. Кстати, в последнее время подобные конструкции возводятся и на благополучных с точки зрения гидрогеологии участках.
Монолитная плита также служит полом подвала; она может комбинироваться со стенами из сборных элементов. Комментарий Владимира Павловского: "Чтобы снизить трудозатраты и расход материалов, при закладке ленточных и плитных фундаментов мы рекомендуем сочетать сборные и монолитные конструкции. Опорные элементы выполняют из монолитного железобетона, а стены подвала из бетонных блоков (ГОСТ 13579-78*). Нагрузку от стен наземной части здания толщиной 510 мм и более передает монолитный ростверк".
Для частных домов без подвала применяются малозаглубленные фундаменты, которые закладываются в промерзающем слое грунта. Они могут быть ленточными (сборными или монолитными) и плитными. Чтобы грунт меньше вспучивался, при помощи трамбовок уплотняют основание и устраивают подушку из крупного или среднего песка. В ряде случаев делают глинистый водозащитный экран, который снижает капиллярный подсос воды в промерзающий грунт. Слово Юрию Гнатюку, главному архитектору компании "Сапсан": "При строительстве каркасно-щитовых домов и других малоэтажных строений с легкими стенами предпочтение отдается мелкозаглубленным фундаментам. В этом случае основание рассчитывается по деформациям пучения (ТСН МФ-97 МО "Проектирование, расчет и устройство мелкоза-глубленных фундаментов малоэтажных жилых зданий в Московской области"). Точное соблюдение технологии почти полностью устраняет пучинистые свойства грунта".
Нулевой цикл, то есть процесс возведения здания до отметки пола первого этажа, можно условно разделить на два этапа подготовку основания и строительство фундаментов с последующей укладкой конструкций перекрытия на стены подвала. Им предшествуют мероприятия по обустройству подъездных путей и площадки для строительной техники, очистка участка от деревьев и кустарников, а также разби-вочные работы.
Сначала снимается растительный слой, затем под строгим геодезическим контролем начинается разработка котлована. Фундамент должен опираться на естественный грунт, поэтому перед строительством дно котлована вручную зачищается до проектной отметки. В ходе земляных работ обустраивают дренажную систему, которая позволяет организовать отвод поверхностных и снизить уровень грунтовых вод. Рассказывает Виктор Козлов, главный инженер компании "Атомстрой": "Дренажную систему необходимо организовывать на участках, где залегают глинистые грунты с низкой водопроницаемостью. В противном случае поверхностные воды будут скапливаться вокруг подземных конструкций, постепенно разрушать стены подвала, фундамент и даже размывать основание.
К устройству дренажа приступают сразу после откопки котлована. По его периметру с указанным в проекте уклоном на слой гравия укладывается труба, обернутая нетканым фильтрующим материалом (Тураг и др.). По углам котлована делаются контрольные колодцы. Главный элемент дренажной системы сливной колодец, из которого собранная вода выводится за пределы участка".
Между разработкой котлована и возведением фундамента не должно быть продолжительных перерывов. Под воздействием атмосферных осадков основание размывается, а стенки котлована обваливаются. Как отмечает Юрий Гнатюк, "к земляным работам приступают, еслиу бровки будущего котлована складировано не меньше половины необходимых материалов. В зоне строительства остается только четверть извлеченного грунта, если он, конечно, не является пучинистым. Сухая земля используется для обратной засыпки пазух между стенами фундаментов и откосами котлована. Оставшийся грунт вывозится".
Технология возведения фундаментов зависит от типа предусмотренной проектом конструкции. Остановимся на наиболее распространенных ошибках. Любые изменения необходимо согласовывать с проектировщиками, однако из благих побуждений либо под давлением строителей застройщики решают самостоятельно изменить конструктивную схему. Так, проект предусматривал фундаменты с подошвой различной ширины под несущие и ненесущие стены, а также равномерную, без деформаций, осадку дома. В процессе строительства под ненесущие подвели фундаменты той же ширины, что и под несущие стены. (Последние воспринимают основные нагрузки от железобетонных перекрытий, стропильной конструкции и др.) Здание оседало неравномерно, с различной скоростью, что привело к образованию трещин и других деформаций.
