3-3-1. Плавающий фундамент

Безусловно, фундамент - самая важная, но при этом почти полностью скрытая от наших глаз часть дома. И эта часть дома живёт собственной загадочной жизнью, и понять, а тем более предсказать её поведение не всегда дано даже опытным строителям. Правда, специалисты утверждают, что среди современного изобилия конструкций фундаментов есть одна универсальная и не вызывающая проблем при эксплуатации. Называется эта конструкция плавающим фундаментом. Об особенностях технологии его возведения и расскажет наша новая серия статей.
Что и как воздействует на фундамент

Фундамент — опорная часть здания, предназначенная для передачи нагрузки от вышерасположенных конструкций находящемуся под домом грунту (основанию). Устройство, материал и глубина заложения фундаментов зависят от величины и характера нагрузок на них, от «капитальности» и конструктивных особенностей здания (наличия подвала и т.п .), а также от природных условий строительной площадки (глубины промерзания грунтов, характера их залегания, присутствия грунтовых вод и др.).
В упрощённом виде можно считать, что на фундамент в прямо противоположных друг другу направлениях воздействуют два вида нагрузок: сверху вниз — нагрузки, создаваемые конструкцией дом, а снизу вверх — нагрузки, действующие на фундамент со стороны грунта.

Нагрузки, создаваемые конструкцией дома, подразделяются на постоянные и временные. К постоянным нагрузкам относятся вес строительных конструкций (самого фундамента, стен, перекрытий, кровли и т. п.) и эксплуатационные нагрузки (вес мебели, оборудования, людей). К временным — вес снегового покрова и ветровые нагрузки. Величина временных зависит от региона и уклона скатов кровли. Например, для Подмосковья при плоской кровле учитывают снеговую нагрузку 180 к гс /м2, а при угле наклона 60° эта величина снижается почти до нуля. Ветровую нагрузку вносят в расчёты только при уклоне кровли более 30°, выбирая её по таблице в зависимости от расположения объекта: в городской черте, в лесном массиве, на открытой местности и т. д. Так, максимальное значение этой нагрузки для Подмосковья — 35 кгс /м2.

Нагрузки, действующие на фундамент со стороны грунта, также делятся на постоянные и временные. К постоянным относится прежде всего сила сопротивления грунта (зависит в основном от его состава, характера залегания и несущей способности). К временным — силы так называемого морозного пучения, о которых стоит рассказать более подробно.
Грунтовые воды при минусовой температуре превращаются в лёд, увеличиваясь в объёме примерно на 10%. Это и есть основная причина морозного пучения (разбухания) грунта, которому в максимальной степени подвержены глины и суглинки. При пучении на стенку фундамента с двух сторон начинают действовать усилия не только сжимающие, но и действующие по касательной, стремящиеся вытолкнуть её вверх. Величина этих сил прямо пропорциональна глубине промерзания и может достигать 120 кН на 1 м2. При промерзании грунта ниже глубины залегания подошвы фундамента к ним добавляется ещё и действующая на подошву сила подъёма, величина которой на порядок больше, чем сумма боковых сил выталкивания.

Понятно, что фундамент (а значит, и построенный на нём дом) может находиться в состоянии покоя только в том случае, если действующие на него во встречных направлениях силы уравновешивают друг друга. Но если силы, создаваемые пучением, слишком велики, неизбежно начинается подъём фундамента. Ну а после оттаивания грунта фундамент может либо вернуться на прежнее место, либо не вернуться, и, что ещё опаснее, — вернуться неравномерно. Именно в последнем случае наиболее вероятна деформация — как фундамента, так и стоящего на нём строения.
Не меньшую опасность, чем пучинистые, представляют для строения и грунты, сильно сжимающиеся под нагрузкой, например торфяные.
Что делать, чтобы защитить фундамент?

Чтобы избежать печальных последствий воздействия на фундамент сил морозного пучения, предпринимают определённые конструктивные меры.
Во-первых, подошву располагают ниже уровня промерзания грунта (в этом случае она не испытывает действия сил подъёма снизу).
Во-вторых, отливают стены фундамента из армированного бетона.
В-третьих, расширяют основание фундамента (оно действует как своего рода якорь).
В-четвёртых, делают стенки не вертикальными, а сужающимися кверху, тогда в результате сдавливания стенок пучинистым грунтом появляется не только сила, поднимающая его, но и прямо ей противоположная.
В-пятых, покрывают стенки скользящим по ним материалом (например, рубероидом), работающим как смазка.
Понятно, что реализация каждой из перечисленных мер требует дополнительных капитальных вложений. И ни одна из них не применима для сильно сжимающихся грунтов.
Можно ли уберечься от всех напастей сразу?

