Відомо, що фундамент слід підбирати, виходячи з характеристик ґрунту, особливостей ландшафту і маси майбутньої будівлі. Для будинків з досить великою вагою існує окремий вид фундаментів глибокого закладення. Вся їхня конструкція спрямована на розосередження навантаження і створення стійкої основи. У цій статті ми поговоримо про вибір і проектування фундаментів глибокого закладення.
Технологія фундаменту глибокого закладення
Фундаментом глибокого закладення називають конструкцію, що служить опорою для будинку, який чинить надмірний тиск на грунт. Основна відмінність такого фундаменту полягає в його закладці на глибину, набагато більшу, ніж у звичайних або дрібнозаглублених. На такій глибині фундамент не промерзає, не піддається силам пучення і може зберігати свою стійкість протягом десятиліть. Суть такої глибокої закладки в тому, що нижні шари ґрунту мають вищу щільність, ніж верхні. З цієї причини за рахунок збільшеної щільності ґрунту фундамент може витримувати екстремально важкі конструкції.
Само собою зрозуміло, що закладка такого фундаменту буде досить трудомісткою і витратною з фінансової сторони: риття глибокої траншеї, велика кількість піску і щебеню для дренажу, підвищена витрата бетону, який ще треба десь замішати... Нюансів маса, тому перед роботою необхідно все ретельно спланувати і підготувати.
Фундаменти глибокого закладення використовують для будівництва багатоповерхових будівель, торгових центрів, промислових об 'єктів та інших споруд з цегляних і залізобетонних елементів. Застосування такої конструкції доцільно тільки на ділянках з глибоким рівнем пролягання ґрунтових вод. Якщо води знаходяться близько до поверхні землі, закладка основи не матиме сенсу, оскільки ви не зможете отримати опори на щільний твердий грунт.
Класифікація фундаментів глибокого закладення
Існує кілька видів фундаментів глибокого закладення, відмінних за формою, способом побудови, глибиною закладки, конструктивними особливостями та застосовуваними матеріалами. Одні види використовуються для створення міцної і довговічної основи для важких будівель, інші дозволяють побудувати заглиблену конструкцію з підземними приміщеннями, треті зменшують горизонтальні навантаження на будову.
Класифікація фундаментів глибокого закладення:
- опускні колодязі;
- кесони;
- тонкостінні оболонки;
- бурові опори;
- стіни в ґрунті.
Пропонуємо поговорити про кожен з видів більш детально.
Опускні колодязі
Опускний колодязь являє собою замкнуту і, як правило, симетричну конструкцію наскрізного типу. Її поміщають в грунт цілком або збирають з декількох секцій, після чого ретельно бетонують.
Зазвичай монтаж опускних колодязів здійснюється за рахунок сили їх власної ваги, але в деяких випадках для міцної фіксації їх піддають вібрації. Головне правило - дотримання найсуворішої вертикальності при зануренні. У міру опускання колодязя в землю грунт з-під нього поступово виймають, використовуючи для цієї мети гідророзмивну установку або грейферний екскаватор.
Опускні колодязі виготовляють з різних матеріалів, у тому числі залізобетон, кам 'яна або цегляна кладка, іноді можуть використовувати метал і деревину. Нижня частина конструкції оснащена ріжучою частиною з куточками або швелерами. Вона армована більше, ніж все тіло криниці. Зовнішні стінки можуть бути ступінчастими або вертикальними з діаметром, що зменшується, до верхньої частини.
Кесони
Кесони застосовують у тих випадках, коли фундамент глибокого закладення доводиться монтувати нижче рівня ґрунтових вод. Кессон являє собою своєрідну камеру з нагнітеним повітрям, який осушує і виштовхує грунт для розробки. Коли камеру кесона опускають у землю, її заливають бетонним розчином.
Кессон складається з таких конструктивних елементів:
- шахта;
- камера;
- компресори;
- шлюзові апарати.
Використання кесонних фундаментів глибокого закладення пов 'язане з великими трудовими і фінансовими витратами. Цей спосіб досить складний у виконанні, а тому в сучасному будівництві його практично не використовують, замінюючи альтернативами.
Тонкостінні оболонки та бурові опори
Тонкостінними оболонками називають порожні металеві циліндри, діаметр яких може варіюватися від 3 до 6 м. Довжина однієї секції може досягати 6-12 м, і в разі необхідності їх нарощують, з 'єднуючи болтами і підсилюючи кріпак зварюванням.
