Как правильно заменить грунт под столбчатый фундамент

Замена грунта под столбчатый фундамент является важным этапом в строительстве, так как качество основания напрямую влияет на долговечность и устойчивость здания. При необходимости замена может быть вызвана недостаточной несущей способностью или повышенной влажностью исходного грунта, что может привести к деформациям и осадкам.

Процесс замены включает в себя выемку ненадежного слоя и его замену на более устойчивый материал, такой как щебень или песок, который обеспечивает оптимальные физико-механические характеристики. Это мероприятие также требует соблюдения технологии, чтобы гарантировать надежную поддержку фундамента и избежать проблем в будущем.

Столбчатый фундамент на разных типах грунтов

Одним из простейших типов фундамента является столбчатое основание или, как его еще называют, опорно-столбчатый фундамент. Простота возведения и минимальные затраты делают фундамент доступным для неопытных строителей. Данный фундамент предназначен для строительства легких каркасных зданий из дерева или щита. Столбчатый фундамент можно возводить на любом типе грунта, необходимо только учитывать некоторые особенности строительства, о которых вы узнаете в этой статье.

Основные характеристики столбчатого фундамента

Устройство столбчатого фундамента заключается в расположении в котлованах железных, деревянных или бетонных столбов, залитых бетонным раствором. Столбы могут быть сделаны из кирпичной кладки.

Установка столбов проходит по всему периметру и в углах основания через 1,5 – 2 метра. Точная ширина определяется исходя из веса здания.

Железобетонные столбы являются самым крепким основанием для строения. Помимо столбов, в конструкции фундамента используют арматурный каркас и заполнение песком и щебневой фракцией.

Применение столбчатого фундамента практикуют много лет на разных видах грунта, в том числе и с сильным промерзанием почвы.

Преимущества и недостатки столбчатого основания

1. Стоимость. Для заложения фундамента под дом 12×12 метров потребуется 24 – 28 столбов, стоимость которых не превысит 1 тыс usd. Для заложения другой основы на фундамент уйдет более 2-3 тыс usd.
2. Время. Закладка такого основания потребует не больше одного дня, что ускоряет процесс дальнейшего строительства.

1. Столбчатый фундамент не предназначен для дополнительного расширения постройки. Построить второй и третий этаж невозможно, так как фундамент не предусмотрен для тяжёлых домов. Опоры могут треснуть и разрушиться.
2. Основание является не постоянным, через 3 – 4 года потребуется укрепление и продление опор. Можно произвести замену фундамента.
3. Столбчатый фундамент устанавливают только на устойчивой почве, не подверженной пучению. Рыхлый и плывучий грунт не позволит устоять опорам.
4. Закладку столбчатого фундамента проводят в теплое время года, чтобы не произошло изменений в конструкции.

Столбчатый фундамент на разных типах грунтов

• При заложении столбчатого фундамента на пучинистых почвах нельзя оставлять основу без загрузки. Опоры могут по-разному осесть и дальнейшее строительство будет невозможным.

Высокий уровень грунтовой воды в почве размоет столбы и подвергнет их моментальному разрушению. Чтобы применять столбчатый фундамент, уровень грунтовых вод должен быть ниже глубины промерзания почвы.

• Скальный грунт для столбчатого фундамента является идеальным выбором. Основа не подвержена пучению, а грунтовые воды залегают глубоко в скалах. Устойчивость скалы позволяет не заглублять столбы, а размещать их на скале без разработки грунтовой части. Исходя из площади сечения опор, высчитывают нужное количество столбов и проводят установку.
• Применение столбов на песчаном грунте уместно, если песок не образует плывуны (насыщенный водой грунт, который разрушается под механическим воздействием). Крупнозерновой песок для опор одновременно послужит песчаной подушкой. Для устройства столбчатого фундамента на песчаном грунте выкапывают ямы, помещают дренаж и гидроизоляционный слой. Производят укладку бетонных или кирпичных опор, которые возвышаются над верхней частью почвы на 30-40 см.
• Для защиты столбов от заваливания на торфяниках в монолит встраивают железный каркас и обвязывают столбы ростверком для надёжного крепления. Столбчатый фундамент требует малое количество материалов, но будет недолговечен на торфяном слое.

Закладка столбчатого фундамента на торфе осуществляется только при расширении опорных столбов и глубине заложения не ниже 1 метра.

