Рис. 1. Прямоугольный и ступенчатый фундамент

Рис. 2. Примерный план фундамента свайного для летнего садового дома (стены деревянные)

Рис. 3. Вынос осей в натуру: 1 - поперечная ось; 2 - обноска; 3 - осевая струна; 4 - точки пересечения осей; 5 - причалка; 6 - штыри; 7 - отвес; а - продольная ось

Рис. 4. Схема определения горизонтальности основания: 1 - неподвижная визирка; 2 - ходовая визирка; 3 - колышки

Рис. 5. Схема установки фундаментных блоков и фундаментов под колонны: а) 1 - маячные блоки; 2 - причалка; б) 1, 2 - риски

Рис. 6. Порядок установки стеновых блоков: 1 - панель стены; 2 - жесткий подкос со струбциной; 3 - жесткая горизонтальная связь; 4 - жесткая угловая связь со струбцинами; I - первая панель; II, III, IV - панели и т.д.

Рис. 7. Перемещение блоков с помощью монтажного ломика: а - лапой от себя; б - лапой в сторону; в - лапой на себя

Фундамент — одна из самых ответственных частей здания, воспринимающая нагрузку от надземных частей здания. Фундаментом называется подземная часть здания, передающая нагрузку от надземных частей здания на основание. Подошвой фундамента называется нижняя часть фундамента, совмещенная с поверхностью основания. Глубиной заложения фундамента называется расстояние от планировочной отметки до подошвы фундамента. Основанием называется толща грунта, воспринимающая нагрузку от сооружения. Грунты основания бывают скальные и нескальные. Скальные грунты — это изверженные, осадочные и метаморфические породы, которые имеют жесткую связь между частицами. Скальные породы залегают сплошным или трещиноватым слоем, но, несмотря на это, скальные породы как основание обладают большой прочностью. Нескальные породы — крупнообломочные, песчаные и глинистые. Грунты основания могут быть однородными и неоднородными. Основания называются однородными, если они состоят из одного грунта, и неоднородными, если состоят из нескольких слоев грунта. Основания бывают естественными и искусственными. Естественными называются такие грунты, в качестве которых используют грунты природного залегания; если перед устройством фундамента основание нужно предварительно уплотнять, то оно называется искусственным.

История фундамента

Фундаменты начали возводить еще в глубокой древности, одновременно с развитием строительства. Большое место среди фундаментов занимали свайные постройки, которые устраивались в устьях рек и предназначались для защиты от зверей и врагов. В дальнейшем назначение свай изменилось, однако они широко применялись. Сооружения, построенные на хороших основаниях, отличаются большой долговечностью, некоторые из них сохранились до наших дней. В качестве примера можно привести пирамиду Хеопса, вес ее около 6 млн. тонн, нагрузка на основание в среднем — 12 кг/см2. Уже в глубокой древности имелись труды по фундаментостроению. Так, римский инженер Витрувий (1 век до н.э.) дал указание в своих трудах по практическому возведению фундаментов. В древних летописях нашей страны также найдены указания по возведению фундаментов. Однако все данные были основаны только на основании опыта возведения фундаментов, и не было никаких теоретических основ расчета фундамента и оснований. В XVIII веке сильно шагнула вперед наука во всех областях, появились первые теоретические разработки науки фундаментостроения. В 1773 году французский ученый Кулон дал теорию расчета сопротивления грунтов сдвигу, а так же формулу для расчета давления грунта на подпорную стенку. В 1841 году французский ученый Трижо предложил способ возведения кессонных фундаментов. В XIX веке был открыт железобетон, он стал ведущим в возведении фундаментов. В 1809 году было открыто явление электроосмоса, которое заключается в том, что частицы воды двигаются в направлении отрицательного заряда. В дальнейшем это явление нашло большое практическое применение в основаниях для разработки котлованов в водонасыщенных грунтах. В 1899 году киевский ученый А.Э. Страус предложил набивные сваи, которые устраиваются в пробуренных скважинах. Он же позднее предложил опускать в скважины арматуру, и затем заливать их бетоном. Первый научный труд «Основания и фундаменты» был написан в 1869 году Карловичевым, в котором были приведены все известные положения. Много сделано в развитии науки об основаниях и фундаментах после Октябрьской революции: в 1929 году был образован сектор оснований и фундаментов, который был преобразован в институт оснований и фундаментов. Теперь перейдем к практическим занятиям и разберем наиболее доступные способы устройства фундамента, применимые для малоэтажных жилых домов.

