При глубине залегания подошвы подземной несущей конструкции 0,2 – 0,7 м она называется мелкозаглубленный фундамент (МЗФ) и обладает минимальным бюджетом строительства. Существуют малозаглубленные плиты, столбы, ленты. Сваи всегда погружают ниже промерзания, поэтому они попадают в категорию заглубленных фундаментов по умолчанию.
Разновидности МЗФ
Основная проблема несущих конструкций зданий, эксплуатирующихся под землей, заключается в морозном вспучивании грунтов, возникают при наличии условий:
- высокий процент глины
- обилие влаги для насыщения этих крупиц
- промерзание грунта, приводящее в неравномерному увеличению объемов на разных участках
Для решения проблемы использовалось несколько решений:
Для снижения трудоемкости, сроков сдачи объектов, бюджета строительства был создан комплекс мер по снижению либо полной ликвидации вспучивания в мороз:
- утепление – отмостки и различных элементов фундамента для сохранения геотермального тепла подо всеми несущими конструкциями и прилегающими к ним грунтами
Внимание: При соблюдении этих мер можно заложить в проект мелкозаглубленный фундамент плитного, ленточного либо столбчатого типа, что и указано в регламенте СП 22.13330 для оснований жилищ.
Малозаглубленными принято называть сборные и монолитные конструкции, подошва которых залегает на отметке 0,2 – 0,7 м. Поэтому на почвах с низким содержанием глины дренаж и утепление могут не потребоваться вовсе.
Лента МЗЛФ
Ленточный фундамент малого заглубления обоснован экономически для особо тяжелых стеновых материалов. Ограничениями для МЗЛФ являются:
- грунты с низким расчетным сопротивлением (ил, торф, песок пылеватый)
- высокий УГВ (меньше 1 м от подошвы ленты)
- перепад высот более 1,5 м (между противоположных стен здания)
Существуют сборные ленты из одного ряда блоков ФБС и армопоясом поверх них, монолитные конструкции, обладающие максимальными эксплуатационными характеристиками по умолчанию. Технология изготовления монолитного МЗЛФ следующая:
Внимание: На внутреннюю поверхность щитов следует закрепить полиэтилен, предупреждающий протечки цементного молочка, облегчающий распалубку. Утеплять МЗЛФ снаружи лучше после гидроизоляции, так как лишь в этом случае создается непрерывный пленочный слой.
Плита плавающая
В 90% проектов коттеджей используется малозаглубленный плитный фундамент. Технология считается самой дорогостоящей, однако обеспечивает максимальную несущую способность подземной конструкции.
Несмотря на высокую прочность бетонной плиты с двумя слоями арматурных сеток, на пучинистых грунтах возникают серьезные нагрузки от морозного вспучивания. Поэтому у индивидуальных застройщиков популярны модернизированные варианты плавающей плиты:
Внимание: Минимальная глубина заложения плитных фундаментов регламентирована 40 см. Этот верхний слой богат гумусом, поэтому на него запрещено опирать несущие конструкции. Органика перегнивает без доступа кислорода в течение 12 – 36 месяцев, после чего, неизбежна просадка грунта.
Столбчатый МЗФ
Малозаглубленный столбчатый фундамент допускается обустраивать исключительно на сухих грунтах с уровнем УГВ ниже 1,5 м от подошвы. Запрещено возведение на склонах, пучинистых почвах. Кроме того, столбы обладают низкой устойчивостью к опрокидыванию, поэтому их обязательно связывают ростверком:
Внимание: Для столбчатых фундаментов с заглублением выше отметки промерзания необходим комплекс мероприятий, исключающих вспучивание – дренаж кольцевой или пристенный, подстилающий слой + обратная засыпка щебнем/песком пазух шурфов.
Технология возведения
Мелкозаглубленный фундамент сооружается гораздо быстрее, нежели глубокого заложения. Сокращается бюджет строительства, однако не желательна консервация в зиму без нагрузки.
Разметка и выемка грунта
В зависимости от типа мелкозаглубленный фундамент размечается не одинаковыми способами:
- плавающая плита оконтуривается одним шнуром по наружному периметру опалубки
- для столбов и лент МЗЛФ на обносках натягивается две струны для внутреннего/наружного щита опалубки
Котлован отрывается только для плиты, траншеи рациональнее для ленты, столбов с редким шагом расположения. Если сборные нагрузки от веса здания невелики, для столбов отрываются отдельные шурфы.
Внимание: В любом случае необходим доступ к поверхностям бетонных конструкций для гидроизоляции. Поэтому технология земляной опалубки является неправильной
Дренаж и слой подстилающий
Фундаментная подушка из песка/щебня заменяет вынутый на предыдущем этапе слой плодородного грунта. Толщина подстилающего слоя составляет 40 – 80 см в зависимости от геологии участка, величины сборных нагрузок от жилища.
Дренаж встраивается в этот слой по наружному периметру отмостки на уровне подошвы фундамента. Для этого по углам коттеджа крепятся вертикальные колодцы, между ними укладываются перфорированные в верхней части трубы (180 – 270 градусов).
Внимание: Нерудный материал укладывается 10 – 15 см слоями, каждый из которых трамбуется виброплитой. Не рекомендуется проливать песок водой, так как это может привести к размытию нижних слоев почвы, образованию верховодки уже в процессе строительства.
Ширина фундаментной подушки из инертных материалов должна быть вдвое больше, чем размер ленты, столба. Под плавающими плитами подстилающий слой выпускают наружу на 40 – 60 см.
Подбетонка с гидроизоляцией
Стяжка из тощего бетона толщиной 5 – 10 см необходима лишь для монолитных конструкций. Если малозаглубленная лента, столбчатый фундамент сооружаются из сборных ж/б элементов, подбетонка не используется. Стяжка позволяет обеспечить герметичные стыки гидроизоляционного материала, исключить впитывание цементного молочка нерудным материалом подстилающего слоя.
Внимание: Ширина подбетонки равна размеру подстилающего слоя, то есть вдвое больше ленты, сечения столба.
В качестве гидроизоляции обычно применяется полиэтиленовая пленка (15 микрон минимум), приклеиваемая на подбетонку, либо рулонные материалы (Технониколь, гидростеклоизол), наплавляемые на бетонную поверхность. Края выпускаются, чтобы позже быть запущенными на вертикальные поверхности бетонных конструкций.
