Вид фундаментов выбирают, исходя из величины нагрузок, чувствительности конструкций дома к неравномерным перемещениям основания, качества грунтов в основании, опасности воздействия морозного пучения, применяемых конструкций и материалов.
Важное значение имеет предполагаемое время, на которое возводится строение. Например, срок службы различных фундаментов составляет:
– ленточных бетонных и бутовых на цементном растворе – 150 лет;
– бутовых или бетонных столбов – 30–50 лет;
– деревянных стульев – 10 лет.
Ленточные фундаменты
Ленточные фундаменты подводят под дома с тяжелыми стенами (бетонными, каменными, кирпичными и т. п.) или с тяжелыми перекрытиями. Их закладывают под все наружные и внутренние капитальные стены. Наличие под домом подвалов, теплых подполий, гаража или цокольного этажа делают просто необходимым выбор именно этого типа фундамента.
Устройство подвалов целесообразно в домах на приусадебных участках с необводненными грунтами. Высота подполья принимается 1,9–2,2 м. Глубина заложения фундаментных стен – 0,5 м ниже пола подвала. Кроме устойчивости и прочности, стены подвала должны иметь хорошие теплозащитные свойства и надежную гидроизоляцию. Помимо этого, подвалы необходимо оборудовать приточно-вытяжной вентиляцией с каналами сечением не менее 140х140 мм. Для обеспечения соответствующей тяги каналы рекомендуется выполнять в одном стояке с дымовыми каналами печей.
Также целесообразно устройство ленточных фундаментов при небольшой глубине их заложения в случае опасности возникновения неравномерных деформаций основания. При этом в фундаментах устраивают непрерывные армированные пояса. Незаменимы ленточные фундаменты и в том случае, когда цоколь выполняет роль подпорной стенки для грунта подсыпки пола.
Столбчатые фундаменты
Столбчатые фундаменты подводят под дома с легкими стенами (деревянные рубленые, каркасные, щитовые). Этот тип фундаментов по расходу материалов и трудозатратам в 1,5-2 раза экономичнее ленточных. Столбы возводятся во всех углах, местах пересечения стен, под простенками, под опорами тяжело нагруженных прогонов и других точках сосредоточения нагрузок. Расстояние между столбами принимается 1,2–2,5 м. По верху столбов должны быть уложены обвязочные балки для создания условий совместной их работы. При расстояниях между столбчатыми (отдельно стоящими) фундаментами больше 2,5–3 м по верху укладываются более мощные рандбалки (железобетонные, металлические).
Минимальное сечение фундаментных столбов принимается в зависимости от того, из какого материала они изготовлены (бетон – 400 мм; бутобетон – 400 мм; кладка из естественного камня – 600 мм, из бута-плитняка – 400 мм, из кирпича выше уровня земли – 380 мм, а при перевязке с забиркой – 250 мм).
Плитные фундаменты
Фундаменты плитные и из перекрестных лент возводят из монолитного железобетона с целью придания фундаменту пространственной жесткости. Необходимость в этом возникает при строительстве на неравномерно и сильно сжимаемых грунтах, например, на насыпных (песчаных подушках, слежавшихся свалках, сильно пучинистых грунтах и т. п.). Иногда к таким фундаментам применяют термин «плавающий».
Устройство плитного фундамента связано с довольно большим расходом материалов (бетона и металла) и может быть целесообразно при сооружении небольших и компактных в плане домов или других построек, когда не требуется устройство высокого цоколя, и сама плита используется в качестве пола (например, гаражи, бани и т. п.). Для домов более высокого класса чаще устраивают фундаменты в виде ребристых плит или армированных перекрестных лент.
Свайные фундаменты
Свайные фундаменты являются очень дорогими и трудоемкими в выполнении, поэтому в индивидуальном строительстве встречаются крайне редко.
Буронабивные сваи
Данная технология известна давно, но ранее в строительстве жилья она не применялась. Изначально технология буронабивных свай использовалась только при проектировании сложных промышленных сооружений.
Сущность метода заключается в слеующем:
– специальная буровая установка «высверливает» отверстие, заданных проектировщиком размеров;
– в скважину опускается арматурный каркас и заливается бетоном;
– арматура сразу выпускается над поверхностью, чтобы обеспечить связку с последующими конструкциями.
В зависимости от грунта, основания буронабивных свай могут изготавливаться с применением извлекаемых инвентарных обсадных труб или без них.
Дополнение:
В маловлажных структурно устойчивых глинистых грунтах бурение скважин можно производить без устройства обсадных труб, т.к. вследствие структурной прочности грунта, стенки скважины определенное время могут находится в устойчивом состоянии (при этом технология позволяет погружаться на глубину до 50 метров). В водонасыщенных глинистых грунтах бурение скважин осуществляется под защитой глинистого раствора или с использованием обсадных труб.
