Основание любого здания или сооружения — фундамент — является наиболее ответственной конструктивной частью, от надежности которой напрямую зависят долговечность и безопасность всего объекта. Выбор типа фундамента определяется совокупностью факторов: инженерно-геологическими условиями площадки (типом грунта, уровнем грунтовых вод, глубиной промерзания), конструктивными особенностями здания (этажностью, наличием подвала, материалом стен), а также экономической целесообразностью. В современном строительном производстве сложилась четкая классификация фундаментов, каждый из которых имеет свою область рационального применения.
Основные типы фундаментов и условия их применения
Ленточные фундаменты. Представляют собой непрерывную стену, проходящую под всеми несущими стенами здания. Это один из наиболее распространенных типов оснований в малоэтажном и среднеэтажном строительстве. Ленточные фундаменты могут выполняться в монолитном или сборном варианте. Монолитная технология предполагает заливку бетона в опалубку непосредственно на строительной площадке, что обеспечивает высокую пространственную жесткость. Сборные ленточные фундаменты монтируются из заводских железобетонных блоков (ФБС), что ускоряет процесс строительства, но требует применения грузоподъемной техники.
Область применения: здания с тяжелыми стенами (кирпичными, бетонными), объекты с подвальными этажами, строительство на относительно устойчивых грунтах. При высоком уровне грунтовых вод или пучинистых грунтах требуется проведение дополнительных инженерных мероприятий — дренажа, утепления, устройства песчаных подушек.
Плитные фундаменты. Выполняются в виде сплошной железобетонной плиты под всей площадью здания. Данный тип основания обладает максимальной несущей способностью и равномерно распределяет нагрузку на грунт. Плита работает как единая жесткая конструкция, что позволяет компенсировать неравномерные деформации основания.
Область применения: слабые, просадочные, пучинистые и неравномерно сжимаемые грунты; участки с высоким уровнем грунтовых вод; строительство на насыпных и торфяных грунтах. Плитные фундаменты незаменимы при возведении массивных зданий на сложных грунтах, а также в сейсмоактивных районах. К недостаткам относят высокую материалоемкость и значительную стоимость.
Свайные фундаменты. Включают систему погруженных в грунт вертикальных или наклонных стержней (свай), объединенных поверху ростверком. Сваи передают нагрузку на нижележащие плотные слои грунта либо распределяют ее по боковой поверхности. По материалу сваи подразделяются на железобетонные, бетонные, стальные, деревянные; по способу погружения — на забивные, буронабивные, винтовые, набивные.
Область применения: строительство на слабых водонасыщенных грунтах (насыпных, торфяных, илистых); вечная мерзлота; высокий уровень грунтовых вод; условия плотной городской застройки, где применение тяжелой техники ограничено. Винтовые стальные сваи активно используются в частном домостроении и при возведении легких каркасных сооружений. Буронабивные сваи большого диаметра применяются в высотном и промышленном строительстве.
Столбчатые фундаменты. Представляют собой систему отдельно стоящих опор (столбов), на которые опираются стены и перекрытия. Столбы могут быть бетонными, железобетонными, каменными, кирпичными или деревянными. Данный тип фундамента экономически выгоден, так как требует меньшего расхода материалов по сравнению с ленточным.
Область применения: малоэтажное строительство; деревянные, каркасные и щитовые дома; хозяйственные постройки; здания, возводимые на грунтах, не подверженных пучению. При пучинистых и слабонесущих грунтах применение столбчатых фундаментов ограничено из-за недостаточной пространственной жесткости.
Специальные типы фундаментов для каркасных зданий
Отдельную обширную категорию составляют фундаменты под колонны каркасных зданий. Колонны — вертикальные несущие элементы, передающие нагрузку от перекрытий, балок, ферм и других вышележащих конструкций на основание. В современном промышленном, гражданском и многоэтажном строительстве преимущественно применяются сборные и монолитные железобетонные колонны, обладающие высокой несущей способностью и долговечностью .