Опалубка и армирование
Ввиду многообразия конструкций малозаглубленных фундаментов используются нсколько модификаций опалубки:
- плита плавающая – щиты по наружному периметру или полистирольные L-образные блоки
- лента МЗЛФ – наружная + внутренняя палуба
- столбы – квадрат из щитов для плиты уширения и вертикальные щиты для столба
Для каждого указанного варианта применяются различные схемы армирования:
Внимание: Арматура располагается внутри бетонных конструкций с соблюдением защитного слоя. Стержни утапливаются на 2 – 7 см, нижний ряд укладывается на подбетонку при помощи пластиковых прокладок.
Бетонирование и гидроизоляция
Укладка бетона должна осуществляться слоями 40 – 60 см с интервалом в пределах 2 часов. Поэтому желательно бетонировать любые типы малозаглубленных фундаментов за один прием. Гидроизоляция доступных бетонных поверхностей осуществляется пенетрирующими, обмазочными, оклеечными материалами после 70% набора прочности.
Внимание: отдельные элементы внутри одного фундамента (крыльцо, лента, на которую будет опираться веранда) отделяются технологическим швом. Разные эксплуатационные нагрузки не приведут к разрушению стен, оснований, если крыша пристройки будет независимой от кровли основного жилища.
Таким образом, малозаглубленные фундаменты не представляют сложностей для индивидуального застройщика. Однако необходимо учесть приведенные рекомендации для обеспечения максимально возможного ресурса здания при минимальном бюджете строительства.
Для строительства домов небольшой площади, а также различных хозяйственных построек лучшим вариантом основания является мелкозаглубленный фундамент. Его возведение не займет много времени, а весь процесс можно выполнить самостоятельно. Чтобы мелкозаглубленный ленточный фундамент своими руками был максимально прочным, нужно грамотно рассчитать его параметры и строго соблюдать технологию заливки.
Основные отличия мелкозаглубленнного основания
Глубина обычного фундамента составляет не менее 1,5 м, а в холодных регионах – до 2 м. Мелкозаглубленный фундамент располагается на глубине до 70 см, что существенно облегчает копку траншей и сокращает время на строительство. Поскольку площадь такого фундамента в разы меньше, расход строительных материалов также снижается. Для его изготовления подходит не только бетон, но и красный кирпич, а также бетонные блоки.
Есть у мелкозаглубленного основания и свои недостатки: он подходит только для сооружения одноэтажных зданий небольшой площади; требует обустройства дренажной системы на пучинистых грунтах. Заливать такой фундамент можно исключительно в теплое время года, и нельзя оставлять его на зиму без нагрузки. При промерзании почва выталкивает легкий фундамент, повреждая его целостность.
Технология строительства фундамента
Самый быстрый вариант ленточного фундамента – бетонный монолитный. Из блоков или кирпича его возводят в том случае, если нет возможности приготовить большое количество раствора и залить основание за один раз. Чтобы строительный процесс не прерывался, следует заранее подготовить все необходимые инструменты и материалы.
Итак, для работы потребуется:
- рулетка;
- отвес или уровень;
- колышки из дерева или железные прутки;
- толстая леска;
- подборная и штыковая лопата;
- геотекстиль;
- песок;
- щебень;
- арматура сечением 12 или 16 мм;
- материалы для опалубки;
- полиэтилен;
- бетонный раствор;
- кельма.
Участок под мелкозаглубленный фундамент должен быть относительно ровным, с плотным однородным грунтом. Определяют расположение дома относительно участка и на месте одного из углов фасада вбивают колышек. Отмеряют расстояние до второго угла и снова ставят маячок из колышка. Между колышками натягивают леску, закрепляют ее, затем от каждого угла намечают перпендикулярные линии. Соединив маячки в прямоугольник, проверяют периметр по диагоналям. Если углы и стороны разметки равны, можно размечать внутренний периметр, согласно проекту.
Ширина ленты фундамента обычно равняется 40 см, поэтому внутри разметки необходимо обозначить внутренние границы основания. Для этого от каждого внешнего угла вдоль натянутой лески отступают по 40 см в обе стороны. Намечают эти точки маячками, а затем от них отступают за периметр на 20-30 см и вбивают колышки. Это необходимо для более точного обозначения углов, как внешних, так и внутренних. К тому же, во время копки близко расположенные колышки можно случайно зацепить и сбить разметку.
Грунт вынимают на глубину 70 см, отсчет ведут из самой низкой точки разметки. Стенки траншей должны быть строго вертикальными, что периодически проверяют строительным уровнем. Если грунт осыпается, следует устанавливать подпорки из дерева по мере продвижения вдоль периметра. Когда траншеи готовы, проверяют уровнем горизонтальность дна, исправляют дефекты.
Во избежание усадки и деформации ленточного фундамента необходима песчаная подушка. Песок рекомендуется использовать речной крупнозернистый, который лучше противостоит сжатию. Чтобы защитить песчаную подушку от размывания, дно и стенки траншей закрывают геотекстилем. Можно взять и обычный полиэтилен, главное, чтобы песок не смешивался с почвой. Материал расстилают внутри траншей, а его края выводят наверх и чем-нибудь закрепляют, например, кирпичами. Это не позволит геотекстилю сдвинуться во время трамбовки песка и укладки арматуры.
На участке с глинистой почвой толщина подушки должна быть не менее 50 см, если же грунт преимущественно песчаный, достаточно 20 см. Песок засыпают в 2-3 приема, каждый раз тщательно его трамбуя. Для лучшего уплотнения слои песка проливают водой. Поверх песчаной подушки насыпают слой гравия толщиной около 10 см, и тоже хорошенько трамбуют. После этого можно монтировать опалубку.
Сборка и установка деревянной опалубки
Для опалубки подходят ровные доски толщиной от 2 см, прочная фанера, плиты OSB. Листовой материал режут на части шириной от 40 см, доски сбивают в щиты. Соединять элементы опалубки удобнее саморезами, тогда демонтировать конструкцию гораздо легче. При сборке щитов следует учитывать, что внутренняя сторона должна быть максимально гладкой, иначе все неровности отобразятся на стенках фундамента. Поскольку дерево сильно впитывает воду из раствора, опалубку следует обить полиэтиленовой пленкой.