Щоб занурити довгі металеві секції в грунт, використовують вібраційний пристрій. Як і опускні колодязі, тонкостінні оболонки в нижній своїй частині мають ножові частини. Після встановлення елементів у строго вертикальному положенні внутрішні порожнечі заливають бетонним розчином.
Бурові опори схожі на тонкостінні оболонки, але виготовлені повністю з бетону. Їх встановлюють у попередньо пробурену вертикальну шахту. Тіло бетонної опори армують, а в нижній його частині роблять невелике розширення. Воно істотно знижує навантаження на щільний грунт, а також перешкоджає розхитуванню опор силами пучення та іншими несприятливими явищами.
Стіна в ґрунті
Стіни в ґрунті як фундаменти зводять переважно для будівництва заглиблених споруд. Спершу намічають контур будівлі, після чого відповідно до розмітки викопують вузьку і дуже глибоку траншею (як для стрічкового фундаменту, тільки набагато глибше). Потім цю траншею заповнюють заздалегідь підготовленими залізобетонними секціями, або заливають бетонним розчином.
Такий фундамент глибокого закладення застосовують для будівництва житлових багатоповерхових будівель з підземним паркінгом, переходами, складськими, робочими та виробничими приміщеннями. Цей спосіб актуальний для густонаселених мегаполісів, де забудовники змушені боротися за кожен вільний кубометр простору. В останні роки будинки з підземними ярусами зводять все частіше на увазі їх очевидної практичності.
Технологія будівництва стрічкового фундаменту
Побудувати своїми руками фундамент з тонкостінних опор або стіну в ґрунті досить проблематично. Найпростіше розглянути технологію на прикладі закладки стрічкового фундаменту глибокого закладення. Однак перш ніж почати, необхідно подбати про підготовчі роботи: очищенні будмайданчика, вивезенні будівельного сміття, місці складування та зберігання будматеріалів тощо. Також підготовка включає зняття верхнього родючого шару ґрунту товщиною від 10 до 30 см. Коли з усіма цими маніпуляціями покінчено, можна приступати до розмітки і земляних робіт.
Розмітка фундаменту глибокого закладення здійснюється за таким же принципом, як і розмітка звичайного стрічкового фундаменту - за допомогою кольів і шнуру. Фахівці рекомендують робити розмітку двома паралельними лініями, дистанція між якими позначає ширину майбутньої траншеї. Так ви зможете виразно представити розташування майбутнього фундаменту.
Корисна порада: Після встановлення розмітки перевірте її рівність методом діагоналей. Оскільки більшість будинків прямокутної форми, виміряйте обидві діагоналі цього прямокутника і порівняйте їх. Якщо вони рівні, значить розмітка зроблена правильно, і сторони фундаменту також рівні по відношенню один до одного.
Земляні роботи:
- Відповідно до розмітки викопайте траншею необхідної глибини. Якщо у вашому випадку глибина закладки фундаменту залежить тільки від характеристик ґрунту, рівня його промерзання і рівня залягання ґрунтових вод, визначати ширину підстави слід, керуючись ступенем необхідності високої несучої здатності. Іншими словами, чим більша маса будівлі і слабший грунт, тим ширше треба робити стрічку фундаменту.
- Щоб визначити оптимальну ширину, виберіть простий розрахунок несучої здатності ґрунту. Для цього знайдіть масу будівлі без фундаменту, дізнайтеся несучу здатність ґрунту, знайдіть розмір ґрунту, здатний витримати будівлю без фундаменту, знайдіть масу будинку з фундаментом і дізнайтеся, розмір ґрунтової основи, здатної витримати таку масу.
- Встановіть опалубку всередині траншеї. У випадку зі звичайними стрічковими фундаментами опалубку можна виготовити своїми руками з непотрібних дощок або фанери. Однак тут робота з зовсім іншими масштабами, тому щоб уникнути помилок рекомендується використовувати щити опалубки промислового виробництва. Прослідкуйте, щоб між елементами опалубки не залишалося щілин і просвітів, через які міг би витекти бетонний розчин.
- Закріпіть зовні опалубку відкосами і П-подібними скобами. Для виготовлення останніх можна використовувати сталеву арматуру, або сколотити з дерев 'яних річок. Такі скоби не дозволять опалубці розвалитися під внутрішнім тиском розчину.