Буронабивные сваи без применения обсадных труб
В грунте проходят скважину с использованием установки ударного или вращательного способов бурения. Грунт в забое скважины при ударном способе бурения разрушается ударами долота, присоединенного к бурильным трубам и канатам. Бурение вращательным способом выполняется специальной насадкой со сплошным или кольцевым забоем (вращение бурового снаряда инициирует весьма малые величины ускорений, передающихся массиву грунта и расположенным рядом зданиям, поэтому здания не получают каких-либо дополнительных осадок, сохранность их обеспечена).
В процессе бурения применяется глинистый раствор, который оказывает гидростатическое давление на стенки скважины, предохраняя их тем самым от обвала. Кроме того, восходящим потоком глинистого раствора частицы разбуренного грунта выносятся на его поверхность.
После изготовления скважины в нее опускается арматурный каркас, который в зависимости от вида внешней нагрузки может устанавливаться по всей длине сваи, на части ее длины или только у верха для связи с ростверком.
Затем скважина бетонируется методом вертикально перемещающейся трубы. При подъеме бетонолитной трубы в процессе бетонирования нижний конец ее должен быть всегда заглублен в бетонную смесь не менее чем на 1 м. Поданная бетонная смесь уплотняется с помощью вибратора, закрепленного на бетонолитной трубе. Другой метод бетонирования использует миксер с бетононасосом: бетонирование осуществляется с помощью бетононасоса — на забой скважины опускается бетоновод. Бетононасос под давлением закачивает бетон в скважину, бетоновод все время остается в первоначальном положении и извлекается только после окончания бетонирования, что определяется полным вытеснением глинистого раствора из скважины и появлением чистого бетона на поверхности. Такая технология бетонирования решает сразу две проблемы: полностью исключается возможность «пережима» сваи грунтом и обеспечивается высокое качество бетона в свае (бетонная смесь укладывается при постоянном давлении).
Буронабивные сваи с применением обсадных труб
После бурения скважины в нее помещается свайный каркас в виде трубы. Обсадная труба позволяет: перекрывать горизонты плывунных грунтов; обеспечивает безопасность ведения свайных работ; позволяет контролировать параметры буровой скважины; обеспечивает высокое качество заполнения скважины бетоном. Данная технология позволяет изготавливать сваи с уширением до 1200 мм, что дает возможность использовать несущую способность опорной толщи грунтов основания и увеличивает эффективность применения свай.
Буронабивные сваи, устраиваемые по технологии проходных шнеков
Конструкции проходных шнеков оснащены породоразрушающим инструментом с теряемым башмаком. Технология постановки свай бурением с использованием проходных шнеков обеспечивает сооружение свай без ударов и вибраций, что особенно важно при изготовлении свай вблизи существующих зданий и сооружений. При погружении шнек уплотняет стенки скважины, а выход выбуренного грунта не превышает 30-40% от объема скважины. Достоинством этой технологии является отсутствие «мокрого» процесса — глинистый раствор не нужен. Сваи заполняются литым бетоном через трубу шнековой колонны при помощи бетононасоса. Армирование осуществляют как через трубу в шнековой колонне, так и погружением армокаркаса в бетон заполненной скважины с помощью вибратора. Глубина погружения каркаса задается проектом. С целью исключения возможной деформации фундаментов рядом стоящих зданий и сооружений, сваи устраивают «в разбежку» (не менее 8-10 метров друг от друга) с возвращением к прежнему месту работ (около существующих домов) через 2-3 суток.
Возведение фундамента из буронабивных свай начинается с тщательного исследования инженерно-геологических характеристик объекта. Достаточно часто на этом этапе также проводится исследования состояния фундамента окружающих зданий, поскольку даже при таком щадящем методе, как возведение буронабивных свай, невозможно полностью исключить деформацию и проседание грунтов основания.
На втором этапе работ изготавливаются опытные образцы буронабивных свай , проводятся испытания несущей способности, что позволяет еще на этапе подготовительных работ с высокой точностью принять допустимую расчетную нагрузку на сваю, а также определить требуемые конструктивные параметры: диаметр, длину, армирование. Данный этап очень важен для ведения всех последующих работ. Именно в этот период можно убедиться в правильности выбранных материалов, типа фундамента и типа армирования. В результате второго этапа работ создаются окончательные чертежи свайного поля и изготавливаются рабочие образцы.
На третьем этапе происходит непосредственное возведение буронабивных свай согласно установленным чертежам.
На четвертом этапе происходит сдача фундамента из буронабивных свай в Стерлитамаке заказчику, завершение нулевого цикла строительства до состояния, пригодного для возведения наземной части здания. Все работы проводятся с постоянным мониторингом состояния фундаментов и грунтов основания окружающих зданий.