Щелевой фундамент для дома - Brigada-Doma.ru
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд (пока оценок нет)
Загрузка...

Щелевой фундамент для дома

Технология строительства щелевого фундамента для частного дома

Щелевой фундамент является одним из наглядных примеров адаптации традиционного ленточного основания к глинистым грунтам. Отсутствие опалубки по всей высоте заливки и сокращение земельных работ существенно удешевляет стоимость строительства объекта. Щелевые фундаменты популярны для жилых домов малой этажности, гаражей, построек хозяйственного назначения и других строений.

Особенности щелевых ленточных оснований

Конструктивно щелевые фундаменты сопоставимы с монолитными ленточными основаниями, только вместо опалубки используется траншея. Внешне траншея чем-то схожа с щелью в земле, отсюда и название «щелевой» фундамент. Неровные борта земляной траншеи обеспечивают прочное сцепление грунта и залитой бетонной смеси.

Формирование нижней части щелевой опоры происходит посредством грунта, выполняющего роль опалубки под подошву фундамента. Таким образом, нагрузки на грунт со стороны строения передаются всеми поверхностями фундамента – опорной плоскостью и боковыми стенками, то есть фундамент передает полный спектр нагрузок вертикального и горизонтального направлений.

Закладку щелевых оснований производят в глинистых почвах. Заливкой бетонной смеси в распор траншеи создается жесткая пространственная конструкция, обеспечивающая устойчивость строения к весовым нагрузкам и выталкивающим усилиям морозного пучения. Изготовление щелевых фундаментов для домов, возводимых на песчаных почвах, не рекомендуется. Песок не удерживает геометрическую форму стенок, в результате осыпающийся грунт резко ухудшает качество заливаемой бетонной смеси и не способствует созданию работоспособного фундаментного монолита.

К достоинствам щелевых фундаментов относят:

  • Существенное снижение трудоемкости строительных работ. Статистика утверждает, что переход на закладку щелевого фундамента сокращает объемы проводимых земляных работ практически в два раза, объемы работ с опалубкой – до 60-70%;
  • Снижение затратной части по бетону — до 6% и по арматуре – до 20%;
  • Возможность использования траншейных технологий в стесненных условиях при запрете проведения динамических воздействий на грунт, например, вблизи коммуникаций или около построенных зданий.

Главным недостатком оснований щелевого типа является ограничение его применимости:

  • Допускается заливать только в глинистых грунтах, чтобы обеспечивалось сохранение формы траншеи при заливке бетонной смеси и ее уплотнении;
  • Использовать только на непучинистых грунтах, поскольку морозные пучения высокой интенсивности способны выпучить и перекосить возведенный дом, за счет бокового сцепления фундамента с грунтом;
  • На щелевых опорах не возводятся массивные постройки.

Взаимодействие щелевых оснований с почвой

При охлаждении воздуха в холодный период зимнего сезона начинается процесс промерзания почвы. В пучинистых грунтах характерен следующий процесс: по мере углубления фронта промерзания от поверхности земли в грунтовую толщу возникают касательные силы пучения, приложенные к боковым поверхностям фундаментов. При понижении температуры грунта величины удельных касательных и, соответственно, суммарных сил пучения Qf возрастают практически до 30 тс/м. Смерзание грунта в единое целое поддерживает лед, однако при весеннем потеплении лед теряет свои связующие свойства. При понижении температуры замерзшего грунта значения суммарных сил Qf достигают своего максимума и потом начинают снижаться. В процессе изменения касательных нагрузок пучения возможны два варианта событий:

  1. При превышении нагрузок воздействия со стороны построенного дома над значениями показателей Qf будет соблюдаться устойчивость опоры, деформация пучения – нулевая;
  2. При превышении значений Qf над нагрузками со стороны постройки фундамент теряет устойчивость и начинает перемещаться вверх вместе с замерзшим грунтом. При этом происходит отрыв подошвы фундамента от грунтового основания с образованием под ней объемной мини-полости. В процессе весеннего оседания постройки, связанного со снижением сил пучения, в образовавшуюся полость попадает грунт со стенок траншеи. Опора фундамента уже НЕ МОЖЕТ вернуться в исходное положение. Начинается крен всего строения, с годами все нарастающий.

