Свойства грунтов различных типов и их влияние на глубину закладки фундамента

Фундамент предназначается для восприятия нагрузки от вышележащих стен и передачи ее на грунт основания. От того, насколько грамотно и умело будет устроен фундамент, зависит дальнейшая устойчивость и долговечность стен строения. В свою очередь, устойчивость фундамента напрямую зависит от грунта основания. Идеальным грунтом, служащим в качестве основания, считается однородный малосжимаемый грунт, не имеющий плывунов и не замачиваемый грунтовыми водами. Он не должен сжиматься, проседать и вспучиваться. Однако в условиях строительной площадки далеко не каждый грунт отвечает таким требованиям.

Скальный грунт практически не сжимается, не проседает и не промерзает. Его можно считать идеальным для устройства основания, если бы не трудоемкость выполнения земляных работ. В таких грунтах траншеи под фундамент не пробивают, а устраивают его прямо на поверхности грунта. Площадку перед этим следует выровнять.

Гравийные грунты также не сжимаются и не размываются. Глубина промерзания таких грунтов мала: в пределах 50 см. Глубина заложения в них принимается не меньше глубины промерзания – 50 см.

Одним из недостатков глинистых грунтов следует считать их вспучивание при замерзании. Кроме того, они обладают свойством сжиматься и давить на подошву фундамента с силой 10 т на 1 м². Если влажность такого грунта высока, то глубину заложения фундамента принимают равной расчетной глубине промерзания этого грунта. Делается это потому, что пучинистые грунты оседают неравномерно, что вызывает неодинаковую осадку фундаментов. Неравномерность осадки, в свою очередь, ведет к образованию трещин как в самих фундаментах, так и в конструкции стен. Поэтому, закладывая фундамент на глубину, равную глубине промерзания или больше, можно исключить неравномерность осадки фундаментов.

Песчаный грунт имеет немало достоинств: он мало промерзает, не сжимается под нагрузкой и обладает высокой пористостью, быстро пропуская и не задерживая в порах воду. Глубина заложения фундаментов в таком грунте может колебаться от 40 до 70 см.

Грунт, состоящий из смеси песка и глины (10 %), называется супесью, или суглинком, если глинистых частиц содержится до 30 %. Супеси и суглинки обладают способностью пропускать воду и промерзать на достаточно большую глубину (1,5–2 м). Устраивать фундамент в таких грунтах следует, закладывая его на глубине не меньшей, чем расчетная глубина промерзания.

При индивидуальном строительстве нормативную и расчетную глубину промерзания грунта можно узнать в любой проектной строительной организации.

Непригодный грунт (торфяники, илы, мелкий или пылеватый песок с примесью глины или ила), который во влажном состоянии образует плывуны, обычно заменяют подушкой из крупнозернистого песка, укладываемого в траншею слоем 15–20 см, который трамбуют и поливают водой. Не следует игнорировать и такой немаловажный фактор, как глубина (уровень) залегания грунтовых вод (УГВ). При высоком УГВ может наблюдаться замачивание фундамента, в этом случае его подошву заглубляют ниже УГВ.

Если грунты достаточно сухие, то при низком УГВ и расстоянии до него, превышающем глубину промерзания грунта более чем на 2 м, фундамент должен закладываться на величину не менее чем на 50 см.

Если УГВ зимой составляет меньше глубины промерзания грунта плюс 2 м, то глубина заложения фундамента должна равняться глубине промерзания с допуском замены его части, находящейся ниже 0,5 м, песком или гравием.

Если расстояние от УГВ до поверхности планировки меньше глубины промерзания грунта, то глубина заложения такого фундамента должна быть равной глубине промерзания или чуть больше.

Вымывание грунта из-под подошвы фундамента, которое может произойти из-за его длительного увлажнения дождевыми, талыми и техническими водами (во время мытья машины), может привести к неравномерной осадке фундамента и появлению трещин в стенах гаража. Чтобы этого не произошло, следует заблаговременно сделать вертикальную планировку участка и придать площадке уклон от здания. Необходимо также предусмотреть отмостку.

Определение типа фундамента

Строительство любого здания начинается с закладки фундамента, то есть основания, на котором держится все сооружение. К выбору фундамента для будущего сооружения нужно подходить весьма ответственно, поскольку от этого будет зависеть качество и долговечность постройки. Существует четыре вида фундамента: столбчатые, ленточные, сплошные, свайные. Бывают монолитные и сборные. Они могут возводиться из различного материала (рис. 7).

