Виды фундаментов глубокого заложения

Известно, что фундамент следует подбирать, исходя из характеристик почвы, особенностей ландшафта и массы будущего здания. Для домов с довольно большим весом существует отдельный вид фундаментов глубокого заложения. Вся их конструкция направлена на рассредоточение нагрузки и создании устойчивого основания. В этой статье мы поговорим о выборе и проектировании фундаментов глубокого заложения.

Технология устройства фундамента глубокого заложения

Фундаментом глубокого заложения называют конструкцию, служащую опорой для дома, который оказывает чрезмерное давление на грунт. Основное отличие такого фундамента заключается в его закладке на глубину, гораздо большую, чем у обычных или мелкозаглубленных. На такой глубине фундамент не промерзает, не подвергается силам пучения и может сохранять свою устойчивость на протяжение десятилетий. Суть такой глубокой закладки в том, что нижние слои грунта обладают более высокой плотностью, нежели верхние. По этой причине за счет увеличенной плотности грунта фундамент может выдерживать экстремально тяжелые конструкции.

Само собой разумеется, что закладка такого фундамента будет весьма трудоемкой и затратной с финансовой стороны: рытье глубокой траншеи, большое количество песка и щебня для дренажа, повышенный расход бетона, который еще надо где-то замешать… Нюансов масса, поэтому перед работой необходимо все тщательно спланировать и подготовить.

Фундаменты глубокого заложения используют для строительства многоэтажных зданий, торговых центров, промышленных объектов и других сооружений из кирпичных и железобетонных элементов. Применение такой конструкции целесообразно только на участках с глубоким уровнем пролегания грунтовых вод. Если воды находятся близко к поверхности земли, закладка основания не будет иметь смысла, так как вы не сможете получить опоры на плотный твердый грунт.

Классификация фундаментов глубокого заложения

Существует несколько видов фундаментов глубокого заложения, отличных по форме, способу постройки, глубине закладки, конструктивным особенностям и применяемым материалам. Одни виды используются для создания прочного и долговечного основания для тяжелых зданий, другие позволяют построить заглубленную конструкцию с подземными помещениями, третьи уменьшают горизонтальные нагрузки на строение.

Классификация фундаментов глубокого заложения:

опускные колодцы;
кессоны;
тонкостенные оболочки;
буровые опоры;
стены в грунте.

Предлагаем поговорить о каждом из видов более подробно.

Опускные колодцы

Опускной колодец представляет собой замкнутую и, как правило, симметричную конструкцию сквозного типа. Ее помещают в грунт целиком или собирают из нескольких секций, после чего тщательно бетонируют.

Обычно монтаж опускных колодцев осуществляется за счет силы их собственного веса, но в некоторых случаях для прочной фиксации их подвергают вибрации. Главное правило – соблюдение строжайшей вертикальности при погружении. По мере опускания колодца в землю грунт из-под него постепенно вынимают, используя для этой цели гидроразмывную установку или грейферный экскаватор.

Опускные колодцы изготавливают из различных материалов, в том числе железобетон, каменная или кирпичная кладка, иногда могут использовать металл и древесину. Нижняя часть конструкции оснащена режущей частью с уголками или швеллерами. Она армирована больше, чем все тело колодца. Внешние стенки могут быть ступенчатыми или вертикальными с уменьшающимся диаметром к верхней части.

Кессоны

Кессоны применяют в тех случаях, когда фундамент глубокого заложения приходится монтировать ниже уровня грунтовых вод. Кессон представляет собой своеобразную камеру с нагнетенным воздухом, который осушает и выталкивает грунт для разработки. Когда камеру кессона опускают в землю, ее заливают бетонным раствором.

Кессон состоит из следующих конструктивных элементов:

шахта;
камера;
компрессоры;
шлюзовые аппараты.

Использование кессонных фундаментов глубокого заложения сопряжено с большими трудовыми и финансовыми затратами. Этот способ довольно сложный в исполнении, а потому в современном строительстве его практически не используют, заменяя альтернативами.

Тонкостенные оболочки и буровые опоры

Тонкостенными оболочками называют полые металлические цилиндры, диаметр которых может варьироваться от 3 до 6 м. Длина одной секции может достигать 6-12 м, и в случае необходимости их наращивают, соединяя болтами и усиливая крепеж сваркой.

