Строительство фундамента для многоэтажного дома начинается с проектирования, которое учитывает геологические условия и вес здания. После выемки грунта создается котлован, где устанавливают опалубку и арматурные каркасы для обеспечения прочности. Затем заливается бетон, который должен набрать необходимую прочность.
После затвердевания основания проводится его гидроизоляция для защиты от влаги, что предотвращает разрушение фундамента. Важно тщательно контролировать все этапы, так как именно от качества фундамента зависит устойчивость и долговечность всего строения.
Обзор типов фундаментов многоэтажных зданий
Верстов, В. В. Обзор типов фундаментов многоэтажных зданий / В. В. Верстов, А. Н. Гайдо, А. С. Чаков. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2018. — № 8 (194). — С. 7-10. — URL: https://moluch.ru/archive/194/48472/ (дата обращения: 06.01.2025).
Статья посвящена тенденциям в области строительства фундаментов многоэтажных зданий, их области применения, а также основным технологическим процессам устройства различных типов фундаментов в условиях современного строительного производства.
Ключевые слова: фундамент, грунт, свая, плита, ростверк.
Основными тенденциями современного строительства общественных и жилых зданий в крупных населённых пунктах является увеличение надземной и подземной частей здания.
Такие тенденции требуют сооружения фундаментов повышенной жёсткости, которые будут способны выдержать нагрузки от конструкций сооружения и передать их в прочные слои грунтового массива.
Применительно к сложным инженерно-геологическим условиям (различные литологические слои, горизонты грунтовых вод не выдержаны по мощности и простиранию и другое) необходим тщательный выбор технологических решений по сооружению оградительных стенок, которые должны обладать требуемыми характеристиками устойчивости и водонепроницаемости.
Выбор конструкции фундамента один из важнейших факторов, обеспечивающих эксплуатационную надёжность и долговечность возводимых сооружений. Такая важность обуславливается влиянием работы фундаментов на состояние надфундаментных конструкций, а также сложностью, трудоёмкость и дороговизной работ по ремонту или замене фундаментов, имеющих проектные или производственные дефекты.
Обзор типов фундаментов многоэтажных зданий
Рис. 1. Обзор типов фундаментов многоэтажных зданий
В качестве фундаментов многоэтажных зданий на естественном основании во всём мире преимущественно используется сплошная монолитная железобетонная плита. При должном технико-экономическом обосновании могут также использоваться ленточные фундаменты или столбчатые фундаменты.
Применение монолитной железобетонной плиты в строительной практике, как правило, осуществляется при давлении на фундамент до 0,6 Мпа и малосжимаемых грунтах основания (таких как не рыхлые и не пылеватые пески, скальные породы или глинистые грунты в переуплотнённом состоянии.
Рис. 2. Различные конструкции монолитной сплошной плиты из железобетона
Толщина фундаментной плиты в зависимости от величины приложения нагрузки, а также инженерно-геологических условий может составлять от 1,0–2,5 м. и более (рис. 2, а). Для того чтобы уменьшить высоту фундаментной плиты в местах действия изгибающих моментов, максимальных поперечных, а также продольных сил, могут применяться рёбра жёсткости (рис. 2, б) или дополнительное усиление в зонах расположения колонн (рис.2, в).
Кроме того, монолитный железобетонной плитный фундамент может иметь коробчатую конструкцию (рис. 2, г). Такая конструкция предполагает устройство консолей (расширение фундамента за периметр сооружения), что расширяет область применения данного типа фундамента.
Фундаменты глубокого заложения могут изготавливаться как с помощью выемки грунта, так и без. Набивные и забивные сваи изготавливают устраивают без выемки грунта. Забивные и задавливаемые сваи обычно имеют сечение 300х300 и 350х350, что накладывает ограничения на максимальное давление по стволу сваи (максимальное давление до 1 Мпа). Если такой несущей способности недостаточно, то в таком случае необходимо применять фундаменты с выемкой грунта — свай из стальных труб или буронабивных, свай-баррет, кессонов.
Буронабивные сваи среди фундаментов глубокого заложения получили наибольшее распространение. Они могут устраиваться диаметром до 2 м. практически в любых грунтовых условиях.