Методики расчета

В зависимости от глубины заложения щелевые фундаменты подразделяются на два типа:

  • Глубоко заглубленные — заложенные ниже глубины промерзания почвы;
  • Мелкозаглубленные — применяемые на непучинистых почвах.

Применительно к опорам ленточного щелевого типа необходимо использовать указания свода правил СП 22.13330.2011 «Основания зданий и сооружений. Актуализированная редакция СНиП 2.02.01-83*», регламентирующие расчеты фундаментов по двум группам предельных состояний (п.5.1.2):

  • Расчеты по несущей способности, относимые СП к первой группе предельных состояний, куда вошли разрушения конструкции, потеря устойчивости положения и т.п.;
  • Расчеты по деформациям, отнесенные СП ко второй группе предельных состояний, в число которых вошли недопустимые перемещения и т.п.

Щелевые конструкции оснований дома, залитые ниже глубины промерзания необходимо рассчитывать на устойчивость от касательных сил пучения и по деформациям осадок. Мелкозаглубленные щелевые основания, залитые в пучинистых почвах, дополнительно рассчитывают по деформациям пучения. Справочные значения удельных касательных сил пучения приведены в табл. 6.10 СП 50-101-2004 «Проектирование и устройство оснований и фундаментов зданий и сооружений». По ним определяется расчетная нагрузка на фундамент для принятия решения о применимости щелевого ленточного основания.

Этапы строительства

При изготовлении щелевых оснований выполняются следующие этапы работ:

  1. Земляные работы по рытью траншеи в соответствии с проектом;
  2. Установка опалубки надземной части на необходимый уровень – будущий цоколь дома;
  3. Армирование в соответствии с проектом;
  4. Заливка бетонной смеси;

Земляные работы

Прокладка траншеи начинается со снятия верхнего плодородного слоя и использования его (при необходимости) для выравнивания площадки.

Траншея выкапывается такой же ширины, как ширина фундамента. Глубина траншеи определена в проекте. Боковые грани траншеи должны быть ровными и не обрушаться во время всех подготовительных работ. Если прошел дождь, то образовавшиеся лужи обязательно осушаются. А «поплывший» грунт срезается до сухого слоя.

Допускается расширение нижней части траншеи для опорной подошвы ленточного монолита. Устройство песчаной подушки не является обязательным для монолитных фундаментов глубокого заложения, а иногда может навредить. Если подушка из песка укладывается, необходимо виброуплотнение.

Обустройство опалубки надземной части

Для подготовки цоколя дома выставляют опалубку по высоте цокольной части от уровня поверхности грунта. Допускается изготовление цоколя как самостоятельной конструкции из кирпичной кладки или блочного типа.

Армирование

Армирование производится вязкой арматуры. Особое внимание уделяется углам. Более подробно смотрите в материалах: армирование углов ленточного фундамента, как подобрать диаметр арматуры для ленточного фундамента.

Заливка бетонной смеси

При подготовке бетонной смеси принято ее готовить, как минимум, на 10% больше расчетной потребности, полное заполнение раствором всех неровностей в грунте.

В подготовленную траншею заливают приготовленную бетонную смесь. Оптимальным вариантом считается заливка непосредственно после подготовки траншеи, пока подсыхающие глинистые края не начали осыпаться. Для укрепления бетонной основы проводится процесс уплотнения, в результате щебень/гравий ложатся максимально плотно с удалением излишков воды и воздуха. Вариантами уплотнения являются штыкование либо виброуплотнение.

Заключение

Практика строительства легких зданий подтвердила экономичность использования щелевых ленточных оснований. Однако специфика применения этого типа оснований в зависимости от категории грунта требует высокой квалификации проектировщиков в части выполнения расчетов на устойчивость и деформации фундаментов домов. Нередко строители не проводят изыскания для определения свойств грунта на новостройке, а конструкцию фундамента принимают, перестраховываясь, как для сильнопучинистых грунтов, что приводит к удорожанию строительства. Грамотно обоснованное решение щелевого фундамента уменьшит трудоемкость строительства и сократит сроки возведения дома.