- До внутрішніх сторін щитів опалубки прибийте невеликі гвоздики або тонкі дерев 'яні рейки, щоб позначити рівень, до якого буде залито бетонний розчин. Всі позначки повинні знаходитися в одній горизонтальній площині, щоб верхня межа фундаменту вийшла рівною.
- На дно траншеї насипте 15 см піску, утрамбуйте його, рясно полив водою, а потім насипте 15 см щебінки і так само утрамбуйте. Ця дренажна подушка буде відводити вологу від бетонної частини фундаменту.
- Застеліть опалубку і щебеневе дно траншеї гідроізоляційним матеріалом. Це може бути звичайний руберойд або поліетиленова будівельна плівка товщиною 200 мкм. Гідроізоляція не тільки захищає бетон від вологи в землі, але також не дозволить йому розтіктися, а воді з розчину вбиратися в грунт. Якщо це станеться, розчин втратить еластичність і міцність, а після застивання стане крихким і зруйнується під ваговим навантаженням майбутньої будівлі.
- Наступним етапом проводять армування. Для цього вам знадобляться рельєфні сталеві прути діаметром 12-14 мм. Проводьте армування в два пояси, скріплюючи прути між собою вертикальними стійками. Для в 'язки використовуйте сталевий дріт. Багато фахівців вважають, що зварне з 'єднання елементів при будівництві фундаментів краще не застосовувати, оскільки зварювання знижує міцність сталевої конструкції.
- Верхній і нижній пояси конструкції являють собою армовану сітку в кілька прутів, покладених паралельно на довжину всього фундаменту. Ці прути скріплені поперечинами, до яких, у свою чергу, прироблені вертикальні стійки-опори. Ці стійки необхідні для того, щоб розташувати арматурний каркас не на самому дні траншеї, а на деякому піднесенні. Тож після заливки бетоном металевий остов буде з усіх боків захищений від руйнівного впливу вологи і зможе рівномірно розподіляти навантаження. Каркас роблять на поверхні, після чого опускають у траншею за допомогою підйомного крана.
- Тепер можна приступати до заливки бетону. Основна складність тут полягає в тому, що залити його потрібно відразу весь, а це досить велика кількість, і без великої техніки тут не обійтися. Якщо з якихось причин залити відразу весь розчин у вас не виходить, можна зробити це поетапно. Однак заливку слід виконувати не горизонтальними пластами, а вертикальними. Щоб зробити це можливим, розбийте стрічку фундаменту на кілька сегментів, відокремивши їх щитами опалубки, і кожен з цих сегментів відразу наповнюйте доверху. Затока одна, можна знову замішати партію розчину і приступити до роботи з наступним і т. д.
- Заливку бетону слід виконувати поступово. Після заповнення 15-20 см від висоти траншеї зупиніться і спробуйте бетон арматурою або паркою в декількох місцях, постукайте по зовнішніх стінках опалубки. Це потрібно для того, щоб випустити бульбашки повітря, що знижують міцність. Проводьте процедуру через кожні 15-20 см заливки.
- Залиште фундамент до повного висихання. Залежно від погодних умов на це може піти від 2 до 4 тижнів. Щоб атмосферна волога не перезволожила розчин, накрийте опалубку поліетиленом.
- Після висихання займіться гідроізоляцією фундаменту. Для цього видаліть опалубку і обробте зовнішні бетонні стінки бітумною мастикою, рідкою гумою, що наплавляється гідроізоляцією. Знімати опалубку можна тільки після закінчення 2 тижнів з моменту заливки фундаменту, коли бетон зміцнів на 70-80%.
- Вимірюйте горизонтальність верхньої частини фундаменту. Якщо спостерігаються перепади по висоті, необхідно спорудити невисоку опалубку і залити вирівнюючу цементну стяжку, інакше стіни будинку вийдуть перекошеними. Якщо ж поверхня рівна, її також слід захистити гідроізоляційним матеріалом.
- Зробіть зворотне засипання. Між стінками траншеї і фундаментом залишилося вільне місце. Його потрібно заповнити ґрунтом, але також можна використовувати для цього пісок і щебеню, створивши додатковий дренаж. Засипання також слід виробляти поетапно - через кожні 30-40 см ретельно утрамбовуйте грунт (пісок).