Рис. 3. Устройство буронабивных свай
Кессоны (опускные колодцы) целесообразно применять в тех случаях, когда требуется передать большие нагрузки на большую глубину, грунт плохо поддаётся проходке при бурении, а также необходима высокая скорость выполнения строительно-монтажных работ.
Рис. 4. Последовательность устройства опускного колодца
Свайно-плитный фундамент обеспечивает совместную работы как плиты, так и свай. Он эффективен в тех случаях, когда грунт под подошвой фундамента может включиться в работу и воспринять часть нагрузки. Также такой тип фундамента применяется для снижения влияния новых сооружений на старые (в условиях плотной застройки), для уменьшения крена здания, а В сооружения с несимметричными несущими конструкциями, которые неравномерно передают нагрузку на фундамент. Свайно-плитная конструкция фундамента является наиболее эффективной при строительстве сооружений, передающих большие нагрузки на основание, таких как многофункциональные комплексы, торговые центры и многоэтажные здания.
Рис. 5. Виды свайно-плитных фундаментов
- Производство шпунтовых и свайных работ/В. В. Верстов, А. Н. Гайдо, Я. В. Иванов; СПбГАСУ. — Спб., 2011. — 292 с.
- Технология устройства свайных фундаментов: учебное пособие/ В. В. Верстов, А. Н. Гайдо; СПбГАСУ — СПб., 2010. 180 с.
- Технологии устройства ограждений котлованов в условиях городской застройки и акваторий / А. Н. Гайдо, В. В. Верстов, Я. В. Иванов. — СПб.: СПбГАСУ, 2014. — 368 с.
Основные термины (генерируются автоматически): фундамент, выемка грунта, глубокое заложение, здание, максимальное давление, обзор типов фундаментов, свая, тип фундамента, фундаментная плита.
Виды фундаментов для малоэтажных и многоэтажных зданий
Фундамент представляет собой устойчивую основу для возведения различного рода строений, поэтому при его устройстве важны такие качества, как прочность, надежность и стабильность. Фундаменты для загородных частных домов значительно отличаются от аналогов для многоэтажных зданий. Выясним, в чем заключается разница между ними и какие виды несущих конструкций предпочтительны для строительства при тех или иных условиях.
Особенности фундаментов малоэтажных домов
К отличиям малоэтажной застройки относят отсутствие большой нагрузки. Залегающие близко к поверхности грунты выполняют функцию несущего основания, в связи с чем глубокое заложение фундамента не требуется.
Для строительства одна и двух этажных домов применяют три вида фундаментов:
- Ленточные — при прочных грунтах
- Плитные — при более слабом основании
- Свайные — при самых слабых грунтах
При прочном основании применяют ленточные фундаменты, более экономичные и подходящие для всевозможных конструкций стен. Грунты должны быть прочными, чтобы не произошло неравномерных осадок или проваливания.
Если грунтовые воды находятся в непосредственной близости от поверхности или прочность основания поставлена под сомнение, применяют различные варианты плитного фундамента, с ростверком или без него. Он распределяет нагрузки более равномерно, за что и получил название "плавающий".
Если верхние слои слабые, целесообразнее и надежнее использовать свайные фундаменты, установленные на небольшую глубину. Виды свай могут быть разными: буронабивными, забивными, винтовыми. Иногда вместо свай производят замену слабых грунтовых слоев на надежное песчаное основание, при котором становится возможным фундамент мелкого заложения.
Отличительной чертой малоэтажных домов считают также арматуру с диаметром 8-12 мм. Для сравнения, при возведении многоэтажек применяют арматуру диаметром от 16 мм и более.
Объем земляных работ небольшой: чаще удаляют верхний плодородный слой и насыпают толстый слой щебня. Тяжелая спецтехника при этом не требуется.
Чем отличаются фундаменты многоэтажных зданий
Основная особенность заключается в больших нагрузках, которые несущие конструкции через фундамент передают на грунт. Функция фундамента при этом — равномерно распределять эти нагрузки. Сложность в том, что способный выдержать увеличенные нагрузки несущий слой расположен глубоко в грунте. Именно поэтому свайный фундамент признан наиболее подходящим для строительства домов повышенной этажности. Выбирают железобетонные сваи с квадратным сечением, а в зависимости от вида грунта используют забивной, вибрационный или вдавливающий способ монтажа.