К счастью существует и такой путь - создание сплошной плиты, позволяющей максимально равномерно распределить нагрузки, действующие на фундамент, как со стороны строения, так и со стороны грунта. И устраивается сплошная плита на такой глубине, где силы пучения либо совсем не будут на неё действовать, либо уравновесятся нагрузками со стороны строения. А чтобы дополнительно уменьшить действие сил пучения на такую плиту, заменяют почву под ней песком - создают песчаную подушку, которая призвана погасить воздействие любых сил со стороны грунта. Такой фундамент, даже если и будет подвержен сезонным перемещениям, воспримет их (да простят нас специалисты за ненаучную терминологию) также, как прочная плоскодонная баржа — покачивание на лёгких волнах. То есть поднимется и опустится вместе с грунтом не деформируясь, а следовательно, не вызывая деформации возведённого на нём строения.
Такие фундаменты и называются плавающими. Использовать их можно для строительства домов на всех видах грунтов (включая торфяники, тяжёлые пучинистые, насыпные, просадочные и слабонесущие) и при любой глубине залегания грунтовых вод, в том числе очень малой.
Конструкция плавающего фундамента

Его конструкция представляет собой сплошную гладкую или оребрённую плиту либо решетчатую плиту, выполненную из монолитного железобетона (бетон должен быть класса не ниже В15 и марки морозоустойчивости F75). Жёсткое пространственное армирование по всей несущей плоскости (включая рёбра, если таковые есть) позволяет таким фундаментам без локальной деформации воспринимать знакопеременные нагрузки, возникающие при неравномерном перемещении грунта. При этом большая площадь опоры даёт возможность снизить давление на грунт, создаваемое постройкой и ветровой и снеговой нагрузками, до минимального - 10 кПа (0,1 кгс/см 2), а такую нагрузку способен вынести даже самый слабонесущий грунт.
К плюсам сплошных плит относят простоту их сооружения и несколько меньшую стоимость по сравнению с привычными фундаментами, подходящими для использования в перечисленных ранее непростых геологических условиях.
Если попытаться ввести условную классификацию плавающих фундаментов, то в принципе их можно разбить на 4 группы. В направлении от простого к сложному, эти группы расположатся так:
1 – решетчатая плита.
2 – монолитная гладкая плита
3 – монолитная плита с рёбрами жесткости
4 – утепленная монолитная плита с рёбрами жесткости (утеплённая шведская плита).
Когда следует применять гладкую плиту, когда оребрённую, а когда решетчатую?

Для домов большой площади или сложной в плане формы рекомендуют сплошную плиту толщиной 150-180 мм, с контурными и перекрёстными рёбрами жёсткости (шаг рёбер — 1,5-2 м).
Для домов небольшого размера подойдёт гладкая монолитная плита толщиной 250 -300 мм.
Ну, а для компактных в плане построек прямоугольной формы (гаражи, бани) — решётчатая плита с размером ячейки около 1,5 х 1,5 м.
Чтобы устройство гладкой монолитной плиты, плиты с рёбрами жесткости, а также решетчатой плиты стало более понятным, рассмотрим конкретные примеры их возведения. Ну, а после этого в развитие темы плавающего фундамента с рёбрами жесткости мы обязательно обсудим устройство утепленной шведской плиты.
Пример первый - гладкая монолитная плита

В данном случае возводили небольшой двухэтажный каркасный дачный дом (6,5 х 6 м) на участке, уже использовавшемся в течение ЗО лет.
Длительный опыт его эксплуатации участка и подсказал хозяевам, каким может и должен быть фундамент под новое строение, и потому они мужественно пошли на его удорожание, отказавшись от предложенного выполнявшей работы фирмой малозаглублённого фундамента. И, пожалуй, правильно поступили: грунт на участке — торфяник, а грунтовая вода стоит уже в полуметре от уровня земли.
Под будущим домом сняли плодородный слой грунта и выкопали «котлован» глубиной 50 см (позднее вынутый грунт рассыпали по участку, подняв, таким образом, его общий уровень). На дне котлована создали песчаную подушку толщиной 20 см, поверх которой уложили двухслойный арматурный каркас (нижний слой арматуры, используя бетонные маяки, приподняли над уровнем песчаной подушки на 10 см, расстояние между слоями арматуры — также 10 см), после чего из бетона марки М 300 отлили плиту толщиной 30 см.
Порядок проведения работ мы подробно покажем с помощью фотографий.