Виды фундаментов для малоэтажных зданий

Существует множество видов фундаментов, однако рассмотрим простые, применяемые для строительства жилых домов малой этажности. Жесткие ленточные и столбчатые фундаменты выполняются из бетона, бутобетона, бутовой кладки, т. е. из тех материалов, которые хорошо работают на сжатие. Бутовая кладка ведется на цементном растворе или сложном цементном растворе. Предварительно проектом определяется площадь подошвы фундамента и все характеристики грунта (давление на грунт основания, объемный вес между материалом фундамента и грунтом, а также глубина заложения). Большинство грунтов обладают способностью вспучиваться при замерзании, также значение имеет уровень грунтовых вод. В зависимости от всех перечисленных свойств грунтов принимается окончательная глубина заложения фундамента. При небольших нагрузках принимается прямоугольная форма сечения фундамента (рис. 1, а), при больших нагрузках и слабых грунтах высота фундамента получается очень большой, в этом случае необходимо выполнить ступенчатый фундамент (рис. 1, б).

Наиболее экономичными являются свайные фундаменты. Для устройства свайного фундамента в обыкновенном грунте бурят скважины диаметром 20—25 см, глубиной 70—90 см. При этом можно использовать самодельный бур, его выполняют из листовой стали, приваренной к верхней части стальной трубы, в виде спирали. В подготовленную скважину вставляется асбоцементная труба диаметром 20 см и заполняется на треть высоты бетонной смесью. После этого трубу слегка приподнимают для образования под ней бетонного основания. Затем заполняют трубу бетоном, уплотняя его металлическим стержнем до уровня, находящегося ниже верха трубы на 10 см. Таким образом, изготавливают сваи. Через два-три дня на верхнюю грань сваи укладываются деревянные бруски, которые образуют раму пола. После выравнивания продольных балок привинчивают металлические анкерные элементы, их нижняя часть бетонируется в асбоцементных трубах. Данный способ устройства свайного фундамента применяется при строительстве легких садовых домиков (рис. 2), а также с большим заглублением и более прочным каркасом для кирпичных домов (рис. 1, а, б и рис. 5). Фундаменты, у которых плоская подошва, имеют название «ленточные» (рис. 3). Те, что закладываются под стены, или столбчатые, — выполняются под отдельно стоящие колонны или столбы. Фундаменты могут быть свайными, если здание опирается на погруженные в грунт сваи из бетона, железобетона, иногда из дерева.

Монтаж железобетонных фундаментов

Рассмотрим монтаж железобетонных фундаментов. До начала монтажных работ необходимо проверить правильность разбивки осей здания — эту работу производят геодезисты или инженер-строитель. Разбивка осей (1 а) (см. рис. 3) — это перенос осей с чертежа на основание, предназначенное для устройства фундамента. Из деревянных колышков и реек выполняется обноска (2), натягиваются струны осей (3) и отвесами (7) определяют точки пересечения осей (4) на дне котлована. С помощью точек, что определились ранее, замеряют проектные размеры фундамента и закрепляют их металлическими штырями (6), чтобы не сместились. Причалка (5) должна находиться на 2—3 мм дальше боковой грани ленточного фундамента. Фундаменты под колонны и столбы устраивают так же, как и ленточные, но, кроме того, размечают грани и углы фундаментов.

Если грунты песчаные, фундаментные блоки укладываются непосредственно на выровненное основание, при других видах грунта — устраивается песчаная подушка толщиной 10 см. Грунт под подошвой фундамента не может быть не насыпным, не разрыхленным, если таковой имеется, его необходимо удалить, а взамен насыпать щебень и песок, после чего тщательно утрамбовать. Ямки в основании заполняются бетоном. Для определения горизонтальности основания, отведенного под фундамент, в начале и в конце ставят контрольные неподвижные визирки 1, чтобы верх визирки был выше отметки основания на длину переносной ходовой проверочной визирки 2. Уровень контрольных визирок проверяют каждый день с помощью нивелира или по обноске. Между визирками 1 забивают в основание колышки 3, на которые ставится ходовая проверочная визирка (рис. 4).

Монтажники, чтобы проверить горизонтальность основания, используют правило, устанавливают неподвижные визирки на забитые колышки и выравнивают, подсыпая или срезая грунт на участке. Правило должно плотно прилегать к песчаному основанию во всех направлениях. Чтобы фундаментные блоки не свисали с песчаной подушки, длина и ширина песчаного основания делается больше на 200—300 мм (рис. 4). Кран, с помощью которого устраиваются фундаментные блоки, не должен находиться на слишком близком от края котлована расстоянии, чтобы не произошло обрушение.