Иногда применяют плитный фундамент, но не такой, как для малоэтажных домов, а большой толщины. Его задача — равномерно распределить нагрузки по всему несущему основанию. Плитный вид целесообразно использовать, если запланирован цокольный этаж или даже несколько подземных этажей. Толщина основания достигает нескольких метров, а за процессами бетонирования и армирования должны следить специалисты высокой квалификации.
Фундаменты мелкого заложения используют редко, исключительно в случаях наличия прочных несущих слоев грунта. Они более распространены у строений средней этажности, хотя сам фундамент при этом должен быть массивным и надежным.
В районах с проблемным грунтом для строительства домов часто используют проектирование свайных фундаментов. В случае задействования такого типа фундамента нагрузка от здания передается на основание через опоры, что позволяет избежать деформации и сохранить целостность объекта.
Укрепление грунтов необходимо для предотвращения их смещений, вызванных подземными водами, осадками или ветром. Деформации также могут возникать вследствие человеческой активности, такой как прокладка дорог или строительство тоннелей.
Обследование оснований и фундаментов считается обязательным мероприятием при строительстве или реконструкции здания. Кроме фундамента также подлежат тщательному обследованию все его несущие конструкции, для определения функциональности элементов.
Согласно установленным правилам, проектирование свайных фундаментов делается с учетом различных данных. Это информация о сейсмических процессах, происходящих в районе будущего строительства, заключение геотехнических исследований, расчеты нагрузок на основание фундамента,
Шпунтирование котлованов представляет собой устройство ограждений котлованов путем забивки шпунтов. Шпунтовые ограждения считаются эффективнее других известных видов оградительных конструкций.
Бурение скважины на собственном участке — самый простой, удобный и бюджетный способ обеспечить водой частный дом или дачу. Не нужно ждать подвоза воды или ездить за ней на водокачку — живительная влага всегда будет под рукой.
Технологии в современном строительстве претерпели множество изменений. Простые и эффективные решения, заменили устаревшие практики, и уверенно зарекомендовали себя. К таком технологиям относится и алмазное бурение.
Шпунт Ларсена представляет собой металлический профиль с замками и пазами, который используют при строительстве мостов, ограждений, возведении подпорных стенок и укреплении котлованов. При погружении шпунта создаются ограждения, которые препятствуют перемещению грунта.
Контакты для связи и заказа
На железобетонном основании
Знаете, что из себя представляет дом? Возможно, с первого взгляда этот вопрос кажется нелепым — все мы в детстве (да и не только в детстве, если вспомнить нейросетевые эксперименты Google) рисовали домики. Сначала, конечно, это простые квадратики с треугольником двускатной крыши сверху, но потом на рисунках появляются и панельные пятиэтажки (количество этажей, конечно, условность), а иногда и дома повыше. Со временем рисунки становятся все более детальными, на них появляются подъезды и даже занавески в окнах — не успеете оглянуться, как вы уже взрослый человек.
Вы больше не рисуете домики цветными карандашами для развлечения, но знаете о строительстве домов гораздо больше, чем в детстве, даже если вы и не строитель вовсе. Теперь вы можете отличить кирпичный дом от панельного и с первого взгляда распознаете девятиэтажки серии II-49, даже если сами эти цифры вам ничего не говорят. Только одно, скорее всего, не изменилось с детства — вы смутно себе представляете устройство современной сваи, не говоря уже о таком технологически сложном процессе, как тестирование свай. Да-да, сваи тестируют, причем прямо на строительной площадке. Мы попросили специалистов Level Group рассказать нам на примере одного из своих строящихся объектов — жилого комплекса «Level Амурская» — о том, какие сваи они используют, как их строят и испытывают на прочность.
О компании
- Компания Level Group работает на рынке с 2016 года, позиционируется как девелоперская компания нового уровня.
- Основным акционером компании является владелец холдинга «РусАгро», бизнесмен и филантроп Вадим Мошкович.
- В портфеле компании — три крупных проекта на территории Москвы: апартаментный комплекс бизнес-класса «Level Павелецкая» в Жуковом проезде (метро «Павелецкая»), жилой комплекс комфорт-класса «Level Амурская» у метро «Черкизовская», клубный дом бизнес-класса «Level Кутузовский» на улице Гришина (Кутузовский проспект).