Когда необходимое количество щитов готово, приступают к установке опалубки. Части опалубки выставляют по обе стороны траншей, ровняют по горизонтали и высоте, и сбивают по верхнему краю поперечными брусками через определенные промежутки. Далее укрепляют конструкцию распорками с внешней стороны, чтобы при заливке стенки опалубки не разошлись. В завершение монтажа следует убедиться, что в опалубке нет зазоров и щелей, а стенки расположены строго вертикально.
На внутренних стенках щитов отмечают уровень заливки раствора; делают это по всему периметру траншей, чтобы поверхность мелкозаглубленного фундамента лежала в одной горизонтальной плоскости. Вместо разметки на стенках многие строители используют леску: натягивают ее внутри опалубки и закрепляют концы гвоздями. Выполнять это нужно после установки армирующего каркаса.
Монтаж каркаса
Армирующий каркас вяжут из арматуры диаметром от 12 см. Из арматуры нарезают прутки по ширине и длине траншей, а затем связывают их в решетку. Размеры стандартной ячейки составляют 30х30 см. Для связки используют мягкую проволоку, а вот варить каркас нежелательно: сварка снижает устойчивость металла к растяжению, что приводит к трещинам основания. Кроме того, сварная решетка больше подвержена коррозии.
Уложив решетку на дно, перевязывают арматурой каркас в местах соединения. Если высота основания превышает 30 см, следует сделать армирующий каркас двухуровневым. Для этого вяжут второй слой решеток, а потом соединяют их с нижним слоем вертикальными прутами. Арматура не должна касаться стенок траншей и опалубки, а также доставать до уровня заливки бетона. Выступающий из фундамента металл быстро поржавеет от дождя и снега, а значит, прочность основания будет снижена.
Прочность мелкозаглубленного фундамента прямо зависит от качества бетона. Для заливки рекомендуется использовать раствор марки М200 и выше. При самостоятельном изготовлении раствора в емкость высыпают 1 часть цемента, добавляют 3 части просеянного песка и 4-5 частей мелкого гравия или щебня. Если все выполняется вручную, сначала перемешивают сухие компоненты, а потом понемногу вливают воду.
Хоть высота фундамента и небольшая, заливать траншеи рекомендуется послойно. Это поможет лучше уплотнить раствор и равномернее его распределить. Первый слой наливают толщиной 20 см, по возможности разравнивают и протыкают до дна отрезком арматуры в нескольких местах. Особенно тщательно следует пробить углы. Второй слой заливают сразу после первого, не дожидаясь, пока бетон схватится. Снова распределяют раствор по углам, под прутьями каркаса, на стыках стен, избавляются от воздушных пустот.
Последний слой бетона выравнивают по леске, поверхность разглаживают кельмой, а затем посыпают сухим цементом через сито. Это способствует более быстрому схватыванию и упрочнению раствора, кроме того, поверхность, присыпанная цементом, не трескается при высыхании. Готовый фундамент следует прикрывать пленкой от палящих лучей и от дождя в течение 28 суток, пока бетон полностью не высохнет.
Чтобы продлить срок службы мелкозаглубленного фундамента, его наружные стенки рекомендуется утеплить пенополистирольными плитами или пенополиуретаном. По периметру основания желательно сделать отмостку шириной 1 м, а на подтопляемых участках дополнительно оборудовать дренажные канавы.
Строительство такого фундамента имеет небольшие отличия. Кирпич можно использовать б/у, главное, чтобы он был обожженным и целым. Блоки для фундамента можно сделать своими руками, что позволит немного сэкономить на материалах.
Итак, строительство фундамента выполняется следующим образом:
- размечают участок и выкапывают траншеи;
- укладывают геотекстиль, песчаную подушку и слой щебня;
- вяжут и выкладывают арматуру, верх которой не должен доставать примерно 5 см до края траншеи;
- заливают ямы бетоном вровень с землей, выравнивают поверхность;
- после схватывания и упрочнения бетонного слоя выкладывают несколько рядов из блоков или кирпича с обязательной перевязкой швов;
- наружные стенки фундамента утепляют, а сверху покрывают цементной штукатуркой.
Если фундамент предназначен для хозяйственных помещений, его можно не утеплять, а сразу оштукатурить кладку раствором. При соблюдении описанной технологии, фундамент прослужит несколько десятилетий.
Видео - Мелкозаглубленный ленточный фундамент своими руками
Для условий России особую актуальность имеет определение наиболее надежной конструкции фундаментов в условиях, когда в основании залегают грунты, обладающие свойством морозного пучения.
При вспучивании грунта его объем может значительно увеличиться – на десятки сантиметров, причем усилия, с которыми силы морозного пучения будут воздействовать на конструкции фундаментов, могут достигать десятков тонн. От негативного действия пучинистых сил не спасает заглубление низа фундаментной подошвы на отметку, расположенную ниже глубины зимнего промерзания, так как воздействие происходит еще и по боковой поверхности.
Для предотвращения негативных последствий воздействия пучинистых сил была разработана специальная конструкция – мелкозаглубленный ленточный фундамент, или МзЛФ, который можно соорудить своими руками.
Особенности МзЛФ, в отличие от обычного ленточного фундамента, состоят в следующем:
- глубина мелкозаглубленного ленточного фундамента принимается вне зависимости от глубины промерзания на отметке не более 30-40 см от поверхности грунта после планировки. Это сводит к минимуму действие негативных пучинистых сил на боковые поверхности конструкции;
- под подошвой фундамента устраивается своими руками подушка из сыпучих материалов – песка или ПГС – смеси песка и гравия, толщина которой рассчитывается в зависимости от комплекса условий участка строительства. С помощью замещения грунта под подошвой устраняются его пучинистые свойства, несущая способность уплотненного основания увеличивается, уменьшаются его деформации, связанные с оттаиванием весной;
- фундамент обязательно армируется пространственными каркасами, превращающими ленточный фундамент в рамную систему балок, лежащую на упругом основании. Система балок, жестко скрепленных между собой, воспринимает и компенсирует все неравномерные воздействия пучинистых сил.
Приводим для демонстрации ленточный мелкозаглубленный фундамент по СНиПам в разрезе:
Устройство МзЛФ
Мелкозаглубленный ленточный фундамент на пучинистых грунтах можно соорудить своими руками, пользуясь указаниями типовой технологической карты ТТК «Устройство мелкозаглубленного ленточного железобетонного фундамента» .