Щелевой фундамент

Щелевым называют монолитный ленточный железобетонный фундамент прямоугольного сечения, особенностью которого является укладка бетона непосредственно в выкопанную траншею – “в распор” грунта . Изготавливают их обычно в связанных глинистых грунтах, в песчаных грунтах их не применяют, так как стенки траншеи в них будут осыпаться. Цоколь можно делать как единую конструкцию с фундаментом или раздельно – из кирпичной или блочной кладки ( рис. 1 а, б ). В первом случае опалубку выставляют от поверхности грунта на высоту цоколя.

Щелевые фундаменты более экономичны по сравнению с традиционными, устроенными в траншеях с применением опалубки ( рис. 1в ). Поэтому они более привлекательны при строительстве малоэтажных зданий. До последнего времени применяли только конструкции, заложенные ниже расчетной глубины промерзания.
В традиционных ленточных фундаментах нагрузка от дома на основание передается через подошву. Сопротивление грунта обратной засыпки в расчетах не учитывают. При устройстве щелевых фундаментов за счет неровности бортов траншей и плотной (с виброуплотнением или штыкованием) укладки бетона получается хорошее сцепление боковой поверхности конструкции с грунтом, который может воспринимать значительную часть нагрузки от дома. Поэтому для получения экономичных конструкций в расчетах учитывают сопротивление грунта как по их подошве, так и по боковой поверхности. Как будет показано ниже, это достижимо не во всех грунтовых условиях.
Щелевые фундаменты, заложенные ниже глубины промерзания, рассчитывают по деформациям осадок и на устойчивость против воздействия касательных сил пучения.
При применении мелкозаглубленных щелевых фундаментов в пучинистых грунтах помимо указанных расчетов следует выполнять расчет по допустимым деформациям пучения. Если размеры подошвы щелевых конструкций определяют по допустимому сопротивлению грунта, рассчитанному на основе физико-механических характеристик, то осадки будут в допустимых пределах и отдельного расчета не требуют.
Так как подавляющее большинство строительных площадок представлено пучинистыми грунтами, для заглубленных щелевых фундаментов под малоэтажными домами основным является расчет на устойчивость, а для мелкозаглубленных – расчет на устойчивость и по деформациям пучения.
Для заглубленных конструкций устойчивость обеспечивается превышением расчетной нагрузки от дома над максимальными суммарными касательными силами пучения ( рис. 2, кривая 2 ). В этом случае деформации пучения равны нулю.

Рис. 2. Характерное изменение величины касательных сил пучения по боковой поверхности заглубленных щелевых фундаментов в сильнопучинистых грунтах в течение зимнего периода при нормативной глубине промерзания 1,4 м: 1 – удельные касательные силы пучения; 2 – суммарные касательные силы пучения; 3 – среднемесячная температура воздуха в зимний период

Для мелкозаглубленных фундаментов деформации пучения должны быть равны нулю при промерзании грунта на глубину заложения их подошвы. Устойчивость в этом случае обеспечивается при гораздо меньших, чем у заглубленных фундаментов, суммарных силах пучения.