Рис. 7. Фундаменты из различных строительных материалов: а – бутовый; б – бутобетонный; в – кирпичный с бутобетоном; г – кирпичный; д – кирпичный с бутом; е – бутовый на песчаной подушке

Для небольшого загородного дома лучше всего делать ленточные или столбчатые фундаменты. Ленточные фундаменты (рис. 8) в основном делаются под здания с подвалами и массивными бетонными, кирпичными или каменными стенами. Такие фундаменты отличаются большой прочностью, и на их возведение не требуется много строительного материала. Кроме того, их не нужно закладывать на большую глубину, особенно если в проекте дома имеется под. Этот вид фундаментов является самым распространенным и надежным.

Рис. 8. Ленточный фундамент: 1 – стена; 2 – цоколь; 3 – отмостка; 4 – цементный раствор; 5 – гидроизоляционный материал; 6 – лага; 7 – пол

Для устройства ленточного фундамента вы можете взять любой материал: раствор из бетона и песка с добавлением гравия или щебня, бут, бетон и т. д. Нет необходимости устраивать широкие ленточные фундаменты по всей их высоте, поэтому расширенной делайте только подошву.

Столбчатый фундамент (рис. 9) возводится под здание с деревянными или каркасными стенами. Для его устройства вы можете использовать столбы из различных материалов: деревянные, кирпичные, каменные, бетонные и т. д. Столбы устанавливаются на расстоянии 1,5–2 м друг от друга. Они должны находиться под каждым углом дома и в местах наибольшей нагрузки (под пересечением стен, прогонами, балками, простенками и т. д.). Если вы решили делать фундамент из кирпичных столбов, то используйте только хорошо обожженный красный кирпич, потому что недостаточно обожженный может стать причиной преждевременного разрушения фундамента.

Рис. 9. Столбчатый фундамент: 1 – стойка; 2 – анкер; 3 – столб; 4 – лаги

Перед изготовлением кирпичных столбов необходимо учитывать то, что они должны быть размером не меньше 50 x 50 см для двухэтажных зданий и 40 x 40 см для одноэтажных. Чтобы столбы были достаточно крепкими и прочными, в их середину закладывается арматурная сетка или проволока толщиной 6 мм.

При выборе фундамента вы должны обращать внимание на качество грунта. Проверить его можно достаточно простым способом: выройте небольшую яму на месте будущего котлована и посмотрите, из чего состоит грунт. Если в его состав входят болотная, садовая, лесная земля и другие легкосжимающиеся грунты, то это плохой грунт. Строительство дома на таком грунте будет сопряжено с большими материальными затратами.

Если в состав грунта входят песок, хорошо слежавшиеся и уплотнившиеся строительные отходы, гравий, суглинки, глина, то это грунт удовлетворительного качества. Если грунт представляет собой нетронутый песчаник и гравий или нетронутый скалистый грунт толщиной 1 м и более, то это прекрасный грунт. Грунт под основание фундамента должен быть однородным, то есть иметь равномерную плотность.

Кроме качества грунта вам необходимо знать и глубину его промерзания, потому что от этого зависит глубина, на которую нужно будет заложить основание здания. Глубина фундамента должна быть больше глубины промерзания грунта, обычно она составляет 80–100 см.

Глубина закладки фундамента зависит и от уровня грунтовых вод. Если в вашей местности грунты обладают низким уровнем грунтовых вод и расстояние до них в зимний период больше глубины промерзания плюс 2 м, то закладывать фундамент придется не менее чем на полметра. Если уровень грунтовых вод в зимний период больше глубины промерзания грунта, но меньше глубины промерзания плюс 2 м, то фундамент нужно будет устраивать на глубину промерзания (50 см) и устанавливать его на подушку из песка или гравия.

Если грунтовые воды располагаются на глубине промерзания грунта, то устраивать фундамент придется либо на глубину промерзания грунта, либо на 10–15 см глубже.

Независимо от глубины промерзания грунта фундамент под капитальные стены, которые будут находиться внутри здания, закладывается на глубину 50 см.

В зависимости от типа грунта планируется и угол откоса котлована: вязкий грунт – 0°, сыпучий грунт – 45°, средний грунт – 60°, твердый грунт – 80°, скалистый грунт – 90°.

Теперь о том, какие материалы для фундаментов под наружные стены можно применить в каждом конкретном случае.