Комментарий Владимира Бычкова, директора ПСК "Пробизнесстрой": "Хочу предостеречь застройщиков от беспечности по отношению к выбору строителей. Возведение фундаментов, как, впрочем, и строительство дома в целом, следует поручать только надежному профессиональному коллективу. Иначе можно пострадать от их некомпетентности и даже стать жертвой обмана. Так, заказчик обратился в ПСК "Пробизнесстрой" с просьбой реконструировать фундамент только что возведенного дома строительство вела бригада рабочих из ближнего зарубежья. Изучение подземной части здания показало, что фундамент практически отсутствует. В зоне подвала глубина заложения монолитной железобетонной ленты колебалась от 50 до 300 см, причем арматура была только на отдельных участках. Гидроизоляционных мероприятий не проводилось вовсе. В результате домовладелец потратил немалые средства на подведение фундамента под уже существующее строение".
Не менее распространенная ошибка полностью построенный и перекрытый подвал с засыпанными пазухами на зиму оставляют незащищенным. Из-за разницы температур на внутренних и наружных поверхностях в стенах и фундаментах цокольного этажа возникают термические напряжения. Поэтому до наступления холодов желательно полностью завершить строительство и подключить дом к отопительной системе. В противном случае пол и стены подвала необходимо утеплить с помощью слоя керамзита, проемы, включая шахту лестницы, заколотить, а плиты перекрытия снаружи укрыть полиэтиленовой пленкой или рулонным гидроизоляционным материалом.
При устройстве монолитных фундаментов следует отдать предпочтение вязаным (а не сварным) арматурным каркасам. Если сварка проводилась без соблюдения технологических требований, в арматуре возникнут внутренние напряжения, которые со временем приведут к появлению трещин в монолите. Уложенный бетон нужно тщательно провибрировать и обеспечить надлежащий уход за ним. Летом поверхности следует укрывать от солнца и увлажнять. Кроме того, бетонные конструкции нельзя нагружать прежде, чем они наберут 70% прочности.
Для защиты фундаментов и стен подвала от разрушительного воздействия грунтовых вод, проникающих в почву атмосферных осадков устраивают горизонтальную и вертикальную гидроизоляцию. Первая обычно выполняется из рулонных материалов на синтетической или стекловолоконной основе (гидростеклоизол), которые укладываются на уровне примыкания пола к фундаментам, а также на уровне отмостки плиты перекрытия подвала. Вертикальная гидроизоляция наносится на наружные или внутренние поверхности фундаментов и стен цокольного этажа.
Различают обмазочную, оклеечную, проникающую и экранную гидроизоляцию. Тип материалов выбирается на основании результатов гидрогеологических исследований. В особых случаях требуется комплексный подход, то есть применяются разные типы гидроизоляции.
В качестве обмазочной гидроизоляции прежде использовался нагретый до 120С битум, который наносился на наружные поверхности в два слоя. Основные преимущества материала доступность и дешевизна, при этом срок его службы составляет всего пять-шесть лет, к тому же при отрицательных температурах битум теряет эластичность. Сегодня для обмазки все чаще применяются битумно-полимерные и битумно-резиновые смеси или мастики (скажем, "БЛЭМ-20", Рязанский картонно-ру-бероидный завод), а также цементно-полимерные составы. Последние затворяются водой, специальной связующей эмульсией или водной дисперсией полимеров (акриловой, силиконовой или виниловой) до получения штукатурного раствора или мастики. Цементно-полимерные смеси обладают хорошей адгезией к бетонному основанию, герметично закупоривают поры и трещины, благодаря пластифицирующим добавкам легко наносятся на жесткие поверхности, а за счет полимерных составляющих перекрывают трещины шириной до миллиметра (Aquafin-2k, Schomburg, Германия). Кроме того, они подходят и для горизонтальной гидроизоляции.