Закономерности взаимодействия щелевых фундаментов с пучинистыми грунтами

Промерзание грунта начинается с поверхности. По мере продвижения фронта промерзания в толщу грунта в пучинистых грунтах по боковой поверхности фундаментов возникают касательные силы пучения, удельные значения которых возрастают с понижением температуры воздуха и грунта ( рис. 2, кривая 1 ).
Цементирующим составляющим в грунте является лед, величина смерзания которого с бетонной поверхностью зависит от температуры грунта. Например, в Московской области отрицательные среднемесячные температуры достигают максимума в январе ( рис. 2, кривая 3 ). В этот же период достигают своего максимального значения удельные касательные силы. В дальнейшем, при снижении среднемесячной температуры в феврале, удельные касательные силы уменьшаются, но суммарные силы еще некоторое время продолжают увеличиваться за счет увеличения глубины промерзания, а затем тоже снижаются ( рис.2, кривая 2 ).
Если расчетные нагрузки от дома равны или превышают расчетные суммарные касательные силы пучения, то фундамент будет устойчив, а деформации пучения равны нулю. Если нагрузки от дома меньше суммарных касательных сил пучения, то фундамент будет перемещаться вместе с грунтом. При этом подошва отрывается от основания, и под ней образуется полость, которая становится причиной накопления остаточных деформаций пучения, так как в нее может попасть грунт со стен траншеи при весеннем оседании дома. Фундамент весной может не прийти в исходное положение и в том случае, если нагрузка от дома окажется меньше сил трения грунта. Это явление часто наблюдается при применении заглубленных щелевых фундаментов для малоэтажных домов, строящихся на пучинистых грунтах . Во всех случаях подвижка здания вверх свидетельствует о неустойчивости и, следовательно, о ненадежности фундамента.
Если щелевой фундамент выполнен в виде пространственной жесткой рамы и сопротивление на изгиб поперечного сечения достаточно для сохранения надфундаментных конструкций, то при деформациях пучения повреждения кладки стен в кирпичных домах или в домах, построенных из других кладочных материалов, не происходит. Однако образуется крен всего дома, который с годами может нарастать.
При применении мелкозаглубленных щелевых фундаментов устойчивость здания обеспечивают, выбрав соответствующую глубину заложения ( рис. 3 б ), а допустимые деформации пучения – устроив в траншее под фундаментом противопучинную подушку. В результате получают значительную экономию бетона.
Однако следует иметь в виду, что по мере выглубления фундаментов может потребоваться увеличение ширины их опорной части. При этом цоколь можно оставить прежней ширины ( см. рис. 3 б ).
Если грунтовые воды во время производства работ расположены выше глубины промерзания, то устроить надежное основание трамбованием противопучинной подушки не получится. Поэтому траншею следует разрабатывать глубиной на 10. 20 см выше уровня воды, а допустимые деформации пучения обеспечить за счет уширения траншеи. То есть в этом случае переходят к устройству обычных мелкозаглубленных фундаментов.

Особенности проектирования щелевых фундаментов

Нагрузка от дома воспринимается грунтом по боковой поверхности фундамента и под его подошвой. Если грунты основания – непучинистые, то допустимую нагрузку на фундаменты можно рассчитывать как сумму расчетных сопротивлений грунтов. Если грунты – слабопучинистые, то допустимую нагрузку на фундаменты следует принимать только по расчетному сопротивлению грунта под подошвой. Если же грунты – средне- или сильнопучинистые, то допустимую нагрузку следует принимать по расчетному сопротивлению грунта под подошвой с учетом увеличения нагрузки на фундаменты за счет негативного трения грунта, возникающего весной на их боковой поверхности.
Это – первая особенность проектирования щелевых фундаментов, которая требует пояснений. Весной при оттаивании распученного грунта начинается процесс его консолидации (уплотнения) и оседания. За счет увеличенной шероховатости боковой поверхности происходит зависание части грунта на фундаментах. Появляется так называемое отрицательное (негативное) трение, общая методика определения которого изложена в СНиП 2.02003-85 “Свайные фундаменты”, п.п. 4.11-4.13. Общая нагрузка на фундаменты возрастает.
Такое взаимодействие фундаментов с грунтом продолжается лишь короткое время в весенний период, но происходит оно из года в год и может стать причиной повышенных осадок фундаментов.
Вторая особенность , которую следует учитывать при проектировании щелевых фундаментов, состоит в том, что за счет той же шероховатости боковой поверхности возрастают касательные силы пучения, которые следует учитывать при расчете фундаментов на устойчивость.
Методика расчета ленточных фундаментов подробно изложена в статье “Устойчивость фундаментов малоэтажных домов в пучинистых грунтах” в журнале “Советы профессионалов”, №6, 2005 г., с. 21. Поэтому отметим только отличие расчетов для щелевых фундаментов.

Рис. 3. Варианты устройства щелевых фундаментов: а – при заглублении ниже расчетной глубины промерзания; б – мелкозаглубленный; 1 – фундамент; 2 – противопучинная подушка; dw – глубина залегания уровня грунтовых вод; df – глубина промерзания УГВ – уровень грунтовых вод

В общем случае условие устойчивости определяется из выражения:

где γ1, γ2 – коэффициенты надежности, равные 1.1 и 0.9 соответственно;
Qд – нормативная нагрузка от дома;
Qf – суммарные касательные силы пучения, действующие по боковой поверхности фундаментов, определяются по формуле:

