Применение столбчатых фундаментов целесообразно, когда прочные грунты, которые могут служить основанием фундаментов, залегают на небольшой (2 — 3 м) глубине. В этом случае применение столбчатой конструкции дает возможность снизить стоимость нулевого цикла здания за счет снижения объема земляных работ и уменьшения количества смонтированных строительных материалов. Если учесть, что стоимость нулевого цикла в общем объеме строительных работ может достигать 25% и более, то экономичные методы строительства целиком и полностью себя оправдывают.
Как сделать столбчатый фундамент своими руками — видео
Кроме того, применение столбчатых фундаментов значительно сокращает построечную трудоемкость за счет использования средств малой механизации и вдвое снижает продолжительность работ. Положительное свойство столбчатых фундаментов заключается и в том, что грунты основания под отдельно-стоящими опорами работают лучше, чем под сплошными фундаментами. Вследствие этого снижается давление на грунт, отчего вероятность осадок снижается.
Несмотря на кажущуюся простоту, столбчатые фундаменты конструктивно могут существенно отличаться друг от друга, хотя все они имеют и общие особенности конструкции: столбы фундаментов устанавливают по всему периметру здания с интервалом 2 — 3 м, в зависимости от несущей способности основания; также обязательна установка столбов в углах здания и в местах пересечения несущих стен.
Простота столбчатых фундаментов является одновременно и их недостатком. Чтобы столбы при нагрузках не отклонялись от вертикали, их над фундаментные конструкции должны обладать достаточной жесткостью. Кроме того, устройство столбчатых фундаментов автоматически влечет за собой необходимость устройства забирки (рис. 24), защищающей подпольное пространство здания от продувания, снежных заносов и т. п. При необходимости глубокого заложения столбчатых фундаментов (более 3 м) их экономическая эффективность падает, и на смену приходит другое конструктивное решение — свайные фундаменты.
Рис. 24. Забирки:
А, А1 — забирки из бревен, Б, Б2 — забирки из досок,
1 — вентиляционное отверстие
Деревянный столбчатый фундамент
Технология деревянных столбчатых фундаментов до сих пор используется в глубинках нашей страны. Да и в центральной части РФ деревянные столбы часто устанавливают под легкие дворовые постройки брусчатой, бревенчатой или каркасно-щитовой конструкции. Лучше всего для этой цели подходит древесина дуба и лиственницы, биологическая стойкость которых достаточно высока. После соответствующей обработки древесина этих пород может простоять в грунте без разрушения несколько десятков лет.
Столбы устанавливают в отрытые котлованы строго вертикально, обращая их комлями вниз. Чтобы увеличить несущую опорную площадь столба и придать ему устойчивость, нижние концы стульев опирают на постелистый камень, бетонную плиту или «пяту» (рис. 25), или на деревянную крестовину с подкосами (рис. 26). Деревянную крестовину изготавливают из двух пластин длиной до 70 см, соединенных между собой крест-накрест. В верхнем бруске крестовины делают гнездо, а в нижнем конце стула — шип, что повышает устойчивость соединения.
Рис. 25. Бетонная «пята»столбчатого фундамента
Рис. 26. Деревянные столбчатые фундаменты:
1 — антисептированное покрытие; 2 — обшивка; 3 — деревянный стул;
4 — крестовина с подкосами; 5 — гидроизоляция; 6 — забирка
Назначение крестовины заключается не только в увеличении площади опорной части столба. Во время морозного пучения такая крестовина будет препятствовать вытаскиванию столба из скважины. Поэтому крестовину желательно закрепить к столбу несколькими металлическими скобами. Кроме того, снизить вероятность примерзания грунта к поверхности столба можно, соорудив защитный чулок. Для этого столб обворачивают поливинилхлоридной пленкой, рубероидом, стеклотканью или другим подобным изолирующим материалом. Изолирующий чулок защитит древесину от контакта с грунтом, что снизит вероятность ее загнивания. Кроме того, грунт не примерзнет к древесине и, вспучиваясь, будет скользить по чулку. Таким образом, силы морозного пучения будут сведены практически к нулю. Через несколько лет пучинистый грунт как бы «привыкает» подниматься без фундамента и поэтому будет подниматься без столба, даже если защитный чулок разрушится. Само собой разумеется, деревянный столб перед установкой следует антисептировать, что продлит срок его службы.