Технология МзЛФ почти полностью соответствует технологии сооружения ленточного монолитного фундамента, описанной нами в статье « », и включает следующие операции:
- подготовительные работы — вертикальная планировка участка, разметка и закрепление осей здания, земляные работы по отрывке траншей под фундаменты;
- устройство подушки под МзЛФ;
- установку опалубки;
- армирование;
- бетонирование;
- ухаживание за уложенной в опалубку бетонной смесью;
- снятие опалубки.
Все эти операции подробно описаны в вышеуказанной статье, поэтому здесь более детально остановимся на пунктах, касающихся непосредственно МзЛФ.
Устройство подушки
Подушка, за счет которой устраняются пучинистые свойства грунта и компенсируются возможные неравномерные деформации основания, – главный элемент, отличающий МзЛФ от обычного ленточного фундамента. Толщина подушки определяется расчетом (см. раздел « «).
Материалом для устройства подушки могут служить следующие сыпучие материалы:
- крупный песок и песок средней крупности;
- песок гравелистый;
- щебень мелкий;
- доменный или котельный шлак;
- смесь крупного песка (не более 40 %) и гравия (не менее 60 %).
Перед устройством подушки дно траншеи зачищают, затем укладывают сыпучий материал послойно, с толщиной слоя, не превышающей 20 см. Каждый слой необходимо тщательно протрамбовать с помощью электротрамбовок, затем засыпается следующий слой и снова трамбуется. Плотность подушки после трамбовки должна составить не меньше 1,6 т/м³.
Если грунтовые воды находятся на высоком уровне и существует возможность замачивания верховодкой, предусматривают укладку подушки на слой геотекстиля, которым также укрывают конструкцию с обеих сторон и сверху. Это предотвращает заиливание сыпучего материала подушки.
Армирование фундамента
Армирование МзЛФ осуществляется пространственными каркасами, в которых рабочая арматура располагается в верхней и нижней частях сечения фундамента.
Покажем на примере, как производится армирование фундамента.
Условный фундамент сечением 400х400 мм заглубляется на 400 мм от поверхности грунта, при этом армируется пространственным каркасом КП-1. Защитный слой бетона от подошвы фундамента составляет 65 мм, от боковых поверхностей по 30 мм, от верхней плоскости – 30 мм.
Подушка из ПГС – смеси гравия и песка (40% крупного песка, 60% гравия), толщина подушки принимается по расчету, ширина подушки на 200 мм больше, чем ширина фундамента, то есть она выступает на 100 мм от боковых поверхностей МзЛФ.
Пространственный каркас собирается из шести продольных стержней рабочей арматуры диаметром 12 класса А3. В этом случае соединение каркасов по длине между собой следует производить внахлестку. Длина нахлестки не должна превышать 20 диаметров стержней, которые соединяются, и быть не менее 250 мм. Стержни следует соединять в разбежку, то есть в одно поперечное сечение не должно попадать более 50 % соединений.
Вместо арматуры класса А3 можно использовать арматуру класса А500С, которая стоит на 30% дешевле и позволяет производить соединения с помощью сварки, что упрощает арматурные работы. При соединении рабочих стержней при помощи сварки длина шва не должна превышать 10 диаметров, в данном случае – не меньше 120 мм.
Рабочие стержни соединяются в объемные каркасы посредством хомутов из гладкой арматуры класса А1, устанавливаемых с шагом 200 мм по длине.
В местах, где стены пересекаются или примыкают друг к другу и на углах во время эксплуатации здания происходит концентрация напряжений, поэтому эти места усиливают с помощью установки дополнительных стержней.
Усиление производят установкой дополнительных стержней того же рабочего диаметра 12 мм, что и рабочая арматура, в верхнем и нижнем уровнях каркаса. Дополнительные стержни, согнутые под прямым углом, прикрепляют к пересекающимся рабочим стержням каркасов с внешней стороны углового соединения с помощью вязальной проволоки. Дополнительные трапециевидные стержни устанавливают ближе к внутренней и приваривают к соединяемым стержням согласно ГОСТ 14098-91-С23-Рэ на сварочные работы.
Усиление Т-образного примыкания производится дополнительными трапециевидными стержнями, которые привариваются к основным стержням в двух уровнях соединяемых каркасов.
Усиление на пересечении стен осуществляется приваркой дополнительных трапециевидных стержней в двух уровнях пересекающихся каркасов.
В данном примере ширина стены равна ширине фундамента. Если ширина фундамента будет по расчету принята на 600 мм большей, чем ширина стены, то необходимо дополнительно армировать подошву плоскими сетками, рабочая арматура которых должна располагаться поперек подошвы. Диаметры рабочей арматуры принимаются в пределах 10-12 мм классом А3 или А500С, шаг 600 мм.
В качестве конструктивной арматуры для сеток используют гладкую арматуру класса А1 (А240) диаметром 6 мм, или из высокопрочной проволоки классом Вр-1 диаметром 4-5 мм, которую укладывают с шагом 300 мм по длине. Соединение рабочих и конструктивных стержней сетки производят с помощью вязальной проволоки на каждом пересечении.
Все работы по армированию следует выполнять с учетом требований нормативных документов: СП 52-101-2003 «Бетонные и железобетонные конструкции без предварительного напряжения арматуры», СНиП 52-01-2003 «Бетонные и железобетонные конструкции».
Правила производства работ и специальные мероприятия
Помимо основного решения – устройства МзЛФ с компенсирующей подушкой, необходимо придерживаться определенных правил производства работ и предусмотреть дополнительные мероприятия, которые будут способствовать уменьшению негативного воздействия пучинистых сил.
Правила производства работ следующие:
- все работы по устройству МзЛФ следует производить преимущественно в летнее время. Не допускается сооружать фундаменты на замерзших грунтах основания;
- для предотвращения замачивания грунтов основания необходимо выполнить вертикальную планировку участка с обеспечением уклона на каждом склоне величиной не меньше 0,03 для отвода поверхностных вод после атмосферных осадков от места застройки и выемок под фундамент;
- если участок находится в пониженном месте, то нужно защитить его от опасности затопления поверхностными водами с соседних, повышенных участков с помощью устройства водоотводных канав;
- процесс сооружения фундаментов – от подготовительных работ до устройства отмостки – должен быть произведен в самое короткое время, для чего к земляным работам можно приступать только после выполнения всех подготовительных работ и на участок доставлены все материалы, необходимые для строительства;
- на участке необходимо максимально сохранить растительный покров почвы, который служит природным утеплителем грунтов;
- после устройства МзЛФ пазухи траншей нужно засыпать непучинистым грунтом или тем же материалом, который использовался для сооружения противопучинной подушки – песком, щебнем или ПГС – смесью песка и гравия с послойным уплотнением. Это предотвратит воздействие пучинистых сил на вертикальные поверхности фундамента;
- нельзя оставлять фундамент после устройства ненагруженным на зимний период, то есть необходимо сразу же возвести стены здания на полную проектную высоту и перекрыть.