где τн – удельные касательные силы пучения, определяются по таблице 6.10 СП 50-101-2004 “Проектирование и устройство оснований и фундаментов зданий и сооружений”, 2005 г.;
к – коэффициент, учитывающий отношение среднемесячной температуры воздуха при промерзании грунта на глубину заложения мелкозаглубленных фундаментов или на расчетную глубину промерзания для заглубленных фундаментов к отрицательной среднемесячной максимальной температуре за зимний период, для заглубленных фундаментов к = 1;
m – коэффициент, учитывающий ширину пазухи и вид грунта, используемого при обратной засыпке; для щелевых фундаментов m = 1;
ω – коэффициент, учитывающий тепловой режим дома; для неотапливаемых домов ω = 2, для наружных фундаментов отапливаемых домов ω = 1, для внутренних фундаментов отапливаемых домов ω = 0;
Sф – площадь одной стороны боковой поверхности фундамента, находящейся в грунте.

При неровной боковой поверхности железобетонных фундаментов с выступами до 20 мм значение удельной касательной силы пучения (τн) для щелевых фундаментов следует увеличивать до 1,5 раз (СП, табл. 6.10).
Решая выражение (1) относительно величины Qд, можно получить значения нагрузок от дома, при которых обеспечивается устойчивость заглубленных щелевых фундаментов в пучинистых грунтах и, следовательно, возможность их применения. В табл. приведены значения таких нагрузок при нормативной глубине промерзания 1,4 м.

Отапливаемый*

Тепловой режим домаСтепень пучинистости грунтов
Слабо-
пучинистый
Средне-
пучинистый
Сильно-
пучинистый
39.051.062.0
14.018.022.0

* При условии, что во время строительства пучинистый грунт вокруг фундаментов будет предохранен от промерзания.

Опыт многолетних расчетов малоэтажных домов показывает, что диапазон характерных нагрузок для всех домов составляет 2,0. 14,0 тс/м. В кирпичных двухэтажных домах нагрузки на отдельные фундаменты могут достигать значений 18,0 тс/м. Как видим, область надежного применения заглубленных щелевых фундаментов в пучинистых грунтах под малоэтажными домами существенно ограничена.

Условия надежного применения щелевых фундаментов

1. Вертикальные стенки траншей не должны обрушиваться вплоть до окончания укладки бетона.
2. Уровень грунтовых вод во время производства работ должен быть ниже дна траншей. Если в результате прошедших дождей на дне траншей образовались лужи, их необходимо вычерпать. Если грунт в этих местах пришел в текучее или текучепластичное состояние, его необходимо срезать до уровня первоначального состояния.
3. Заглубленные щелевые фундаменты применимы по устойчивости под всеми домами независимо от теплового режима дома в непучинистых грунтах, а также под кирпичными отапливаемыми домами в 2 (и выше) этажа в слабопучинистых грунтах. Во всех остальных случаях по условию надежности под малоэтажными домами в пучинистых грунтах заглубленные щелевые фундаменты не применимы. Контактный телефон 353-55-75

© Л. Гинзбург, кандидат технических наук, журнал “Дом” №10/2006 г.

Когда применим щелевой фундамент

Если бригада, приглашённая вами для изготовления фундамента, предлагает отлить монолитную железобетонную ленту прямо в грунте, будьте внимательны. Для них она проще в изготовлении, а для вас может быть просто неприемлемой. Специалист рассказывает об особенностях применения такой конструкции.

Щелевым называют монолитный ленточный железобетонный фундамент прямоугольного сечения, при изготовлении которого бетон укладывают непосредственно в выкопанную траншею – «в распор» грунта. Делают их обычно в связанных глинистых грунтах, в песчаных грунтах их не применяют, так как стенки траншеи в них будут осыпаться.

Цоколь можно делать как единую конструкцию с фундаментом или раздельно – в виде кирпичной или блочной кладки (рис. 1а, б). В первом случае опалубку выставляют от поверхности грунта на высоту цоколя.

Щелевые фундаменты более экономичны по сравнению с традиционными, устроенными в траншеях с применением опалубки (рис. 1в). Поэтому они более привлекательны при строительстве малоэтажных зданий.

Особенности щелевых фундаментов

В традиционных ленточных фундаментах нагрузка от дома на основание передаётся через подошву. Сопротивление грунта обратной засыпки в расчётах не учитывают.