Вместо деревянной крестовины можно устанавливать бетонную подушку, что повышает надежность опорной части столба. Когда в качестве подушки для деревянных стульев применяют монолитный бетон, то установку столбов лучше делать на свежий бетон. При погружении деревянного столба на 10-12 см в бетон, происходит жесткая фиксация столба после схватывания бетона, и устойчивость фундамента повышается.
Разработка грунта под столбчатые фундаменты осуществляется, как правило, вручную.
Механизированная разработка грунта часто приводит к нарушению структуры грунтовых пластов, что влечет за собой снижение несущей способности основания. В плотных слежавшихся грунтах выкопать котлован не так уж сложно. В мелких и пылеватых песках могут возникнуть сложности с осыпанием стенок котлована. Особенно сложно разрабатывать плывуны, которые характерны для болотистых мест. Такие грунты можно встретить на-дачных участках, под которые обычно отводят самые непригодные территории.
Единственным выходом при разработке плывунов является крепление стенок котлована (рис. 27). Для этого по периметру котлована на нужную глубину бурят скважины (рис. 28), в которые опускают деревянные брусья. Для этого может подойти обыкновенный подтоварник, стоимость которого невысока. Стойки скрепляют по периметру досками и начинают разрабатывать грунт. По мере заглубления между стойками и грунтом укладывают доски, которые препятствуют обрушению грунта в котлован. Зазоры между досками должны быть минимальными, особенно в местах прохода слоев плывуна. В таких местах даже может возникнуть необходимость конопатки зазоров между досками.
Рис. 27. Подготовка котлована для столбчатого фундамента.
А — применение горизонтальных брусков: 1 — дощатое крепление; 2 — опорный брус; 3 — клин;
4 — опора; 5 — распорка; 6 — грунт.
Б — применение брусков-распорок: 1 — грунт; 2 — дощатое крепление; 3 — верхний опорный брус;
4 — распорка; 5 — доска ограничивающая котлован.
В — готовый котлован для столбчатого фундамента (распорки убранны)
Рис. 28. Скважины под котлован
(1 — скважины)
По мере заглубления в котлован нужно опустить лестницу, чтобы иметь возможность оперативно покинуть котлован при аварийном обрушении его стенок. В целях безопасности такие котлованы нужно разрабатывать вдвоем. Один человек постоянно находится наверху готовый придти на помощь.
Антисептирование деревянных фундаментов
Считается довольно эффективным методом борьбы с гнилостными процессам. Суть антисептирования заключается в обработке древесины специальными химическими растворами (антисептиками), препятствующими образованию плесени и биологическим разрушениям. Эффективный антисептик должен обладать высокой токсичностью по отношению к грибкам, быть стойким, хорошо проникать в древесину, не иметь неприятного запаха, быть безвредным для человека и животных, не снижать физико-механических свойств древесины и не вызывать коррозийных процессов в металлических крепежных деталях.
Человечеством накоплен многовековой опыт борьбы с загниванием древесины. Защиту древесины от загнивания издревле осуществляли обжигом, пропиткой дегтем и т. д. Угольная корка на поверхности древесины защищает ее от контакта с грунтом и продлевает срок жизни фундамента на десятки лет. Довольно эффективным средством, доступным практически каждому, является обработка деревянных поверхностей следующим составом. В крутом кипятке (5 л) растворяют 950 г. поваренной соли и 50 г. борной кислоты. Поверхность древесины обрабатывают два-три раза. Угроза появления плесени и гниения при этом значительно снижается, а срок службы древесины увеличивается в два-три раза. Для антисептирования можно применять также глиняные пасты, при изготовлении которых используют жирную глину, отмоченную водой или просеянную через мелкое сито.
В торговой сети можно встретить очень широкий спектр готовых составов для антисептической пропитки. В качестве антисептиков применяют водные растворы фтористого натрия, кремнефтористого натрия, кремнефтористого аммония, магния, цинка, железного купороса, хлористого цинка.