- Level Group участвует в крупном благотворительном проекте Мошковича — строительстве школы «Летово» (Новая Москва). Уникальная школа и кампус, готовые принять детей со всей России, откроются в сентябре 2018 года.
Итак, что мы строим? Это жилой комплекс «Level Амурская» в Москве. Несколько зданий будут стоять на общем фундаменте, причем самые высокие дома будут самыми настоящими жилыми небоскребами — 130 метров в высоту.
«В условиях Москвы необходимо использовать сваи — никакая плита разумной толщины не сможет нести такую нагрузку и распределить ее должным образом».
В Москве и Московской области плотные слои грунта находятся на глубине 40-60 метров, и в данном случае это оказался известняк, до которого пришлось дотягиваться буронабивными сваями длиной 36-48 метров и диаметром 100 и 120 сантиметров. Выбор длины и диаметра конкретной сваи зависит от глубины залегания известняка и нагрузки, которая приходится на этот участок фундамента. Буронабивные сваи выдерживают приблизительно в 10 раз больший вес, чем готовые железобетонные сваи, вколачиваемые в землю, что удобно, если вы решили строить тяжелые высотные дома.
Тут стоит, конечно, уточнить, что глобально сваи делятся на два вида по принципу взаимодействия с грунтом: они бывают висячие и сваи-стойки (они же опорные сваи). Висячие сваи ни на что не опираются и удерживают постройку на месте за счет трения об грунт. Проще говоря, чем больше количество свай или площадь их поверхности, тем тяжелее «выдернуть» здание из земли.
Сваи-стойки представляют собой «ножки» фундамента, главная цель которых — опереться на твердое основание под землей. Со стороны может казаться, что тут все работает так же, как и с висячими сваями: «Они воткнуты в землю, и поэтому дом стоит», — но на самом деле дом на опорных сваях стоит на них как на длинных «ножках» на скале (или другом прочном основании) глубоко под землей. А грунт вокруг ножек не особо влияет на происходящее.
«Мы привыкли, что свая — это некая конструкция, которую привезли на площадку и забивают, как в мультике „Ну, погоди!“. В данном случае такие сваи не проходят — сваи длиной 36-48 метров невозможно привезти и забить, поэтому мы используем метод буронабивных свай».
В данном случае используются буронабивные опорные сваи, и постройка такой сваи — совершенно отдельный технологический процесс, особенно в том виде, в котором это реализовано Level Group. Сначала свая вообще существует только в виде модели с заданными характеристиками, и в зависимости от нужных параметров из арматуры в цехах варятся 12-метровые сегменты каркаса сваи (ограничение по длине существует исключительно для удобства перевозки каркасов). В это время на стройплощадке бурится скважина, причем бурение идет с обсадной металлической трубой — чтобы земля не осыпалась внутрь. Когда бур дошел до известняка, скважина готова. Сегменты каркаса сваи свариваются в единое целое, каркас поднимается краном в вертикальное положение и аккуратно опускается в скважину, после чего все заливается бетоном (в данном случае это тяжелый б-40), а обсадная труба вытаскивается.
«Почему вообще мы используем железобетон, а не из бетона все делаем? Бетон — отличный материал, который хорошо работает на сжатие. Но в конструкции любого здания существуют не только сжимающие, но и растягивающие движения [. ] Арматура отлично работает на растяжение и дает гибкость конструкции, поэтому железобетон сейчас лучший материал для любой стройки».
Любопытно что в центре каркаса при этом оставляют три трубки, которые идут до самого низа сваи и нужны для цементации грунта под подошвой сваи.
«Известняки, которые находятся на глубине, неоднородные — из-за активного движения грунтовых вод вымываются соли, формируются трещины и включения глины. Если мы видим, что основание недостаточно прочное, чтобы опереться, то его надо дополнительно укрепить. Мы строим жилой дом и на авось полагаться не можем, поэтому под подошвой каждой сваи, ниже 50 метров, мы делаем дополнительное укрепление — три цементации».
Через эти трубки с помощью цементационных установок опускают монитор на штанге, который вращается и подает воду под давлением, вымывая и перемешивая грунт под сваей. Затем туда же закачивается цемент, который одновременно и увеличивает площадь опоры сваи и укрепляет грунт.