При устройстве щелевых фундаментов за счёт неровности бортов траншей и плотной (с виброуплотнением или штыкованием) укладки бетона получается хорошее сцепление боковой поверхности конструкции с грунтом, который может воспринимать значительную часть нагрузки от дома. Поэтому для получения экономичных конструкций в расчётах учитывают сопротивление грунта как по их подошве, так и по боковой поверхности. Как будет показано ниже, это достижимо не во всех грунтовых условиях.

Щелевые фундаменты, заложенные ниже глубины промерзания, рассчитывают по деформациям осадок и на устойчивость против воздействия касательных сил пучения. Для мелко-заглублённых щелевых фундаментов в пучинистых грунтах помимо указанных расчётов следует выполнять расчёт по допустимым деформациям пучения. Если площадь подошвы щелевых конструкций определяют по допустимому сопротивлению грунта, рассчитанному на основе его физико-механических характеристик, то осадки будут в допустимых пределах и отдельного расчёта не требуют.

Так как подавляющее большинство строительных площадок представлено пучинистыми грунтами, для заглублённых щелевых фундаментов под малоэтажными домами основным является расчёт на устойчивость, а для мелкозаглублённых – расчёт и на устойчивость, и по деформациям пучения.

Для заглублённых конструкций устойчивость обеспечивают превышением расчётной нагрузки от дома над максимальными суммарными касательными силами пучения (рис. 2, кривая 2). В этом случае деформации пучения равны нулю.

Для мелкозаглублённых фундаментов деформации пучения должны быть равны нулю при промерзании грунта на глубину заложения их подошвы. Устойчивость в этом случае обеспечивается при гораздо меньших, чем у заглублённых фундаментов, суммарных силах пучения.

Щелевые фундаменты в пучинистых грунтах

Промерзание грунта начинается с поверхности. По мере продвижения фронта промерзания в толщу пучинистого грунта по боковой поверхности фундаментов возникают касательные силы пучения, возрастающие с понижением температуры воздуха и грунта (рис. 2, кривая 1).

Цементирующей составляющей в грунте является лёд. Смерзание его с бетонной поверхностью зависит от температуры грунта. Например, в Московской области отрицательные среднемесячные температуры достигают максимума в январе (рис. 2, кривая 3). В этот же период достигают своего максимального значения удельные касательные силы. В дальнейшем, при снижении среднемесячной температуры в феврале удельные касательные силы уменьшаются, но суммарные силы ещё некоторое время продолжают увеличиваться за счёт увеличения глубины промерзания, а затем тоже снижаются (рис. 2, кривая 2).

ЕСЛИ НАГРУЗКИ ОТ ДОМА РАВНЫ ИЛИ ПРЕВЫШАЮТ РАСЧЁТНЫЕ СУММАРНЫЕ КАСАТЕЛЬНЫЕ СИЛЫ ПУЧЕНИЯ, ТО ФУНДАМЕНТ БУДЕТ УСТОЙЧИВ, А ДЕФОРМАЦИИ ПУЧЕНИЯ РАВНЫ НУЛЮ.

Если нагрузки от дома меньше суммарных касательных сил пучения, то фундамент будет перемещаться вместе с грунтом. При этом подошва отрывается от основания, и под ней образуется полость, куда может попасть грунт со стен траншеи при весеннем оседании дома. Это становится причиной накопления остаточных деформаций пучения.

Весной фундамент может не прийти в исходное положение и в том случае, если нагрузка от дома окажется меньше сил трения грунта. Это явление часто наблюдается при применении заглублённых щелевых фундаментов для малоэтажных домов, строящихся на пучинистых грунтах.

Подвижка здания вверх свидетельствует о неустойчивости и, следовательно, о ненадёжности фундамента.

Если щелевой фундамент выполнен в виде пространственной жёсткой рамы и сопротивление на изгиб поперечного сечения достаточно для сохранения надфундаментных конструкций, то при деформациях пучения не повреждается кладка стен в домах из кирпича или других кладочных материалов. Однако образуется крен всего дома, который с годами может нарастать.

При применении мелкозаглублённых щелевых фундаментов устойчивость здания обеспечивают, выбрав соответствующую глубину заложения (рис. 36), а допустимые деформации пучения – устроив в траншее под фундаментом противопучинную подушку.