Выгруженный из тачки бетон распределяли внутри опалубки лопатами, а затем тщательно выравнивали с помощью сколоченного прямо на месте деревянного гребка. Происходило все это под неусыпным наблюдением не только прораба, но и хозяина участка – человека весьма строгого и придирчивого, но при этом справедливого.

Когда бетон застыл (примерно через 3 недели), на плите возвели из шлакоблоков цоколь будущего дачного дома - его ленты расположены под наружными и несущими внутренними стенами. В месте установки отопительной печи выложили дополнительную опору-колонну.
Пример второй - плавающий фундамент с рёбрами жесткости

В рассматриваемом нами случае застройщики решили возвести не просто дом, а комплекс построек, включающий кроме самого дома ещё и баню, гараж и, конечно же, забор вокруг участка. И строить всё это они собирались по новой (по тем, естественно, временам) для России технологии несъёмной опалубки, которая называется Durisol.

Грунтовые воды на участке залегают очень высоко - котлован глубиной 1,5 м сразу же заполнился водой
Участок под застройку приобрели очень старый и потому о проблемах с грунтом узнали от соседей почти сразу: сильнопучинистый, грунтовые воды стоят на глубине около 1 м. Кроме того, на участке неоднократно возводили и сносили дома, так что под местом застройки находились многослойные залежи строительного мусора. Взвесив все эти сведения, проектировщики предложили использовать в качестве фундамента под дом монолитную плиту с рёбрами жёсткости, а под гараж и баню — плиты решётчатые.
Работы начали с того, что выгребли и вывезли с участка «многовековой» слой строительного мусора, заменив его крупнозернистым песком (толщина слоя — около 40 см). Песок пролили водой и уплотнили, используя вибротрамбовку. Вместе с песком на участок завезли грунт, с помощью которого ещё до начала строительства выровняли участок (перепад высот по его длине составлял около 80 см).

Одновременно с планировкой территории проложили коммуникации - к дому подвели газовую и водопроводную трубы и вывели их наверх под будущим помещением котельной. Затем от котельной протянули водопроводные и отопительные магистрали к гаражу и бане — металлополимерные трубы в трубчатом утеплителе уложили в ПВХ-трубы, используемые для прокладки канализации.

Работы по устройству плавающего фундамента под строительство дома начали с того что по проведенной разметке попытались в утрамбованной песчаной подушке прокопать канавки под отливку ребер жесткости. Несмотря на тщательную трамбовку песка, стенки канавок постоянно осыпались, и тогда было принято решение их укрепили листовым шифером.

После предварительной сборки арматурных каркасов рёбер их вынули из канавок и прикрыли песчаную подушку вместе с канавками полиэтиленовой плёнкой. Цель этой операции проста – влага из бетона сразу не должна уходить в песок. После этого каркасы рёбер уложили на свои мести и при этом связали их секции между собой. Когда эта операция была завершена, из прутка диаметром 12 мм создали каркас плиты, толщина которой по проекту должна была составлять 175 мм.

Когда бетон оребрённой монолитной плиты затвердел, строители приступили к возведению на ней цоколя. Его создавали из утеплённых блоков несъёмной опалубки Durisol. Материал, из которого изготовлены сами блоки, несколько напоминает опилкобетон: на 80 -90 % он состоит из прошедшей обработку огнебиозащитными составами крупной щепы хвойных деревьев, скреплённой портландцементом. Но рассказ об этом материале и технологии возведения из него построек - это, пожалуй, уже тема для отдельной публикации.
И в заключении наш небольшой рассказ ещё ободном типе плавающего фундамента, также применявшемся на данном участке - решетчатой плите.
Пример третий - плавающий фундамент - решетчатая плита

Принципиальная схема фундамента - решётчатая плита* под постройку размером 6,4 х 4,9 м.
Плитой такая конструкция называется лишь условно, так как сплошная горизонтальная поверхность в ней отсутствует. Плитой её называют скорее за поведение, весьма схожее с поведением гладкой монолитной плиты.

Технология создания решетчатых плит под гараж и баню в целом была схожа с технологией сооружения малозаглублённого ленточного фундамента. Разница заключается в том, что в малозаглублённых фундаментах ленты расположены строго под несущими стенами - наружными и внутренними, в решётчатых же плитах - рёбра расположены с шагом 1,5 м, образуя ячейки размером 1,5 х 1,5 м. Сечение армированных лент в данном случае составляло 80 х 40 см.

Телефон	+79163180453
E-mail	kovalev-home@mail.ru