О глубине заложения фундамента

Факторы, влияющие на глубину заложения

Существует целый комплекс факторов, на которые ориентируются при вычислении требуемой глубины заглубления фундамента. Определяющее значение имеют следующие из них: особенности грунта, на котором возводится здание, уровень грунтовых вод, величина промерзающего слоя земли.

Грунт

Определяя глубину залегания фундамента, следует в первую очередь выяснить, какой тип грунта находится в районе будущего строения. Верхний слой практически в любом месте – это рыхлая плодородная почва, которая не может служить основой для фундамента и всегда удаляется. Ниже идут грунты с более значительной плотностью, выступающие в качестве опоры для основания здания. Следовательно, глубина фундамента на черноземе зависит от характеристик нижерасположенного слоя

Наиболее распространены следующие виды грунтов:

1. Глинистый и суглинистый. Характеризуются значительным, неравномерным вспучиванием и выталкиванием фундаментной конструкции при замерзании, что имеет критическое значение при высоко залегающих грунтовых водах. Основание должно располагаться ниже их уровня. Минимальное заглубление даже при благоприятных условиях (небольшое количество осадков в регионе и глубоко залегающие грунтовые воды) – 75 см.
2. Песок и супесь. Средне- и крупнофракционная песчаная почва – хорошая база для фундамента, поскольку не задерживает воду. Достаточно 50-сантиметрового заглубления. Мелкопесчаная почва задерживает влагу, при значительном количестве которой становится неустойчивой. Заглубленность на таком слое должна превышать глубину промерзания, которая может достигать 60-200 см.
3. Хрящеватый. Содержит гравийные, щебневые и различные каменные частицы, благодаря которым размытия и сжатия грунта не происходит. Минимальная величина заглубления – 50 см.
4. Скалистый. Отличается прочностью и высоконадежностью, не подверженностью проседанию и размыванию. Для закладки фундамента достаточно просто выровнять поверхность, без углубления.

Уровень грунтовых вод

Определяя, какой глубины фундамент целесообразно формировать на скальных, крупно- и среднепесчаных, хрящеватых грунтах, нет необходимости отталкиваться от того, где залегают воды.

Если в месте строительства мелкий песок, но водоносный слой на 200 см ниже глубины промерзания, то делать закладку можно по своему усмотрению. При более близком залегании водного горизонта следует опускаться ниже промерзающего слоя.

В тех случаях, когда приходится иметь дело с глиной, хрящеватыми почвами, суглинками, заглубляться, независимо от прочих условий, требуется ниже уровня, подвергающегося действию мороза.

Глубина промерзания

Один из значимых факторов, от чего зависит показатель заглубления основания здания, — глубина грунтового слоя, подвергающегося воздействию морозов. Причем наибольшее значение это имеет при работе на почве, характеризующейся сильной пучинистостью.

К категории пучинистых относятся мелкопесчаные почвы, глина, супесь и суглинок, непучинистых – средне- и крупнопесчаные, скалистые, хрящеватые.

При наличии хотя бы 200-сантиметрового разделительного слоя между нижним пределом промерзания и горизонтом вод под фундамент достаточно обеспечить котлован глубиной в полметра. Иначе требуется углубление, превышающее уровень промерзания почвы.

Схема фундамента под кирпичный дом

Для того, чтобы определиться со схемой ленточного фундамента, давайте взглянем на схему расположения комнат в доме.

Как мы видим – стен в доме очень много, и заливать монолитную железобетонную ленту под каждую из них – нецелесообразно, так как в этом случае, стоимость фундамента возрастет, как минимум, в два раза.

В большинстве случаев, достаточно устройство фундамента только под несущими и тяжелыми стенами. А тонкие и относительно легкие перегородки можно будет возвести на черновом бетонном (железобетонном) полу.

Несущие и самонесущие стены

Теперь давайте взглянем на схему самого фундамента, а далее я объясню, по какому принципу были выбраны внутренние несущие стены.

Несущие стены №1 и №2 предназначены для того, чтобы более равномерно перенести нагрузку от кровли на фундамент. Дополнительное их предназначение – не дать значительного «провисания» деревянным потолочным балкам, так как между противоположными наружными стенами очень большое расстояние.

Ниже на схеме видно, как будут располагаться потолочные деревянные балки, на которые будет опираться вся крыша.