• Глинистый грунт позволяет выполнить столбчатую основу без затруднений. Заложение такого фундамента отнимет мало времени и будет самым дешевым.

Перед монтированием столбов в ямы, выполняют насыпь из гравия. Воздух заполняет песчаную часть и вода в неё проникнуть не может, а значит, не будет воздействовать на опоры. Глинистый грунт впитывает всю воду и не даёт ей уйти в песчаную подушку.

При пучении, весь объем льда размещается в глинистых слоях, не воздействуя на фундамент. Основа будет прочно стоять на месте, не подвергаясь горизонтальному сдвигу.

Армирование столбчатого фундамента на глинистой почве не требуется.

Столбчатый фундамент прост в исполнении и не требует много затрат. Можно заложить столбчатый фундамент, не используя помощь строителей. Не рекомендуется проводить укладку столбчатых опор на плывучих или торфяных почвах из-за низких несущих способностей.

Незаглубленный фундамент

Незаглубленный фундамент при строительстве на пучинистых грунтах исполь­зуется в основном при возведении легких нежестких домов, допускающих деформа­ции своего каркаса с сохранением эксплуатационных качеств и требуемого внешне­го вида. При строительстве на скальных и крупнообломочных грунтах на незаглубленном фундаменте могут возводиться каменные дома. Незаглубленный фундамент выполняется в трех вариантах: столбчатый, в виде монолитной плиты или решетки (рис. 1).

Столбчатый незаглубленный фундамент

Столбчатый незаглубленный фундамент можно использовать для небольших деревянных и щитовых домов, бань, хозпостроек…, возводимых на непучинистых или слабопучинистых грунтах. При строительстве на скальных или крупнообломоч­ных грунтах такой тип фундамента можно использовать и под большие в плане бре­венчатые или брусовые дома.

Столбчатый фундамент на коротких опорах (стульях), расположенных с шагом 1,5…2,5 м в индивидуальном строительстве используется достаточно часто. Многие строительные фирмы, специализирующиеся на возведении деревянных домов, не загружая себя проблемами фундамента, кладут на землю фундаментные блоки, а на них — и сам дом (рис. 2, а).

Такой прием вполне подходит при строительстве на непучинистых и слабопучинистых грунтах. Если грунт пучинистый, то снизить влияние пучения грунта на дом можно, заменив пучинистый грунт под опорой на пе­счаную подушку (рис. 2, б).

В качестве материала для опор можно использовать готовые стеновые или фун­даментные блоки. Опоры можно выполнить в виде кирпичной кладки или изгото­вить из бетона, бутобетона или пескобетона. Обращаем внимание, что использова­ние в фундаменте керамических кирпичей с низкой морозостойкостью и силикат­ных кирпичей — недопустимо.

Если грунт скальный или крупнообломочный, то опоры можно устанавливать сразу на жесткие, устойчивые фрагменты грунта, предварительно удалив слабые и выветренные его составляющие. Опору можно Выполнить с использовани­ем бута и пескоцементного раствора, обеспечивающего монолитность основания и самих опор (рис. 2, в).

В отдельных случаях опоры можно делать деревянные. Для этого используют комлевую часть сосновых или дубовых бревен диаметром 20…30 см. Для повышения устойчивости опор под них отрывают яму, заливают её слоем бетона в 10…15 см и по­гружают в бетонный раствор саму опору (рис. 2, г). Недостаток деревянных опор — недолговечность — не более 8…15 лет. Для повышения срока службы древесину сту­льев обугливают на медленном огне и пропитывают дегтем, отработанными масла­ми и т. д.

Создание фундаментных опор связано с проведением гидроизолирующих меро­приятий, необходимых для защиты конструкции дома от увлажнения её грунтовы­ми водами. Вода легко поднимается по структуре бетона, кирпича и дерева за счет капиллярного эффекта, создавая на своем пути очаги плесени, грибков и гниения. Гидроизолирующее покрытие в виде битумной мастики, рубероида, толи, стеклоизола и т.п., располагаемое на стыке дома с фундаментом, обязательно для выполнения (рис. 2, д).

Если в качестве опор используются керамзитобетонные блоки, слабые по моро­зостойкости, то снаружи их покрывают битумной мастикой (кроме стороны, обра­щенной внутрь подпола). Это позволяет избежать увлажнения блока и помогает вы­сушить его, если увлажнение произойдет.