Чтобы погрузить длинные металлические секции в грунт, используют вибрационное устройство. Как и опускные колодцы, тонкостенные оболочки в нижней своей части имеют ножевые части. После установки элементов в строго вертикальном положении внутренние пустоты заливают бетонным раствором.

Буровые опоры похожи на тонкостенные оболочки, но изготовлены полностью из бетона. Их устанавливают в предварительно пробуренную вертикальную шахту. Тело бетонной опоры армируют, а в нижней его части делают небольшое расширение. Оно существенно снижает нагрузку на плотный грунт, а также препятствует расшатыванию опор силами пучения и другими неблагоприятными явлениями.

Стена в грунте

Стены в грунте в качестве фундаментов возводят преимущественно для строительства заглубленных сооружений. Сперва намечают контур здания, после чего в соответствии с разметкой выкапывают узкую и очень глубокую траншею (как для ленточного фундамента, только гораздо глубже). Затем эту траншею заполняют заранее подготовленными железобетонными секциями, либо заливают бетонным раствором.

Такой фундамент глубокого заложения применяют для строительства жилых многоэтажных зданий с подземным паркингом, переходами, складскими, рабочими и производственными помещениями. Этот способ актуален для густонаселенных мегаполисов, где застройщики вынуждены бороться за каждый свободный кубометр пространства. В последние годы дома с подземными ярусами возводят все чаще в виду их очевидной практичности.

Технология строительства ленточного фундамента

Построить своими руками фундамент из тонкостенных опор или стену в грунте довольно проблематично. Проще всего рассмотреть технологию на примере закладки ленточного фундамента глубокого заложения. Однако прежде чем начать, необходимо позаботиться о подготовительных работах: очистке стройплощадки, вывозе строительного мусора, месте складирования и хранения стройматериалов и т.д. Также подготовка включает снятие верхнего плодородного слоя почвы толщиной от 10 до 30 см. Когда со всеми этими манипуляциями покончено, можно приступать к разметке и земляным работам.

Разметка фундамента глубокого заложения осуществляется по такому же принципу, как и разметка обычного ленточного фундамента – при помощи кольев и шнура. Специалисты рекомендуют делать разметку двумя параллельными линиями, дистанция между которыми обозначает ширину будущей траншеи. Так вы сможете явственно представить расположение будущего фундамента.

Полезный совет: После установки разметки проверьте ее ровность методом диагоналей. Поскольку большинство зданий прямоугольной формы, измерьте обе диагонали этого прямоугольника и сравните их. Если они равны, значит разметка сделана правильно, и стороны фундамента также равны по отношению друг к другу.

Земляные работы:

В соответствии с разметкой выкопайте траншею необходимой глубины. Если в вашем случае глубина закладки фундамента зависит только от характеристик грунта, уровня его промерзания и уровня залегания грунтовых вод, определять ширину основания следует, руководствуясь степенью необходимости высокой несущей способности. Иными словами, чем больше масса здания и слабее грунт, тем шире надо делать ленту фундамента.

Для определения оптимальной ширины произведите простой расчет несущей способности грунта. Для этого найдите массу здания без фундамента, узнайте несущую способность грунта, найдите размер грунта, способный выдержать здание без фундамента, найдите массу дома с фундаментом и узнайте, размер грунтового основания, способного выдержать такую массу.

Установите опалубку внутри траншеи. В случае с обычными ленточными фундаментами опалубку можно изготовить своими руками из ненужных досок или фанеры. Однако здесь работа с совершенно другими масштабами, поэтому во избежание ошибок рекомендуется использовать щиты опалубки промышленного производства. Проследите, чтобы между элементами опалубки не оставалось щелей и просветов, через которые мог бы вытечь бетонный раствор.

Закрепите снаружи опалубку откосами и П-образными скобами. Для изготовления последних можно использовать стальную арматуру, либо сколотить из деревянных реек. Такие скобы не позволят опалубке развалиться под внутренним давлением раствора.