В связи с этим, эти стены будут, как минимум 20 – 25см толщиной, а это значит они уже будут иметь относительно большой вес. Помимо этого, на них еще будет опираться крыша, а отсутствие фундамента под такими стенами – чревато последствиями.

Стена №3 отделяет гараж, от основного дома. Насколько хорошо бы не отапливался гараж, все равно, в зимний период, это будет самое холодное помещение в доме из-за постоянно открывающихся ворот.

Так вот, в связи с вышесказанным, для удержания тепла в доме, решено было эту стену сделать утолщенной, такую же, как и все наружные стены. Хотя она и будет, практически, самонесущей, все равно будет иметь значительный вес, что подразумевает собой, наличие под ней достаточного фундамента.

Остальные стены, разделяющие комнаты и другие помещения между собой, можно сделать тонкими перегородками, нагрузку от которых без проблем выдержит армированный бетонный пол, залитый по грунту. Другими словами, фундамент под самонесущими тонкими перегородками заливаться не будет.

Толщина фундамента под несущими стенами

В предыдущей статье, в которой мы рассчитывали фундамент под кирпичный дом, я говорил, что вся монолитная железобетонная лента будет толщиной 40 см, несмотря на то, что общая толщина наружных стен будет около 50 см.

Ниже на схеме видно, как будет располагаться стена шириной 50см на цоколе шириной 38 см. (Почему фундамент 40см, а цоколь 38см – читайте в предыдущей статье).

Схема достаточно приблизительная и, соответственно, без соблюдения пропорций. Такие параметры, как толщина песчаной подушки, толщина монолитной железобетонной плиты и т.д. – мы рассмотрим позже, в соответствующих темах.

Так как поверх цоколя сразу будет залит черновой железобетонный пол, «провисания» стены не будет, а для прочности и опоры на грунт, подошва фундамента в 40 см, будет достаточной. Это позволит сэкономить на фундаменте.

В окончании

Многие, из обывателей собираясь строить дом, боятся браться за заливку самостоятельно, так как не знают технологии.

Вариант конструкции глубокозаглубленного фундамента

Но если строго придерживаться данной инструкции, описанной выше, то можно обустроить основание для своего здания своими руками. В данном случае вы сможете сэкономить на вызове профессиональных рабочих строителей, услуги которых стоят не дешево. Обустройство основания под дом является самым важным этапом в строительстве, так что если у вас возникают сомнения, что вы сможете сделать это качественно, то лучше вызвать профессионалов.

Как рассчитать фундамент глубокого залегания

На этом этапе рассчитывают три самых важных показателей: глубина залегания, ширина и длина. Длина будет равна периметру здания, которое предполагается построить. Глубину высчитывают, учитывая тип грунта, высоту подъема залегания вод, на почве для постройки. Ленточный фундамент данного типа должен, находится ниже линии, на которую почва промерзает, в данной местности. Ширина ленточного основания будет зависеть от материала, для постройки сооружения.
Весь расчет производится в следующей последовательности:

• нужно посчитать удельный вес сооружения, при этом вес основания не считают;
• учитывая тип грунта, устанавливают несущую способность ленточного основания;
• ширина основания будет зависеть от расчета общего удельного веса здания, при этом стоит учесть и вес почвы, она будет оказывать на основание определенное воздействие;
• по всем вышеперечисленным параметрам нужно определить вес самого фундамента;
• только после этого можно рассчитать максимальную ширину ленточного основания, способного выдержать нагрузку.

Глубокозаглубленные основания могут выдерживать достаточно большой вес, даже если их ширина будет равна 10 сантиметров, но подобные фундаменты не используют, так как подобной ширины материала для постройки нет. Если брать за пример дом из бревна, то для него нужно делать фундамент в 25 сантиметров. В некоторых случаях применяют ленточные основания в полметра и больше.

Ф.9.4. Допускается ли закладывать подошвы соседних фундаментов на разных отметках

Фундаменты
здания рекомендуется закладывать на
одной отметке. Однако, если здание
состоит из нескольких отсеков, то для
ленточных фундаментов допускается
применение различной глубины их
заложения. При этом переход от более
заглубленной части к менее заглубленной
должен выполняться уступами (рис.Ф.9.4).
Уступы должны быть не круче 1:2, а высота
уступаD h
– не более 60 см.

Допустимая
разность отметок заложения столбчатых
фундаментов (или столбчатого и ленточного)
определяется по формуле

где
a
– расстояние между фундаментами в свету;
j _Iи
c_I–
расчетные значения угла внутреннего
трения и удельного сцепления грунта; p
– среднее давление под подошвой
расположенного выше фундамента под
действием расчетных нагрузок.