Намечая разбивку фундаментных опор, следует учитывать смятие венца на опо­рах. Большое расстояние между ними (больше 2,5 м) может привести к сосредоточе­нию больших усилий на каждой опоре, что создаст предпосылки к разрушению структуры древесины. Для уменьшения смятия древесины шаг опор лучше умень­шить, а нижний (окладный) венец дома желательно выполнить из бруса или бревна большего поперечного сечения и, по возможности, из древесины более прочных по­род (дуб, лиственница).

Планируя создавать фундаментные опоры, необходимо учитывать и конструк­цию забирки, которой предполагается закрывать подпольное пространство. Повы­шенная влажность в нижней части дома (роса, брызги от ливневых стоков с крыши, снег) требует выполнять забирку из влагостойких материалов. Асбоцементные или металлические гофрированные листы, цементно-стружечная плита, морозостойкий пластик, фасадные декоративные панели, закрепляемые непосредственно к стене или венцу дома, — вполне подходящее решение.

Высота опор определяет высоту расположения венца дома. Если столбы корот­кие, то венец и нижняя часть стен деревянного дома будут быстрее увлажняться, гнить, приводя строение в аварийное состояние.

Большая высота опор позволяет создать для деревянных конструкций дома бо­лее комфортные условия, но здесь возникают другие проблемы, связанные с пучинистыми явлениями. Пучинистые явления раскачивают опоры под домом с доста­точно большими смещениями, способными опрокинуть их. Как это происходит.

Если грунт пучинистый, а подпол дома утеплен, то в плите замороженного прочного грунта, возникшего вокруг дома, образуется отверстие незамерзшего грун­та (рис. 3). В процессе замерзания пучинистый грунт увеличивается в объеме во все свободные стороны, в том числе и в сторону отверстия в плите мерзлого грунта. На пучинистых грунтах горизонтальное смещение может достигнуть 10 …15 см.

Та­кие подвижки пучинистого грунта вполне могут опрокинуть не только высокие фун­даментные столбы (рис. 4), но и узкие слабо армированные ленты незаглубленного или малозаглубленного фундамента.

Обратная картина перекосов возникает в том случае, если грунт вокруг дома укрыт толстым снежным одеялом, a под домом грунт открыт и охлажден до температуры окружающего воздуха В этом случае мощная плита замерзшего фунта начнет возникать со стороны дома там, где грунт промерзает быстрее (рис. 5). При таком промерзании грунта высокая опора под домом будет от­клоняться в другую сторону (рис. 6).

Для того, чтобы исключить опрокидывание опорных столбов, их лучше опирать на песчаную подушку (рис. 2, б), нейтрализующую пучинистые смещения около опор. Кроме того, сами опоры должны быть более устойчивыми: их высота не долж­на быть больше, чем 1,5 ширины подошвы.

Что касается остальных мероприятий, то они направлены на то, чтобы граница мерзлого грунта в зоне расположения опор не меняла резко свою глубину. Для этого продухи в цокольной части дома следует закрывать на зиму, чтобы подпольное пространство не сильно промерзало. Не следу­ет убирать снег вокруг дома до самой земли.

Застройщик, внимание!

Зимний холод почти наверняка опрокинет высокие опоры, если при открытом подполе сильно пучинистый грунт будет промерзать.

Пучинистые процессы не только «раскачивают» опоры фундамента, но и под­нимают-опускают их, причем неравномерно, сильно напрягая конструкцию дома. Если дом стоит на отдельных столбиках-опорах или же на балках, уложенных на пучинистом грунте, даже с песчаной подсыпкой, а под полом сухо и тепло, то опо­ры под внешними стенами поднимутся, а под внутренними — останутся на месте (рис. 7). В деревянном доме это приведет к перекосам дверных косяков и оконных рам, к наклону пола и к небольшим проблемам с крышей; а в каменном доме — к трещинам в стенах, которые будут жить всё время вместе с домом, не боясь кос­метического ремонта.

Что можно посоветовать именно в этом случае?

Необходимо тщательно утеплить полы первого этажа, тогда грунт под домом будет промерзать в той же степени, как и вокруг дома; пучинистые явления будут проявляться не так сильно. Дополнительно к этому надо свести к минимуму увлаж­нение грунта вокруг дома, организовав водоотвод с крыши и снегозадержание во­круг дома.