Фтористый натрий технический представляет собой порошок белого или светло-серого цвета, предельная растворимость в горячей воде которого составляет 3,5 — 4 %. Легко проникает в древесину, не разлагается, слабо вымывается, не имеет запаха. Является довольно сильным антисептиком, не корродирующим металл.
Кремнефтористый натрий — белый или светлосерый порошок с желтоватым оттенком. По антисептическим свойствам близок к фтористому натрию. Растворимость в воде небольшая: при температуре 17 °С — 0,65 % и при 100 «С — 2,4 %. В большинстве случаев применяется с добавлением кальцинированной соды. В этом случае происходит химическая реакция с образованием в растворе чистого фтористого натрия.
К недостаткам антисептиков на водной основе следует отнести тот факт, что они проникают в древесину на небольшую глубину. Поэтому их можно применять лишь для элементов, не соприкасающихся непосредственно с грунтом. Там, где на древесину воздействует грунтовая влага, лучше применять антисептики на органических растворителях (обычно на уайт-спирите).
Маслянистыми антисептиками ввиду их токсичности, резкого запаха и способности окрашивать древесину покрывают или пропитывают части зданий, находящихся в земле или во влажной среде. К таким антисептикам относят каменноугольное, креозотовое, антраценовое, сланцевое масло. Этот метод защиты значительно повышает долговечность деревянных конструкций, находящихся даже в воде. Современная промышленность наполнила рынок новыми антисептически ми составами, обладающими не только прекрасными защитными свойствами, но и декоративными качествами. Используя эти антисептики можно надежно защитить не только подземною часть фундаментов, но и придать их наземной части декоративные свойства.
Железобетонный столбчатый фундамент
Для столбчатых фундаментов небольших строений (садовый домик, дача, сарай и т. п.) часто используют отходы железобетонных конструкций (обрубки свай, пасынки опор линий электропередач и т. п.). Технология их укладки практически не отличается от технологии установки деревянных стульев, только вместо деревянной крестовины применяют подушки из монолитного бетона. Железобетонные столбы лучше устанавливать в свежий бетон, а для жесткой их фиксации на время схватывания бетона применяют деревянные распорки. После засыпки таких фундаментов по периметру здания устанавливают железобетонный ростверк, арматурный каркас которого жестко связывают с арматурным каркасом столба. При желании такие железобетонные столбы можно изготовить прямо на строительной площадке (рис. 29).
Для этого используют ровную плоскость, на которой устанавливают деревянную опалубку. В качестве опалубки могут служить две одинаковые обрезные доски, к торцам которых прибита полоса рубероида. Ширина досок должна соответствовать размеру боковой грани железобетонного столба. Рубероид будет служить днищем, не давая возможности опалубке сдвинуться с места и растечься цементному молоку. Боковые стенки опалубки раскрепляют распорками, а сверху их скрепляют рейками через промежутки 0,5 — 0,8 м.
Рис. 29. Столб железобетонный: 1 — арматурный каркас;
2 — опорная прита; 3 — бетонный столб;
4 — опорная плита для столба из сборных блоков
Перед бетонированием в опалубку устанавливают арматурный каркас с выпуском стержней за пределы опалубки с торцевых ее сторон. Одна сторона выступающих стержней предназначена для последующего крепления к опорной плите, а другая — для устройства железобетонного пояса (цокольной части фундамента). Стержни арматуры должны располагаться на относе от стенок опалубки не менее чем на 3 см
Бетон для сборных столбчатых фундаментов
Лучше приготовлять на цементе марки 300 — 400, а в качестве заполнителя использовать чистый крупный песок и гранитный щебень. Бетон укладывают слоями 8 — 10 см с уплотнением каждого слоя, При бетонировании нужно следить за тем, чтобы бетонная смесь заполнила промежутки между стержнями арматурного каркаса и стенками опалубки. Чтобы поверхность свежеуложенного бетона преждевременно не высохла, ее прикрывают мокрой ветошью, а сверху — поливинилхлоридной (ПВХ) пленкой или рубероидом. При температуре воздуха 10 — 15 °С бетонные столбы через 7 суток набирают достаточную прочность, после чего можно приступить к изготовлению бетонной плиты.