Для устройства оклеечной гидроизоляции используются рулонные или пленочные материалы, к примеру, "ИЗОЭЛАСТ" и "ИЗОПЛАСТ" (завод "Изофлекс", Россия), "ТЕХНОЭЛАСТ" ("ТЕХНОНИКОЛЬ") и гидростеклоизол, которые наклеиваются на стены подвала при помощи водостойкой мастики. При их производстве на синтетическую основу (полиэстр, стеклохолст, стеклоткань) наносится полимермодифицированный битум. Рулонные и пленочные материалы обладают повышенной эластичностью и теплостойкостью, надежностью и долговечностью. Правда, перед их нанесением поверхность следует тщательно подготовить просушить, выровнять, загрунтовать.
Проникающую гидроизоляцию устраивают при помощи специальных цементных смесей "Пенетрон" (ICS/PENETRON INTERNATIONAL LTD, США), "Кальма-трон" ("Новые технологии", Россия), Хурех (XYPEX CHEMICAL, Канада), Vandex S (VANDEX International, Швейцария), которые содержат измельченный кварцевый песок и активные добавки. Составы затворяются водой и наносятся на очищенную, хорошо подготовленную влажную поверхность. Их активные компоненты проникают в поры бетона, вступают в реакцию с его составляющими и образуют кристаллические комплексы. В результате поры и микротрещины заполняются, что обеспечивает водонепроницаемость стен подвала, повышает его прочность и морозоустойчивость. Проникающие гидроизоляционные материалы наносятся как на наружные, так и на внутренние поверхности. Их также используют для гидроизоляции подвалов эксплуатируемых зданий.
В особо сложных гидрологических условиях, при высоком напоре грунтовых вод следует выбрать экранную гидроизоляцию замок из уплотненной глины, расположенный с внешней стороны стен подвала. Толщина замка из обычной глины составляет 40-50 см. Впрочем, на российском рынке уже появились панели Bentomat (СЕТСО), маты Rawmat HDB, Nabento (AKZO NOBEL) и Voltex (СЕТСО), содержащие бетонитовую глину. Она обеспечивает хорошую гидроизоляцию при толщине один-два сантиметра.
В качестве защитного экрана могут применяться полимерные геомембраны, скажем, "Тефонд Плюс" (Tegola, Италия), Blackline (MONARFLEX, Дания), DanoDren (Danoza, Испания) полотна из фильтрующего геотекстиля с шипами, образующими водосточные каналы. Геомембраны долговечны, устойчивы к механическому воздействию и нейтральны к воздействию агрессивных сред.
Упомянем и о таком виде экранной гидроизоляции, как прижимная кирпичная (в полкирпича) стенка, которая выкладывается по периметру стен подвала и с внутренней стороны оклеивается рулонными гидроизоляционными материалами. При строительстве монолитных ленточных фундаментов она выполняет функции внешней опалубки.
Теплопроводность бетона достаточно высока, поэтому отапливаемый подвал необходимо утеплять. С наружной стороны конструкции крепятся теплоизоляционные плиты из экструдированного пенополистирола, например, Styrodur (BASF, Германия), Styrofoam IB (DOW, Германия), "Экспол" (НПО "Экспол", Россия) и др. Их толщина подбирается на основании теплотехнического расчета. От механических повреждений утеплитель защищается с помощью листов ацеида или штукатурного слоя, армированного металлической сеткой. Помимо основного назначения такая конструкция используется в качестве дополнительной гидроизоляции.
Редакция благодарит компании ПСК "Пробизнесстрой", "САПСАН", "Новый Дом", "САЗИ", НПК "Атомстрой", "Армстрой-R" за предоставленные материалы и помощь в подготовке статьи.