Монолитная плита

Монолитная незаглубленная плита в качестве фундамента используется при строительстве на слабых просадочных грунтах, при возведении небольших строений на сильнопучинистых грунтах или в условиях вечной мерзлоты (рис. 8). Такой фундамент целесообразно использовать для легких строений, не вызывающих в са­мой плите больших напряжений, либо для жестких каменных конструкций, стены которых усиливают изгибную жесткость плиты.

Рис. 8

Фундамент, уложенный непосредственно на пучинистый грунт, опускается и поднимается при изменении климатических условий, он «плавает» на поверхнос­ти грунта. Понятно, что если дом установлен на плите, являющейся полом первого этажа, то грунт под ней не промерзает, особенно под средней частью дома. Из-за не­равномерности промерзания под домом образуется провал грунта, который может достигать 10…15 см. Именно поэтому плита такого фундамента должна быть весь­ма жесткой на изгиб и иметь достаточную строительную толщину с хорошим арми­рованием.

Один из распространенных вариантов незаглубленного фундамента — это тот, в котором между плитой и грунтом прокладывается слой утеплителя (жесткий пенополистирол толщиной 10-15 см). Такое решение позволяет не только умень­шить тепловые потери через пол первого этажа, но и практически исключить провал грунта под ним за счет выравнивания температурного поля под домом и около него. Сам утеплитель укладывается на слой крупнозернистого песка толщиной 30 — 40 см (рис. 9).

Подобный фундамент целесообразно возводить на грунтах с постоянно высо­ким уровнем грунтовых вод, если дренаж трудно осуществим; а также на слабых просадочных и сильносжимаемых грунтах (водонасыщенные супеси или глины, торфы, водонасыщенные пылеватые грунты).

Можно воспользоваться и несколько другим вариантом снижения неравномер­ности промерзания под домом с плитным фундаментом — прокладкой утеплителя в толще грунта вокруг дома (рис. 10).

Причина появления трещины в монолитной плите

Стали разбираться в чем дело. Зима 2006 года выдалась особенно суровой. Грунт под периметром дома промерз очень сильно. Увеличиваясь в объеме, он не мог преодолеть вес тяжелого дома, отчего сильно уплотнился (рис. 11, А). Отмостка во­круг дома, жестко соединенная с плитой, не создавала своим весом большого давле­ния на грунт, поэтому ее внешний край задрался вверх. Пришла весна.

Грунт начал оттаивать и уменьшаться в объеме. Под внешним периметром плиты возник зазор, увеличивающийся в размерах по мере оттаивания грунта. Наступил момент, когда плита стала опираться на грунт только центральной своей частью. Не выдержав на­грузки, периметр плиты просел, а внутренняя стена дома треснула (рис.11, Б). От­мостка вернулась в исходное положение.

Какие конструктивные недостатки прояви­лись здесь. Большие габариты дома увеличили неравномерность промерзания грунта, большой вес дома перегрузил плиту изгибом. Положение могло усугубиться не­достаточным армированием плиты, рассчитанным на первый этап пучения, с плот­ным армированием только в нижней части плиты. Похоже, что коварство пучинистого грунта проявилось в полной мере, когда холода уже отступили.

Решетчатый незаглубленный фундамент

Решетчатый фундамент (рис. 1, в) используется при строительстве на слабых просадочных и на сильнопучинистых грунтах. По сравнению с монолитной плитой такой фундамент, имея высокую жесткость, позволяет существенно снизить расход бетона и арматуры. Но традиционный подход к устройству дощатой опалубки для такой конструкции фундамента сложен и дорог, что не позволяет широко его ис­пользовать.

Автором предлагается использовать плиты экструдированного пенополистиролыюго утеплителя (рис. 12) в качестве несъемной опалубки.

Внимание!

Планируя фундамент в виде монолитной плиты или решетки, сначала следует сделать приямок и выполнить разводку коммуникаций, проходящих под домом (ввод водопровода и вывод канализационной системы). Иначе после изготовления фунда­ментной плиты эти работы провести будет очень и очень сложно. Стенки приямка должны быть независимы от плиты или решетки фундамента, чтобы их относи­тельные вертикальные перемещения не смогли создать в конструкции плиты разру­шающие напряжения.

Похожие записи:

1. Мелкозаглубленный фундамент
2. Связь конструкции фундамента с грунтовыми условиями