Как изготовить и залить бетонную смесь

Для приготовления бетона понадобится несколько компонентов в таких пропорциях:

• Цемент – 1 часть;
• Песок – 3 части;
• Щебень или гравий – 2 части;
• Вода – 1 часть .

Интересно: если у вас нет желания готовить бетон самостоятельно, то его можно заказать в готовом виде. Для этого нужно понимать, что из цемента М500, получается бетонная смесь В150. Этот бетон идеально подойдет для строительства ленточного основания, который расположен под уровнем промерзания земли. При большом объеме работы по заливке нужно сделать заливку частями, при которой опалубку делят на секции, расположенные вертикально, и заливают их отдельно. Именно этот вариант заливки поможет основанию не разрушиться с течением времени. Если залить основание горизонтальными полосами, то очень скоро он начнет расслаиваться.

Процесс заливки глубокозаглубленного фундамента

Заливать начинают с углов, и потом продолжать ее вдоль стен. Затем бетон уплотняют, сделать это нужно очень тщательно, так как в бетоне могут образоваться воздушные полости, которые нужно исключить. Они ослабляют бетонное основание. Как только бетон залит, его нужно аккуратно разравнять шпателем, до появления на поверхности цементного молочка.

Бетонное основание оставляют примерно на месяц для просыхания, иногда времени нужно больше. До полного просыхания никакие дальнейшие работы по строительству проводить нельзя.

Как выполнить разметку участка и провести земельные работы

Разметка

Ее нужно нанести на то место, где будет стоять сооружение. Выполнить ее очень просто, взять колышки и веревку. Колышки нужно вбить по внешним углам, и натянуть между ними веревку по периметру. После этого нужно натянуть веревку по обеим диагональным прямым, от угла к углу. Должно получиться 4 треугольника. Если веревки равной длины, то значит, разметка сделана правильно. На данном этапе не учитывают глубину закладки фундамента, она не имеет значения. Главное, сделать ровную разметку участка – перекос в ленточном основании приведет к недолговечности всего здания.

Важно! Если удельный вес здания большой, и несущих стен больше четырех, например, посередине сооружения будет еще одна основательная стена, то под не нужно разметить основание, по принципу описанному выше. Инструкция для разметки участка под фундамент

Инструкция для разметки участка под фундамент

Фундамент такого типа может быть выполнен без опалубки. При этом траншея роется только под габариты здания. Грунт сразу убирается на наружную сторону, так как на внутренней стороне здания будет обустраиваться подпол, и придется грунт перекидывать. Опалубку можно не сооружать, но стоит рассмотреть все этапы строительства фундамента глубокого залегания.

Опалубка

Для глубокозаглубленного фундамента формируют опалубку из обрезной доски, но можно приобрести и специальный комплект, выполненный из пластика. Доски нужно сколотить в щиты по высоте равные будущему основанию. Доски сколачивают максимально плотно, чтобы не было щелей. Опалубка выстраивается по внешнему и внутреннему краю. Опалубка должна быть максимально устойчива, поэтому ее нужно закрепить с наружного края специальными колышками, чтобы избежать раздвижения при заливке бетонной смеси.

Вариант конструкции опалубки для заливки глубокозаглубленного фундамента

Кроме этого, через каждые полметра нужно обустроить П-образные перемычки, они должны находиться сверху, при этом не мешать дальнейшей заливке.
Перед тем как окончательно установить опалубку стоит засыпать песчаную подушку на дно траншеи и обустроить гидроизоляцию, а то потом это делать будет неудобно. Обычно для гидроизоляции применяют рубероид – распространенный и недорогой рулонный материал. При отсутствии рубероида можно использовать 20 микронную полиэтиленовую пленку в два слоя.

Стоит знать: что доски опалубки нужно хорошо промочить, иначе они вберут воду с фундамента, а это может привести к его растрескиванию.

Ф.9.5. Как определяется нормативное значение глубины сезонного промерзания грунта

Нормативная
глубина сезонного промерзания грунта
dfn
принимается равной средней из ежегодных
максимальных глубин сезонного промерзания
грунтов (по данным наблюдений за период
не менее 10 лет) под открытой, оголенной
от снега поверхностью горизонтальной
площадки при уровне грунтовых вод,
расположенном ниже глубины сезонного
промерзания грунтов.