Для того чтобы минимизировать возможное негативное воздействие пучинистых сил, предусматривают дополнительные мероприятия:
- при близком к фундаментам уровне подземных вод устраивают пристенный дренаж по периметру здания с укладкой дренажных труб и отводом по уклону в пониженное место;
- эффективно дополнительное утепление основания под подошвой фундамента, которое устраивается путем укладки утеплителя под отмосткой. В качестве утеплителя лучше всего использовать экструдированный пенополистирол – ЭППС, специально предназначенный для использования в подземных конструкциях. О свойствах ЭППС и его применении мы писали в статье « » ;
- отмостку из бетона рекомендуется заармировать сеткой из высокопрочной проволоки класса Вр-1 диаметром 4 мм с ячейкой 150х150 мм. Через каждые 6 м по длине отмостки и на углах нужно устроить деформационные швы с помощью вставки деревянной доски. Кроме того, для более эффективного отвода поверхностных вод по краю отмостки нужно сделать водоотводные канавки с уклоном, предусматривающим сброс в пониженное место;
- места вокруг строения, с которых был снят плодородный слой почвы, после окончания строительных работ следует незамедлительно покрыть дерном и желательно посадить кустарники. Это будет способствовать утеплению грунта и задержанию снежного покрова зимой, который также уменьшает глубину промерзания грунта.
Расчет МзЛФ
Ширину малозаглубленного фундамента и толщину противопучинной подушки необходимо принимать по расчету.
Рассмотрим на примере, как производится расчет МзЛФ. Возьмем вариант для малоэтажного строительства – одноэтажный жилой дом из бруса с двумя крайними и одной средней несущей стеной с размерами в осях 8х8 м, средняя стена расположена посредине, то есть с шагом 4 м. Для деревянных легких домов проблема пучинистости грунтов особенно актуальна.
Исходные данные:
- конструкция наружных стен – стена из массивного бруса толщиной 150 мм;
- средняя стена – массивный брус толщиной 150 мм;
- высота этажа 3 м;
- покрытие – с деревянными несущими балками;
- цоколь высотой 600 мм из монолитного бетона;
- грунты – суглинки полутвердые, сильнопучинистые, так как участок расположен в низине.
Вначале определяем нагрузку на 1 погонный метр фундамента для двух расчетных сечений: 1 – крайних стен, несущих покрытие, 2 – по средней стене, куда опираются балки покрытия с двух сторон. Для самонесущих стен расчет делать не будем, примем ширину фундамента конструктивно.
- q1 = Pc х hc + Pbr х he + Pper х L/2
Pc – удельный вес цоколя на 1 м2 = 1,5 т/м² (по таблице А);
hc – высота цоколя, равная 0,6 м;
Pbr – удельный вес стен из бруса на 1 м² = 0,12 т/м² (по таблице А);
he – высота этажа (3 м);
Pper = вес деревянного покрытия 0,223 т/м² (с учетом веса снега по таблице А);
L – пролет несущих стен (4 м).
Получаем: q1 = 0,6 х 1,5 + 0,12 х 3 + 0,223 х 4/2 = 1,72 т/м
Для средней стены:
- q2 = Pc х hc + Pbr х hе + 2 х Pper х L/2
Pbr – удельный вес средней стены из бруса, принимаем по таблице А = 0,12 т/м²;
Pc – вес цоколя в средней части = 1,5 т/м².
Получаем:
q2 = 1,5 х 0,6 + 0,12 х 3 + 2 х 0,223 х 4/2 = 0,9 + 0,36 + 0,892 = 2,15 т/м.п.
Таблица А
Определяем ширину подушки фундамента по формуле:
b – ширина фундамента;
q – нагрузка на 1 м. п. ленточного фундамента;
R – расчетное сопротивление грунтового основания, которое принимаем по таблице Б, в нашем случае для суглинка полутвердого R = 22,8 т/м².
Таблица Б
Получаем для двух сечений:
- b1 = q1 / R = 1,72 / 22,8 = 0,07 м
- b2 = q2 / R = 2,15 / 22,8 = 0,09 м
В результате принимаем ширину фундамента из конструктивных соображений для всех стен = 0,3 м .
Можно также рассчитывать ширину фундамента по расчетному сопротивлению противопучинной подушки, когда величина R будет меньше, чем величина Rп, где Rп – расчетное сопротивление грунта противопучинной подушки, которое зависит от вида сыпучего материала:
- 14 т/м² – для песка средней крупности;
- 16 т/м² – для крупного песка;
- 21 т/м² – для песчано-гравийной смеси.
В нашем примере в любом случае из-за небольших нагрузок принимается ширина фундамента из конструктивных соображений.
Определяем толщину подушки, для чего используются две формулы:
Из условий сопротивления подстилающего грунта:
t = 2,5 х bх [ (1 – 1,2 х Rх b) / q ]
где: R – прочность подстилающего грунта (суглинок тугопластичный R = 22,8 т/м²), определяем по приведенной здесь таблице Б.
другая формула:
t = (A – C x D x q) / 1 – (0,4 х C x D x q/b)
А – коэффициент, определяем по таблице В, величина А для отапливаемых сооружений на сильнопучинистых грунтах = 0,5;
С – коэффициент, который равен 0,1 – для отапливаемых зданий, 0,06 – для неотапливаемых зданий;
D – коэффициент, который определяем по таблице Г, среднее значение для отапливаемых зданий между шириной 0,2 и 0,4 м = 1,70 + 1,29 / 2 = 1,49
Таблица В
Примечание: значения над чертой коэффициента А приведены для наиболее оптимальной глубины заложения подошвы фундамента 0,3 м, под наклонной чертой – для фундаментов, лежащих на поверхности, то есть незаглубленных.