К внутренним сторонами щитов опалубки прибейте небольшие гвоздики или тонкие деревянные рейки, чтобы обозначить уровень, до которого будет залит бетонный раствор. Все отметки должны находиться в одной горизонтальной плоскости, чтобы верхняя грань фундамента получилась ровной.

На дно траншеи насыпьте 15 см песка, утрамбуйте его, обильно полив водой, а затем насыпьте 15 см щебенки и так же утрамбуйте. Эта дренажная подушка будет отводить влагу от бетонной части фундамента.

Застелите опалубку и щебеночное дно траншеи гидроизоляционным материалом. Это может быть обычный рубероид или полиэтиленовая строительная пленка толщиной 200 мкм. Гидроизоляция не только защищает бетон от влаги в земле, но также не позволит ему растечься, а воде из раствора впитаться в грунт. Если это произойдет, раствор утратит эластичность и прочность, а после застывания станет хрупким и разрушится под весовой нагрузкой будущего здания.

Следующим этапом проводят армирование. Для этого вам понадобятся рельефные стальные прутья диаметром 12-14 мм. Проводите армирование в два пояса, скрепляя прутья между собой вертикальными стойками. Для вязки используйте стальную проволоку. Многие специалисты полагают, что сварное соединение элементов при строительстве фундаментов лучше не применять, поскольку сварка снижает прочность стальной конструкции.

Верхний и нижний пояса конструкции представляют собой армированную сетку в несколько прутьев, уложенных параллельно на длину всего фундамента. Эти прутья скреплены поперечинами, к которым, в свою очередь, приделаны вертикальные стойки-опоры. Эти стойки необходимы для того, чтобы расположить арматурный каркас не на самом дне траншеи, а на некотором возвышении. Так что после заливки бетоном металлический остов будет со всех сторон защищен от разрушительного воздействия влаги и сможет равномерно распределять нагрузку. Каркас делают на поверхности, после чего опускают в траншею при помощи подъемного крана.

Теперь можно приступать к заливке бетона. Основная сложность здесь состоит в том, что залить его нужно сразу весь, а это довольно большое количество, и без крупной техники здесь не обойтись. Если по каким-либо причинам залить сразу весь раствор у вас не получается, можно сделать это поэтапно. Однако выполнять заливку следует не горизонтальными пластами, а вертикальными. Чтобы сделать это возможным, разбейте ленту фундамента на несколько сегментов, отделив их щитами опалубки, и каждый из этих сегментов сразу наполняйте доверху. Залив один, можно снова замешать партию раствора и приступить к работе со следующим и т.д.

Заливку бетона следует выполнять постепенно. После заполнения 15-20 см от высоты траншеи остановитесь и попротыкайте бетон арматурой или паркой в нескольких местах, постучите по внешним стенкам опалубки. Это нужно для того, чтобы выпустить пузырьки воздуха, снижающие прочность. Проводите процедуру через каждые 15-20 см заливки.

Оставьте фундамент до полного высыхания. В зависимости от погодных условий на это может уйти от 2 до 4 недель. Чтобы атмосферная влага не переувлажнила раствор, накройте опалубку полиэтиленом.

После высыхания займитесь гидроизоляцией фундамента. Для этого удалите опалубку и обработайте внешние бетонные стенки битумной мастикой, жидкой резиной, наплавляемой гидроизоляцией. Снимать опалубку можно только по истечении 2 недель с момента заливки фундамента, когда бетон окреп на 70-80%.

Измерьте горизонтальность верхней части фундамента. Если наблюдаются перепады по высоте, необходимо соорудить невысокую опалубку и залить выравнивающую цементную стяжку, иначе стены дома получатся перекошенными. Если же поверхность ровная, ее также следует защитить гидроизоляционным материалом.

Сделайте обратную засыпку. Между стенками траншеи и фундаментом осталось свободное место. Его нужно заполнить грунтом, но также можно использовать для этого песок и щебенку, создав дополнительный дренаж. Засыпку также следует производить поэтапно – через каждые 30-40 см тщательно утрамбовывайте грунт (песок).

Самостоятельные работы с фундаментами глубокого заложения невозможны в виду их крупномасштабности и необходимости использования тяжелой строительной техники. При подготовке особое внимание уделяйте расчетам, чтобы точно определить необходимое количество материалов.