При
отсутствии данных многолетних наблюдений
нормативную глубину сезонного промерзания
грунтов определяют на основе
теплотехнических расчетов. Для районов,
где глубина промерзания не превышает
2,5 м, ее нормативное значение определяется
по формуле

где
d–
глубина промерзания при
,
м, принимаемая: для суглинков и глин –
0,23; супесей, песков мелких и пылеватых
– 0,28; песков гравелистых, крупных и
средней крупности – 0,30; крупнообломочных
грунтов – 0,34; M_t
– безразмерный коэффициент, численно
равный сумме абсолютных значений
среднемесячных отрицательных температур
за зиму в данном районе, ° C, принимаемых
по СНиП или по результатам наблюдений
гидрометеорологической станции,
находящейся в аналогичных условиях.

За
неимением этих данных нормативную
глубину сезонного промерзания можно
определить по схематической карте
(рис.Ф.9.5), где даны изолинии нормативных
глубин промерзания для суглинков, т.е.
при d=
0,23 м. При наличии в зоне промерзания
других грунтов значение d_fn,
найденное по карте, умножается на
отношение d/0,23
(где d0соответствует
грунтам рассматриваемой строительной
площадки).

Ф.9.6.
Как определяется расчетное значение
сезонного промерзания грунта?

Расчетная
глубина сезонного промерзания грунта
определяется по формуле

где
k_h
– коэффициент, учитывающий влияние
теплового режима сооружения и принимаемый
для отапливаемых зданий в зависимости
от конструкции полов и температуры
внутри помещений, а для наружных и
внутренних фундаментов неотапливаемых
зданий k_h
= 1,1 (кроме районов с отрицательной
среднегодовой температурой).

Ф.9.7.
В каких грунтах глубина заложения
фундаментов назначается независимо от
расчетной глубины промерзания грунтов?

В
скальных, крупнообломочных с песчаным
заполнителем грунтах, песках гравелистых,
крупных и средней крупности глубина
заложения фундаментов назначается
произвольно, так как в этих грунтах при
замерзании не возникает сил морозного
пучения.

Ф.9.8.
Можно ли снизить силы морозного пучения
конструктивными мероприятиями?

Глубину
заложения фундаментов по условиям
морозного пучения можно уменьшить за
счет применения:

а)
постоянной теплозащиты грунта по
периметру здания;

б) водозащитных
мероприятий, уменьшающих возможность
замачивания грунтов;

в) полной
или частичной замены пучинистого грунта
на непучинистый под подошвой фундамента;

г) обмазки
боковой поверхности фундаментов битумной
мастикой или покрытия ее полимерными
пленками;

д) искусственного
засоления грунтов обратной засыпки.

Ф.9.9.
Как определить, будет ли фундамент при
данных условиях выдавливаться из грунта
при его замерзании?

Фундамент
будет испытывать деформации подъема
при следующих условиях:

а)
если фундамент заложен выше расчетной
глубины сезонного промерзания в глинистом
грунте текучей консистенции и пылеватом
водонасыщенном песке, а расстояние
между подошвой фундамента и уровнем
грунтовой воды менее двух метров;

б)
если касательные силы морозного пучения,
возникающие на боковой поверхности
фундамента, будут больше нагрузок от
веса фундамента и надземных конструкций.

При
этом второе условие является определяющим.
Поэтому глубина заложения фундаментов
может быть уменьшена за счет применения
конструктивных мероприятий, обеспечивающих
прочность и нормальные условия
эксплуатации сооружения при неравномерных
деформациях основания. Например,
сооружение с монолитным каркасом
выполнено на фундаментах в виде монолитной
железобетонной плиты.

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.

Глубина вероятного промерзания грунта

Еще один значимый параметр. Под действием минусовых температур вода, содержащаяся в почве, расширяется, выталкивая фундамент наверх. Чтобы этого не случилось, нужно углублять конструкцию ниже рассматриваемой отметки на 30 см. Правило особо актуально для пучинистых грунтов, подвергающихся значительному расширению в холодное время года. Есть еще один вариант расчета – 0,8 умножить на количество этажей. Мы рассматриваем глубину фундамента под двухэтажный дом, поэтому получим в итоге 1,6 метра. Для северных регионов страны, где земля промерзает глубже, цифра будет увеличена до отметки 2-2,5 метра.

Это правило не действует для непучинистых грунтов, потому как они никак не меняют свойств зависимо от температуры окружающей среды.