Рассчитываем толщину подушки, исходя из условий сопротивления подстилающего слоя грунта для несущих стен:
t = 2,5 х 0,3 х [ 1 – (1,2 х 22,8 х 0,3) / 2,15) ] = 0,75 х (1 – 3,81) = — 2,10 м
Получилась отрицательная величина, в этом случае толщина подушки принимается равной нулю.
Производим расчет по второй формуле:
t = (A – CxDxq) / [ 1 – (0,4 х C xD xq/b)] = (0,5 – 0,1 х 1,49 х 2,15) / [ 1 – (0,5 х 0,1 х 1,49 х 2,15/0,3)] = (0,5 – 0,32) /(1 — 0,53) = 0,17 / 0,47 = 0,36 м
Толщина подушки принимается по большему из значений, полученных при расчете по двум формулам.
В результате принимаем подушку из конструктивных соображений толщиной 400 мм.
Таблица Г
Примечание: то же, что и для таблицы В.
Для быстрого расчета предназначен расположенный здесь калькулятор МзЛФ.
Мнение эксперта
Проявление сил морозного пучения возможно только в условиях залегания на площадке строительства грунтов глинистых или песчаных, исключая скальные и крупнооблочные грунты, гравелистые и крупные пески при следующих условиях – достаточной глубине зимнего промерзания, которая должна составлять не менее 0,5 м, близком присутствии подземных вод от подошвы фундамента и других возможностей увлажнения или замачивания грунтов.
Принимая решение об использовании МзЛФ, следует внимательно проанализировать все условия. Конструкцию фундамента – ширину подушки, армирование, толщину противопучинной подушки необходимо точно рассчитать.
Для строительства домов небольшой площади, а также различных хозяйственных построек лучшим вариантом основания является мелкозаглубленны й фундамент. Его возведение не займет много времени, а весь процесс можно выполнить самостоятельно. Чтобы мелкозаглубленны й ленточный фундамент своими руками был максимально прочным, нужно грамотно рассчитать его параметры и строго соблюдать технологию заливки.
Глубина обычного фундамента составляет не менее 1,5 м, а в холодных регионах – до 2 м. Мелкозаглубленны й фундамент располагается на глубине до 70 см, что существенно облегчает копку траншей и сокращает время на строительство. Поскольку площадь такого фундамента в разы меньше, расход строительных материалов также снижается. Для его изготовления подходит не только бетон, но и красный кирпич, а также бетонные блоки.
Есть у мелкозаглубленно го основания и свои недостатки: он подходит только для сооружения одноэтажных зданий небольшой площади; требует обустройства дренажной системы на пучинистых грунтах. Заливать такой фундамент можно исключительно в теплое время года, и нельзя оставлять его на зиму без нагрузки. При промерзании почва выталкивает легкий фундамент, повреждая его целостность.
Технология строительства фундамента
Самый быстрый вариант ленточного фундамента – бетонный монолитный. Из блоков или кирпича его возводят в том случае, если нет возможности приготовить большое количество раствора и залить основание за один раз. Чтобы строительный процесс не прерывался, следует заранее подготовить все необходимые инструменты и материалы.
Итак, для работы потребуется:
- рулетка;
- отвес или уровень;
- колышки из дерева или железные прутки;
- толстая леска;
- подборная и штыковая лопата;
- геотекстиль;
- песок;
- щебень;
- арматура сечением 12 или 16 мм;
- материалы для опалубки;
- полиэтилен;
- бетонный раствор;
- кельма.
Участок под мелкозаглубленны й фундамент должен быть относительно ровным, с плотным однородным грунтом. Определяют расположение дома относительно участка и на месте одного из углов фасада вбивают колышек. Отмеряют расстояние до второго угла и снова ставят маячок из колышка. Между колышками натягивают леску, закрепляют ее, затем от каждого угла намечают перпендикулярные линии. Соединив маячки в прямоугольник, проверяют периметр по диагоналям. Если углы и стороны разметки равны, можно размечать внутренний периметр, согласно проекту.
Ширина ленты фундамента обычно равняется 40 см, поэтому внутри разметки необходимо обозначить внутренние границы основания. Для этого от каждого внешнего угла вдоль натянутой лески отступают по 40 см в обе стороны. Намечают эти точки маячками, а затем от них отступают за периметр на 20-30 см и вбивают колышки. Это необходимо для более точного обозначения углов, как внешних, так и внутренних. К тому же, во время копки близко расположенные колышки можно случайно зацепить и сбить разметку.
Грунт вынимают на глубину 70 см, отсчет ведут из самой низкой точки разметки. Стенки траншей должны быть строго вертикальными, что периодически проверяют строительным уровнем. Если грунт осыпается, следует устанавливать подпорки из дерева по мере продвижения вдоль периметра. Когда траншеи готовы, проверяют уровнем горизонтальность дна, исправляют дефекты.
Во избежание усадки и деформации ленточного фундамента необходима песчаная подушка. Песок рекомендуется использовать речной крупнозернистый, который лучше противостоит сжатию. Чтобы защитить песчаную подушку от размывания, дно и стенки траншей закрывают геотекстилем. Можно взять и обычный полиэтилен, главное, чтобы песок не смешивался с почвой. Материал расстилают внутри траншей, а его края выводят наверх и чем-нибудь закрепляют, например, кирпичами. Это не позволит геотекстилю сдвинуться во время трамбовки песка и укладки арматуры.
На участке с глинистой почвой толщина подушки должна быть не менее 50 см, если же грунт преимущественно песчаный, достаточно 20 см. Песок засыпают в 2-3 приема, каждый раз тщательно его трамбуя. Для лучшего уплотнения слои песка проливают водой. Поверх песчаной подушки насыпают слой гравия толщиной около 10 см, и тоже хорошенько трамбуют. После этого можно монтировать опалубку.
Мелкозаглубленный ленточный фундамент — траншея
Сборка и установка деревянной опалубки
Для опалубки подходят ровные доски толщиной от 2 см, прочная фанера, плиты OSB . Листовой материал режут на части шириной от 40 см, доски сбивают в щиты. Соединять элементы опалубки удобнее саморезами, тогда демонтировать конструкцию гораздо легче. При сборке щитов следует учитывать, что внутренняя сторона должна быть максимально гладкой, иначе все неровности отобразятся на стенках фундамента. Поскольку дерево сильно впитывает воду из раствора, опалубку следует обить полиэтиленовой пленкой.