Устройство фундаментных блоков начинается с установки маячных блоков (1) по углам и в местах пересечения стен (рис. 5, а). После укладки маячных блоков по грани фундаментной ленты натягивают причалку (2), подняв ее до уровня наружного ребра блоков, затем по причалке укладываются все остальные блоки. После укладки блоков тщательно выверяется горизонтальность положения, и если оно нарушено снова перекладывают блоки. Разрывы между фундаментными блоками, предусмотренные проектом, а также боковые пазухи временно засыпаются песком или песчаным грунтом, чтобы не возникали деформации.

При установке блока на размеченное место нельзя нарушать поверхность основания, стропы можно снимать только после установки фундаментного блока в заданное место согласно проекту. Между блоками должно быть оставлено расстояние для прокладки труб водоснабжения и канализации, теплоснабжения, электроснабжения и др. Места сопряжений между блоками продольных и поперечных стен заливаются бетонной смесью. Монтаж фундаментов под колонны выполняется, как сказано ранее, с помощью отвеса и колышков точно фиксируют положение осей. Контроль правильности опускания блока на основание ведется с помощью рисок (1), (2), нанесенных на середину боковой грани блока краской (рис, 5, б). По окончании монтажных работ по укладке фундамента выполняют планово-высотную посадку с привлечением инженеров или геодезистов и по всем результатам измерений выполняется исполнительная съемка. На этой съемке изображается фактическое расположение фундаментных блоков по высоте и в плане. Допустимые отклонения от проекта должны не превышать по высоте 10 мм и в плане ±10 мм от осей разбивки.

Монтаж стеновых блоков подвала

Стеновые блоки устанавливают после проверки правильности укладки фундаментных блоков. Прежде всего, очищается поверхность фундаментных блоков и наносится гидроизоляция — слой раствора 20—30 см, он же служит выравнивающим слоем. Разметка производится так же, как и при устройстве фундаментных блоков, по монтажной схеме размечают положение блоков первого ряда, отметив места вертикальных швов. Монтажники до начала работы подготавливают инструменты, расчищают верхнюю поверхность фундамента от загрязнения, ящик с раствором располагают так, чтобы не переставлять его в процессе укладки 3—4 блоков, т. е. на расстоянии 2—2,5 м. Подготовка постели для укладки блоков выполняется последовательно: сначала очищается поверхность блоков, смачивается водой, раствор раскладывается и разравнивается с помощью лопаты, но разравнивать раствор лучше всего рейкой, с помощью которой достигается идеально гладкая поверхность, причем сохраняется толщина слоя. Стеновые блоки начинают монтировать с маячных блоков в углах и на местах пересечений стен, поднимают блоки за две петли краном и укладывают на постель из раствора.

Контроль укладки производится по осям маячных блоков, по рискам. По визиркам проверяется высота. При обнаружении неправильности укладки, блок поднимают, раствор с нижней грани счищают, добавляют раствор на постель, где был перекос, и снова укладывают блок (рис. 6).

Смонтированные маячные блоки служат ориентиром при установке рядовых блоков, на специальных скобах закрепляют причалку и по ней кладут на растворе блоки. При монтаже нельзя браться рукой за торец блока. Так как она может быть защемлена между блоками. После, установки, контроля, кельмой срезается лишний раствор с горизонтальных швов, а если раствора не хватает, добавляют и уплотняют. После укладки двух первых рядов, укладку последующих ведут так же, как предыдущие, так же размечая на нижнем ряду укладку верхнего слоя. После укладки первых рядов, и для укладки следующих требуются подмости. О них поговорим ниже. Приведем несколько приемов, чтобы переместить блок с места: 1) Перемещают с помощью лома, лапа лома направлена от себя, причем оттянутый конец лома заводится под блок и отжимается на себя, блок при этом приподнимается и, соскользнув с лапы, продвигается вперед (рис. 7, а). 2) Лапой в сторону — оттягивается конец лома, заводится под блок под острым углом к лицевой грани. После этого на лом нажимают и проворачивают на пятке лапы в сторону, блок приподнимается и перемещается, как показано на рис. 7, б. 3) Лапой на себя — оттягивается конец лома, заводят под блок, нажимают на конец лома, приподнимая и перемещая блок на себя (рис. 7, в). Если толщина шва большая, тогда прием лопатой от себя выполняется острым концом лома.

Укладка блоков стен подвала. Устройство фундаментов и стен подвала должно выполнять звено, в состав которого входят четыре рабочих, в том числе — машинист крана, монтажник не ниже 4 разряда, монтажник 3 разряда и такелажник. Такелажник выполняет очень ответственную работу: вначале он подбирает нужный блок, стропует его, проверяет надежность строповки, дает сигнал крановщику, контролирует подъем блока. Монтажники принимают, а потом устанавливают блок в проектное положение.