Опорная плита в плане обычно имеет размеры, равные тройной ширине несущего столба. На слабых грунтах ширину опорной плиты можно увеличивать. Методика изготовления опорной плиты такова. Изготавливают арматурный каркас, который плашмя раскладывают на ровной площадке, покрытой слоем рубероида. На арматурный каркас устанавливают железобетонный столб так, чтобы его арматура зашла и совместилась с арматурным каркасом опорной плиты. Железобетонный столб устанавливают вертикально по отвесу, после чего раскрепляют подпорками или растяжками. Арматурные стержни опорной плиты и несущего столба сваривают между собой и со всех сторон арматурного каркаса устанавливают опалубку, сбитую из четырех досок, после чего приступают к бетонированию. После схватывания бетона и двух — трех недельной выдержки железобетонный фундамент готов к установке в котлован.
Столбы из сборного железобетона промышленного производства
Устанавливают для каменных и кирпичных малоэтажных зданий бесподвальной конструкции, строящихся на непучинистых грунтах (рис. 30). Если фундаментный столб состоит из нескольких железобетонных элементов, то они устанавливаются друг на друга на цементном растворе.
Рис. 30. Столбчатые фундаменты из сборного железобетона.
а — из одного элемента; б — из двух элементов; в — из трех элементов.
1 — железобетонные блоки; 2 — плиты перекрытия (ростверка);
3 — «пята»; 4 — цоколь; 5 — отмостка
Такое техническое решение снижает себестоимость строительства и трудоемкость работ. Каждый такой столб имеет опорную плиту подушку и один или два железобетонных элемента в виде колонны или фундаментного блока. Столбы устанавливают под углами зданий, в местах пересечения стен и под несущими простенками. Расстояние между столбами определяется расчетом, но не должно превышать 2,5 — 3 м. Сверху между столбами устанавливают сборный железобетонный ростверк или монолитный армированный пояс. В современной практике широко распространен метод использования в качестве ростверка типовых железобетонных перемычек, которые применяют для перекрытия дверных и оконных проемов (рис. 31). В этом случае расстояние между столбами должно соответствовать длине типовых перемычек. Защиту фундаментов от проникновения атмосферной влаги осуществляют устройством отмостки по всему периметру здания.
Рис. 31. Типовые железобетонные перемычки: 1 — несущие перемычки;
2 — скрутка; 3 — железобетонные блоки; 4 — «пята»
К недостаткам таких фундаментов можно отнести, что их монтаж невозможно выполнить без грузоподъемной техники, использование которой существенно влияет на стоимость строительства.
Железобетонные столбы с круглой подошвой.
Относятся к прогрессивным решениям и позволяют снизить трудоемкость земляных работ путем использования специальной бурильной техники (Рис. 32). Для их установки при помощи бурильно-крановой установки БИ-7, БИ-7М или бурового станка МБС-1,7, разработанного НИИ транспортного строительства, бурят скважину, в которую опускают железобетонные кольца КС-15,6 диаметром 1,5 м. Кольцо заполняют песчано-гравийной смесью с послойным уплотнением и увлажнением. На песчано-гравийную подушку устанавливают железобетонные столбы из блоков ФБС9,5. При этом сокращается расход бетона, так как кольцо значительно меньше по своему объему по сравнению с железобетонной подушкой. Да и стоимость такого фундамента гораздо ниже.
Рис. 32. Железобетонные столбы с круглой подошвой
1 — несущие перемычки; 2 — сборные блоки ФБС 9.5 (ФБС 9.4)
3 — железобетонное кольцо КС 15.6 (КС 20.6)
Такая технология позволяет возводить железобетонные столбы с мелким их заложением, что существенно влияет на себестоимость нулевого цикла. Мелкое заложение фундаментов возможно за счет увеличения высоты песчано-гравийной подсыпки, так как железобетонные кольца можно устанавливать друг на друга в несколько ярусов. При такой технологии важно тщательно уплотнить песчано-гравийную подушку большой высоты, так как ее просадки повлекут за собой местную просадку надфундаментного ростверка. Для хорошего уплотнения песчано-гравийной подушки каждый ее слой перед уплотнением проливают водой. При проливке каждого слоя жидким цементным раствором получится монолитная конструкция, способная выдержать без просадок кирпичные стены 2-х и 3-х этажных зданий.