Материалом для фундаментов могут служить бут, кирпич, монолитный бетон, бутобетон и, конечно, сборный железобетон.

Сборные ленточные фундаменты монтируются из бетонных фундаментных блоков шириной 50–60 см (рис. 10). При значительной нагрузке на стены нижний ряд блоков заканчивается железобетонной подушкой, которая может иметь различную ширину. Минимальная ширина подушки равняется 60 см. Монтаж блоков из-за их массивности проводится с помощью автомобильного крана. Если для устройства ленточного фундамента используется бутобетон, то на опалубку заливают слой бетона толщиной около 25 см. На этот слой и кладутся бутовые камни. Наращивание слоя ведется до самого верха. Минимальная толщина стен бутобетонного фундамента составляет 35 см, а из бутового камня на растворе – 50 см (рис. 11). По прочности такие фундаменты ни в чем не уступают монолитным.

Рис. 10. Общий вид сборного ленточного фундамента: 1 – горизонтальная гидроизоляция; 2 – отмостка; 3 – фундаментные блоки; 4 – плита фундамента

Рис. 11. Бутобетонный ленточный фундамент: 1 – горизонтальная гидроизоляция; 2 – отмостка; 3 – бутовый камень

Если основанием под фундамент служат сухие песчаные грунты, то для устройства самого фундамента может быть использован обыкновенный глиняный кирпич (рис. 12). Способы кладки фундаментных стенок ничем не отличаются от тех, которые применяются при кладке несущих стен. Чтобы не происходило разрушения фундаментов, необходимо предусмотреть качественное выполнение гидроизоляции. При устройстве кирпичных фундаментов их подошву обычно выполняют из монолитного бетона.

Рис. 12. Общий вид кирпичного ленточного фундамента: 1 – горизонтальная гидроизоляция; 2 – отмостка; 3 – кирпичная кладка; 4 – монолитная фундаментная плита

При желании можно остановить свой выбор на монолитном бетонном фундаменте (рис. 13).

Рис. 13. Общий вид монолитного бетонного фундамента: 1 – горизонтальная гидроизоляция; 2 – отмостка; 3 – кирпичная кладка; 4 – монолитная фундаментная плита

Бетон для монолитных фундаментов готовят на цементе марки 300–400. Заполнителем может служить песок и гранитный щебень. Состав бетона в частях следующий: цемент – 1, песок – 3, щебень – 4–5. Чем жестче бетон, тем он прочнее.

Обычно ширина фундамента на 10–15 см превышает ширину вышележащей стены. При недостаточной несущей способности грунта ширину подошвы фундамента увеличивают, делая переход от верхней части к нижней с помощью уступов.

Как уже отмечалось выше, конструкция фундаментов зависит как от характеристик грунтов, так и от уровня грунтовых вод на участке, где будет строиться дом. Если отметка УГВ находится выше подошвы проектируемых фундаментов, то красный кирпич для стенок фундамента стараются не применять. Фундамент рекомендуется заглублять ниже УГВ, а его боковые поверхности защитить гидроизоляцией.

Не рекомендуется устраивать фундаменты из силикатного кирпича, так как, находясь в грунте, он подвергается разрушению. Чтобы не происходило замачивание и отсыревание стен, фундаменты выводят на 20–30 см выше уровня земли. Эта часть фундамента называется цоколем. Цокольная часть стены, как наиболее увлажняемая, должна выполняться из отборного атмосферо – и морозостойкого материала. В цоколе располагают горизонтальную гидроизоляцию стен.

Бывает, что стены одного здания имеют разную глубину заложения (например, при устройстве погреба не под всем зданием). Глубина погреба не должна диктовать глубину заложения фундаментов под всем зданием. Это неэкономно и нецелесообразно.

Строительными нормами предписывается при разной глубине заложения фундаментов предусматривать плавный переход от одной глубины к другой. Делается это при помощи уступов. Если грунт плотный, то высота уступа не должна превышать 1 м, а отношение высоты уступа к его длине должно быть 1: 1. При несвязных грунтах неплотной структуры высота уступа не должна превышать 0,5 м, а отношение высоты уступа к его длине должно быть 1: 2.

Фундаменты желательно сооружать в самые короткие сроки, сразу же после выкапывания траншей. Засыпка пазух между стенками фундаментов и котлованов обязательна. Для этого используют вырытый из котлована грунт.