Когда необходимое количество щитов готово, приступают к установке опалубки. Части опалубки выставляют по обе стороны траншей, ровняют по горизонтали и высоте, и сбивают по верхнему краю поперечными брусками через определенные промежутки. Далее укрепляют конструкцию распорками с внешней стороны, чтобы при заливке стенки опалубки не разошлись. В завершение монтажа следует убедиться, что в опалубке нет зазоров и щелей, а стенки расположены строго вертикально.
На внутренних стенках щитов отмечают уровень заливки раствора; делают это по всему периметру траншей, чтобы поверхность мелкозаглубленно го фундамента лежала в одной горизонтальной плоскости. Вместо разметки на стенках многие строители используют леску: натягивают ее внутри опалубки и закрепляют концы гвоздями. Выполнять это нужно после установки армирующего каркаса.
Монтаж каркаса
Армирующий каркас вяжут из арматуры диаметром от 12 см. Из арматуры нарезают прутки по ширине и длине траншей, а затем связывают их в решетку. Размеры стандартной ячейки составляют 30х30 см. Для связки используют мягкую проволоку, а вот варить каркас нежелательно: сварка снижает устойчивость металла к растяжению, что приводит к трещинам основания. Кроме того, сварная решетка больше подвержена коррозии.
Уложив решетку на дно, перевязывают арматурой каркас в местах соединения. Если высота основания превышает 30 см, следует сделать армирующий каркас двухуровневым. Для этого вяжут второй слой решеток, а потом соединяют их с нижним слоем вертикальными прутами. Арматура не должна касаться стенок траншей и опалубки, а также доставать до уровня заливки бетона. Выступающий из фундамента металл быстро поржавеет от дождя и снега, а значит, прочность основания будет снижена.
Прочность мелкозаглубленно го фундамента прямо зависит от качества бетона. Для заливки рекомендуется использовать раствор марки М200 и выше. При самостоятельном изготовлении раствора в емкость высыпают 1 часть цемента, добавляют 3 части просеянного песка и 4-5 частей мелкого гравия или щебня. Если все выполняется вручную, сначала перемешивают сухие компоненты, а потом понемногу вливают воду.
Хоть высота фундамента и небольшая, заливать траншеи рекомендуется послойно. Это поможет лучше уплотнить раствор и равномернее его распределить. Первый слой наливают толщиной 20 см, по возможности разравнивают и протыкают до дна отрезком арматуры в нескольких местах. Особенно тщательно следует пробить углы. Второй слой заливают сразу после первого, не дожидаясь, пока бетон схватится. Снова распределяют раствор по углам, под прутьями каркаса, на стыках стен, избавляются от воздушных пустот.
Последний слой бетона выравнивают по леске, поверхность разглаживают кельмой, а затем посыпают сухим цементом через сито. Это способствует более быстрому схватыванию и упрочнению раствора, кроме того, поверхность, присыпанная цементом, не трескается при высыхании. Готовый фундамент следует прикрывать пленкой от палящих лучей и от дождя в течение 28 суток, пока бетон полностью не высохнет.
Чтобы продлить срок службы мелкозаглубленно го фундамента, его наружные стенки рекомендуется утеплить пенополистирольн ыми плитами или пенополиуретаном. По периметру основания желательно сделать отмостку шириной 1 м, а на подтопляемых участках дополнительно оборудовать дренажные канавы.
Мелкозаглубленны й фундамент из кирпича или блоков
Строительство такого фундамента имеет небольшие отличия. Кирпич можно использовать б/у, главное, чтобы он был обожженным и целым. Блоки для фундамента можно сделать своими руками, что позволит немного сэкономить на материалах.
Итак, строительство фундамента выполняется следующим образом:
- размечают участок и выкапывают траншеи;
- укладывают геотекстиль, песчаную подушку и слой щебня;
- вяжут и выкладывают арматуру, верх которой не должен доставать примерно 5 см до края траншеи;
- заливают ямы бетоном вровень с землей, выравнивают поверхность;
- после схватывания и упрочнения бетонного слоя выкладывают несколько рядов из блоков или кирпича с обязательной перевязкой швов;
- наружные стенки фундамента утепляют, а сверху покрывают цементной штукатуркой.
Если фундамент предназначен для хозяйственных помещений, его можно не утеплять, а сразу оштукатурить кладку раствором. При соблюдении описанной технологии, фундамент прослужит несколько десятилетий.
Видео — Мелкозаглубленны й ленточный фундамент своими руками
Одним из простейших оснований для построек считается мелкозаглубленный ленточный фундамент. Несмотря на лёгкость в производстве работ, всегда остаётся вероятность сделать что-то не так, поэтому перед устройством МЗФЛ следует ознакомиться с общей технологией. Сегодня мы пошагово рассмотрим устройство мелкозаглубленной ленты.
Область применения МЗЛФ
Мелкозаглубленные фундаменты используют для построек с низкой нагруженной массой. Как пример, можно привести дома на стальном или деревянном каркасе, а также здания, сложенные из легковесных элементов (пенобетон, ПКБ). Обычно этажность строений на МЗЛФ не превышает двух.
В определении МЗЛФ мелкозаглубленный — означает полностью находящийся в промерзаемом слое грунта, подземная часть бетонной ленты редко превышает 500-700 мм. Силы морозного пучения при таком расположении не создают касательных (разрывающих) нагрузок, но всё здание вместе с фундаментом динамически перемещается вслед за расширением почвы. По этой и другим причинам мелкозаглубленную ленту не рекомендуется устраивать на участках с общим уклоном рельефа более 2%. На более крутых уклонах мелкозаглубленный фундамент можно строить только после перепланирования грунта с образованием горизонтальной террасы.
Целесообразность применения МЗЛФ заключается в гораздо меньшем расходе материалов и простоте проектирования. Если для здания не планируется цокольный этаж, мелкозаглубленная лента сократит объём бетонной смеси и арматуры в 2-3 раза, при этом обеспечит эквивалентную несущую способность.
Стоит, однако, отметить, что на рыхлых торфяных, илистых грунтах и селевой супеси мелкозаглубленный фундамент основать не получится. Такие грунты имеют слишком низкую плотность и высокую пластичность, поэтому требуют устройства свайно-ростверковых оснований, опирающихся на более плотные слои почвы. Не следует устраивать МЗЛФ на грунтах с показателями пучения более 4% или если УГВ находится выше глубины залегания при том, что дренирование участка не планируется, чтобы после не пришлось разбираться с последствиями .