Если устанавливать кольца большего (2,0 — 2,5 м) диаметра, то вместо фундаментных блоков можно использовать типовой подколенник, что позволит существенно повысить жесткость фундаментного столба (Рис. 33) . Такая технология целесообразна, когда возможны боковые подвижки грунта, приложенная сила которых может превысить силу трения между отдельными фундаментными блоками.
Рис. 33. Столбчатый круглый фундамент на песчаной подушке:
1 — круглый башмак; 2 — утрамбованный песок; 3 — кольцо КС 20.6
Каменный столбчатый фундамент
Столбы из бутового камня можно возводить вручную без грузоподъемного крана. Для их устройства подбирают постелистые камни твердых горных пород. Лучше всего для этого подходит гранит, как наиболее стойкая горная порода. Гранитные камни не боятся агрессивного воздействия грунтовой влаги и могут веками находиться в земле, не разрушаясь (Рис. 34).
Рис. 34. Столб из бутового камня
1 — камни (гранит); 2 — гидроизоляция
Такие фундаменты прекрасно воспринимают вертикальные нагрузки, но боятся боковых сдвигов. Не следует возводить каменные столбы под легкие строения на пучинистых грунтах, так как существует реальная угроза расслоения столба, при котором верхняя его часть поднимется вместе с грунтом, а нижняя — останется на месте. При этом место расслоения может полностью или частично заполниться грунтом, поэтому при прекращении действия сил морозного пучения фундамент не сможет стать на свое место. В результате получится перекос здания и образование трещин в ограждающих конструкциях здания.
Столбчатые фундаменты мелкого заложения
Поиск новых вариантов заложения экономичных, но достаточно эффективных столбчатых фундаментов продолжается все время. Одним из вариантов могут служить фундаменты, конструкция которых проверена при строительстве малоэтажных зданий в Карелии, Тверской, Брянской, Калужской и др. областях. Суть этих фундаментов заключается в устройстве столба из уплотненного песка, заключенного в железобетонную оболочку. Для этого роют котлован или бурят скважины глубиной 900 — 1000 мм, в которые опускают железобетонные кольца. В качестве оболочки идеально подходят обычные типовые кольца КС 7,9 диаметром 900 мм, обрубки полых железобетонных опор высоковольтных линий электропередач и т. п. Кольца доверху засыпают крупным песком с тщательным послойным его уплотнением. Сверху кольца накрывают железобетонными плитами толщиной 100 — 120 мм, на которых устанавливают сборный или монолитный железобетонный ростверк. Полученный таким образом круглый фундамент мелкого заложения (Рис. 35) дает существенную экономию в расходе материалов с получением нужной несущей способности. Обратную засыпку котлована выполняют непучинистым грунтом (песком) с послойным уплотнением.
Рис. 35. Столбчатые фундаменты мелкого заложения
а — для деревянных домов; б — для кирпичных домов;
1 — стены из бруса; 2 — несущие перемычки или фундаментная балка;
3 — железобетонная плита 90х90 см; 4 — песчано-гравийная смесь;
5 — железобетонное кольцо КС 7-9
Засыпка фундаментных столбов
Лучше выполнять непучинистым грунтом с послойным его трамбованием. Для этого обычно применяют крупнозернистый песок или песчано-гравийную смесь. Ширина засыпки должна превышать ширину фундамента на 20 — 30 см в каждую из сторон. Глубина засыпки зависят от качества грунта и глубины сезонного промерзания, то есть практически равна всей глубине разработки. Перед началом засыпки стенки котлована защищают от воздействия грунтовых и поверхностных вод гидроизоляцией. Для гидроизоляции применяют традиционные рулонные материалы: толь, рубероид, поливинилхлоридную пленку и т. д. В.крайнем случае, для изоляции можно использовать глиняный замок. Для этого стенки котлована промазывают толстым слоем жирной глины.