«По сути, под каждой сваей получается упрочненное основание, и это технологически серьезная, сложная и дорогая технология. Но дорогая, если мы говорим в принципе о технологии, а в данном случае она позволила нам сократить количество свай раза в два».
При заливке свай из той же партии бетона заливаются кубики, которым дают застыть и проверяют их на прочность под прессом через 7 и 28 суток — это популярный метод контроля качества, который позволяет проверить прочность непосредственно использовавшегося бетона. Кроме того, все построенные сваи тестируются ультразвуком — в трубки для цементации опускаются ультразвуковые датчики, которые «прозванивают» сваю по всей длине и позволяют выявить, посторонние включения, полости и другие дефекты. Конечно, «разобрать» или вытащить уже готовую буронабивную сваю практически невозможно (на самом деле просто дорого), поэтому если вдруг в свае обнаружится дефект, то рядом с ней построят новую.
Еще при строительстве свай под подошву закладывают датчик давления, также на каркас накручивают датчики, определяющие сдвиг пластов — за их показаниями на протяжении всего срока эксплуатации здания будет следить Система мониторинга инженерных конструкций.
В общем, с отдельно взятой сваей все понятно, но как убедиться в том, что все идет по плану и соответствует расчетам? Строительство жилых небоскребов — дело ответственное, поэтому кроме типовых тестов с ультразвуком, которым подвергаются все сваи, одной из ста «везет» по-настоящему и ей уделяют пристальное внимание. Для нее сооружают специальный стенд, который прямо на стройплощадке проверяет, как свая справляется с нагрузкой, превышающей расчетные показатели.
Для испытаний используют сразу пять свай — четыре опорные, и одну тестовую. На опорные анкерные сваи приваривается испытательный стенд, под центральной частью которого находится строительный домкрат и испытываемая свая. Домкрат давит на сваю с огромной силой и фактически пытается поднять испытательный стенд, но поскольку его удерживают четыре анкерные сваи, все давление приходится на единственную тестовую сваю. Вообще буронабивные сваи комплекса «Level Амурская» должны выдерживать 1,5–2 тысячи тонн каждая, но тестировали их с запасом, при еще большей нагрузке: «Мы нагружаем испытуемую сваю, как будто на ней сидит кусок дома и этот кусок весит три тысячи тонн». Под таким давлением оголовок 50-метровой сваи может просесть не больше чем на 40 миллиметров — именно настолько может сжаться железобетонная конструкция.
Испытательные сваи после тестирования не «хоронятся». Поскольку они изначально строятся с небольшим запасом по высоте над землей, то после испытаний стенд разбирается, бетон оголовка сваи разбивается и арматурные выпуски замоноличиваются в тело фундаментной плиты.
Кстати, кроме статических испытаний проводятся и динамические: «У сваи делается специальный ударопрочный оголовок, подъезжает кран с такой большой бобышкой металлической и просто ее бросает. В момент удара свая дает какую-то деформацию или просадку, и датчики фиксируют эти изменения».
Всего под фундаментом комплекса «Level Амурская» построено в общей сложности 500 буронабивных свай. Сами по себе использованные при строительстве свайного основания методы не новы, но их сочетание уникально для стройки в Московском регионе — специалисты Level Group говорят, что такие технологии и нагрузки при тестировании могли использоваться разве что при строительстве небоскребов «Москва-Сити».
Кстати, объект примечателен не только сложным свайным основанием, но и необычной структурой фундамента — дело в том, что это не единая плита. Толстый фундамент и большое количество свай используются только для самых тяжелых построек, а для пятиэтажных корпусов поменьше и подземной парковки заливается отдельное основание. Впрочем, отдельное оно лишь условно — эта более тонкая плита сцеплена с основным фундаментом с помощью деформационного шва.
Да, именно так — два фундамента с постройками сцеплены друг с другом резинкой. Конечно, это специальная высокотехнологичная и очень толстая эластичная полоска, но суть от этого не меняется. Благодаря такому подходу разные части фундамента с разной нагрузкой могут немного «ходить» друг относительно друга, и при этом ничего нигде не лопнет и не треснет. В общем, люди в небоскребах будут спать спокойно.
«Далеко не на каждой стройке такие технологии используются. Мы строим высотный дом, небоскреб, который требует довольно высокого уровня ответственности, серьезных коэффициентов запаса».