Расчёт сечения и конфигурации
Поскольку МЗЛФ действует как балка, а не ребро жёсткости, обычно сечение ленты по форме близко к прямоугольнику или трапеции. Ленту в форме тавра или более изощренных сечений почти никогда не отливают из-за того, что экономия материала выглядит слишком незначительной в сравнении с монтажом более сложной опалубки .
Расчёт МЗЛФ ведут по двум направлениям: достаточной несущей способности грунта в плоскости залегания и собственной конструкционной прочности, которая позволит ленте сохранить жёсткость при полной расчётной нагрузке от стен, кровли, снега и т.д.
Ширина верхней части фундамента определяется максимально возможной толщиной стены с учётом слоя внутренней и фасадной отделки. При устройстве полов по лагам может потребоваться формирование выступа или расширение фундамента порядка 50 мм.
Ширина ленты в плоскости залегания определяется целиком по требуемой несущей способности. Достаточно разделить общую массу здания и вычислить нагрузку, приходящуюся в среднем на каждый метр периметра ленты, а затем вычислить достаточную площадь сечения опоры в соответствии с характеристиками грунта. Для создания достаточно высокого коэффициента надёжности толщина несжимаемой подсыпки в расчёт не берётся.
Схема мелкозаглубленного ленточного фундамента: 1 — материнский грунт; 2 — подсыпка гравием или гравийно-песчаной смесью; 3 — отмостка; 4 — армирование фундамента; 5 — мелкозаглубленный ленточный фундамент с широкой подошвой для равномерного распределения нагрузки; 6 — стена; 7 — гравийная подсыпка внутренней площади фундамента дома
Высота ленты определяется как составляющая её подземной и надземной частей. С надземной частью все просто — она должна быть не меньше 80 мм и не более четырёх значений ширины верхней грани ленты. В свою очередь высота подземной части может определяться с учётом нескольких факторов:
- фундамент не должен залегать на границе разнородных грунтов;
- минимальное заглубление фундамента составляет 35-40 см, но, в зависимости от интенсивности пучения и глубины промерзания высота подземной части может увеличиваться на дополнительные 60-80%;
- для сохранения требуемых прочностных характеристик ЖБИ отношение ширины к высоте должно быть не меньше, чем 3:5.
Земляные работы и подготовка
Профиль траншеи под устройство МЗЛФ должен иметь ширину в 2,5 раза больше, чем расчётная ширина ленты и глубину, большую, чем высота подземной части на два значения ширины. Связано это с тем, что МЗЛФ редко устраивают по грунтовой опалубке, используя дощато-щитовую из соображений сдерживания цементного молока и необходимости придать сечению трапециевидную форму. Сразу отметим, что отступ стен котлована от опалубки должен быть в два раза больше с наружной части, чем с внутренней.
Компенсация сил морозного пучения выполняется за счёт несжимаемой, непучинистой и гигроскопичной подсыпки, а также засыпки схожим материалом боковых пазух. В качестве подсыпного материала используют песчано-гравийную смесь с крупным песком и гранитным или базальтовым щебнем фракции 25-30. Для стабилизации фундамента подготовленное дно траншеи покрывается 30-50 мм подготовительным слоем бетона М 100 без армирования.
Подсыпка на дне траншеи помогает распределить нагрузку на опорный слой грунта, увеличить площадь опирания и привлечь в работу силы с горизонтальным вектором приложения. Рекомендация относительно толщины подсыпки, равной двум значениям толщины ленты, на практике соблюдаются редко, чаще на слабопучинистых грунтах ограничиваются подготовкой в 25-30 см.
Однако вы должны помнить, что чем сильнее выражено пучение, тем больше ответственности возлагается на подсыпку. Иногда целесообразно провести замену грунта вплоть до глубины промерзания и расширить внешние пазухи до формы перевёрнутого клина, основание которого соответствует ширине отмостки.
Армирование и анкеровка
Для МЗЛФ общее содержание стальной арматуры без предварительного напряжения устанавливается не меньше 0,1%, более реальный показатель в 0,17-0,2% обеспечит должное армирование без избыточной прочности, но с существенным запасом надёжности.
Минимальное значение защитного слоя для подземной части фундамента составляет 60 мм, максимальное — не более половины ширины ленты. Рабочая арматура выполняется стержнями с периодическим профилем такого диаметра, чтобы общее сечение арматуры можно было разделить на 4 стержня для верхней и нижней линии армирования.
Если в МЗЛФ расстояние между линиями армирования по вертикали превышает 450 мм, добавляют ещё один ряд со стержнями, толщина которых составляет не менее 60% от толщины основных линий.
Конструктивная арматура выполняется хомутами или проволокой для вязки с шагом в 2-2,5 значения средней ширины фундамента. Диаметр прутьев, используемых для изготовления конструктивной арматуры, не должен быть меньше 50% диаметра рабочей арматуры.
Помимо этого армирование МЗЛФ сопровождается рядом анкеровок. На поворотах и Т-образных примыканиях ленты каждый ряд арматуры в пересекающихся направлениях должен связываться гнутыми закладными того же сечения, перехлёст которых с основным армированием определяется как 25 номинальных диаметров арматуры. Может требоваться анкеровка закладными шпильками для связи с основанием каркаса или кладки стен.
Бетонные работы
Перед проведением бетонных работ внутреннюю полость щитовой опалубки рекомендуется устлать полиэтиленовой плёнкой, предотвращающей потерю бетонной массой жидкости до момента схватывания. После проводится установка сегментов армирования, их увязка и дистанцирование с помощью пластиковых пробок.
Наиболее часто для защиты от влаги применяют битумные мастики, поверх которых раскатывается изоляция на основе стеклохолста или более дешёвый рубероид. Если сплошной гидроизоляции фундамент не требует, достаточно оставшейся после заливки пленки гидробарьера.
Пазухи вокруг фундамента засыпают ПГС сразу после высыхания гидроизоляции. Засыпка проводится слоями по 30-40 см с тщательной трамбовкой. После этого останется только сделать отмостку вокруг дома, и МЗЛФ будет готов к дальнейшей многолетней эксплуатации.