Наиболее распространенным типом основания под железобетонные колонны является стаканный фундамент. Конструктивно он представляет собой ступенчатую железобетонную плиту с заглубленным гнездом (стаканом), в которое устанавливается колонна . После монтажа колонны полость стакана заполняется бетонной смесью, что обеспечивает жесткое защемление элемента. Стаканные фундаменты могут быть монолитными (бетонируемыми на месте) или сборными (из готовых блоков-башмаков). Параметры изделий регламентируются ГОСТ 24476-80, предусматривающим три основных типа (1Ф, 2Ф, 3Ф) для колонн различного сечения .
Ключевое преимущество стаканных фундаментов — высокая точность установки колонн и надежность узла сопряжения. Данный тип основания применяется при строительстве одноэтажных и многоэтажных промышленных зданий, складов, торговых центров, то есть везде, где используется каркасная схема с унифицированной сеткой колонн ЖБИ. Важным условием применимости является наличие устойчивых грунтов, не склонных к значительным просадкам. На слабых, торфяных или сильносжимаемых грунтах применение стаканных фундаментов без дополнительных мероприятий по усилению основания не рекомендуется.
Альтернативным решением для каркасных зданий служат фундаменты на сваях. При высоком ростверке оголовки свай объединяются монолитной или сборной железобетонной плитой, на которую монтируют стаканы или непосредственно колонны. В некоторых случаях колонны могут устанавливаться непосредственно на сваи через специальные оголовки, однако этот способ менее распространен из-за сложности обеспечения точной геометрии.
Технологические особенности устройства фундаментов под колонны
Процесс монтажа сборных железобетонных колонн в стаканы фундаментов включает несколько обязательных этапов :
Подготовка основания: выравнивание и разметка площадки, устройство песчано-гравийной подушки, гидроизоляция.
Установка фундаментных блоков: монтаж плитной части и стакана с тщательной выверкой горизонтальности и планового положения с использованием геодезических инструментов.
Заполнение стакана: укладка бетонной смеси на дно стакана для создания выравнивающего слоя.
Монтаж колонны: строповка элемента, подъем краном, установка в стакан, временное раскрепление.
Выверка: контроль вертикальности и осей, корректировка положения.
Омоноличивание: заполнение зазора между колонной и стенками стакана жесткой бетонной смесью на мелком заполнителе.
При монолитном способе строительства колонны бетонируют непосредственно в вертикальной опалубке, соединяя арматурные выпуски с арматурой фундамента. Монолитная технология предпочтительна при уникальных нагрузках, сложных формах сечения или невозможности доставки сборных элементов .
Выбор типа фундамента в зависимости от вида строительства
Систематизируя рассмотренные типы фундаментов, можно выделить следующие закономерности их применения:
Индивидуальное жилищное строительство: преимущественно ленточные мелкозаглубленные (для кирпичных и каменных домов), плитные (на сложных грунтах), столбчатые и винтовые сваи (для деревянных и каркасных зданий).
Многоэтажные жилые и общественные здания: плитные фундаменты, ленточные фундаменты глубокого заложения, свайные фундаменты с монолитным ростверком.
Промышленные здания и сооружения: стаканные фундаменты под колонны, свайные фундаменты с ростверком-плитой, массивные монолитные фундаменты под технологическое оборудование.
Сельскохозяйственные постройки и склады: столбчатые фундаменты, фундаменты мелкого заложения, сборные ленточные фундаменты.
Гидротехнические сооружения и мосты: массивные бетонные и железобетонные фундаменты глубокого заложения, опускные колодцы, свайные фундаменты больших диаметров.
Таким образом, номенклатура современных фундаментных конструкций охватывает все многообразие инженерно-геологических условий и архитектурно-строительных решений. Рациональный выбор типа фундамента на стадии проектирования позволяет обеспечить требуемую надежность и долговечность здания при оптимальных затратах материальных и трудовых ресурсов. Особое место в этой системе занимают основания под каркасные конструкции, где эффективность применения колонн ЖБИ напрямую связана с правильным выбором типа фундамента — чаще всего стаканного или свайного, — гарантирующего их устойчивое положение и совместную работу с грунтовым массивом.
--