В результате получают ещё и значительную экономию бетона.

Однако следует иметь в виду, что по мере выглубления фундаментов может потребоваться увеличение ширины их опорной части. При этом цоколь можно оставить прежней ширины.

Если грунтовые воды во время работ расположены выше глубины промерзания, то устроить надёжное основание трамбованием противопучинной подушки не получится. Поэтому траншею следует разрабатывать глубиной на 10-20 см выше уровня воды, а допустимые деформации пучения обеспечить за счёт уширения траншеи. То есть в этом случае переходят к устройству обычных мелкозаглублённых фундаментов.

Особенности проектирования щелевых фундаментов

Нагрузка от дома воспринимается грунтом как по боковой поверхности фундамента, так и под его подошвой. Если грунты основания непучинистые, то допустимую нагрузку на фундаменты можно рассчитывать как сумму расчётных сопротивлений грунтов. Если грунты слабопучинистые, то допустимую нагрузку на фундаменты следует принимать только по расчётному сопротивлению грунта под подошвой. Если же грунты средне- или сильно-пучинистые, то допустимую нагрузку следует принимать по расчётному сопротивлению грунта под подошвой с учётом увеличения нагрузки на фундаменты за счёт негативного трения грунта, возникающего весной на их боковой поверхности.

Это – первая особенность проектирования щелевых фундаментов, требующая пояснений. Весной при опаивании распученного грунта начинается процесс его консолидации (уплотнения) и оседания. За счёт увеличенной шероховатости боковой поверхности происходит зависание части грунта на фундаментах. Появляется так называемое отрицательное (негативное) трение. Общая нагрузка на фундаменты возрастает.

Такое взаимодействие фундаментов с грунтом продолжается лишь короткое время весной, но происходит оно из года в год и может стать причиной повышенных осадок фундаментов.

Вторая особенность, которую следует учитывать при проектировании щелевых фундаментов, состоит в том, что за счёт той же шероховатости боковой поверхности возрастают касательные силы пучения, которые следует учитывать при расчёте фундаментов на устойчивость.

Не будем касаться особенности расчётов. Важно, что мы можем получить значения нагрузок от дома, при которых обеспечивается устойчивость заглублённых щелевых фундаментов в пучинистых грунтах и, следовательно, возможность их применения. Ниже в таблице приведены значения таких нагрузок при нормативной глубине промерзания 1,4 м. Опыт многолетних расчётов малоэтажных домов показывает, что диапазон характерных нагрузок для всех домов составляет 2,0-14,0 тс/м. В кирпичных двухэтажных домах нагрузки на отдельные фундаменты могут достигать значений 18,0 тс/м. Как видим, область надёжного применения заглублённых щелевых фундаментов в пучинистых грунтах под малоэтажными домами существенно ограничена.

Условия надёжного применения щелевых фундаментов
1. Вертикальные стенки траншей не должны обрушиваться вплоть до окончания укладки бетона.
2. Уровень грунтовых вод во время работ должен быть ниже дна траншей.

Если в результате прошедших дождей на дне траншей образовались лужи, их необходимо вычерпать. Если грунт в этих местах пришёл в текучее или текучепластичное состояние, его необходимо срезать до уровня первоначального состояния.

3. Заглублённые щелевые фундаменты в непучинистых грунтах применимы по устойчивости под всеми домами независимо от теплового режима дома, а также под кирпичными отапливаемыми домами в два (и выше) этажа в слабопучинистых грунтах. Во всех остальных случаях заглублённые щелевые фундаменты не применимы под малоэтажными домами в пучинистых грунтах по условию надёжности.

Конструкция и монтаж щелевого фундамента

При строительстве ленточного основания на прочных глинистых грунтах с низким залеганием грунтовых вод можно обойтись без устройства опалубки и залить бетон прямо в траншею. Такой фундамент дома называется щелевой. Этот вид оснований очень популярен и используется при возведении домов малой этажности, строительстве хозяйственных построек и гаражей. Данная методика возведения основания позволяет значительно снизить объёмы земляных работ и сэкономить время и деньги на установке опалубки. В итоге себестоимость строительства становится более приемлемой, а сроки монтажа уменьшаются.

Конструктивные особенности

Конструктивно щелевое основание можно сравнить с монолитным ленточным фундаментом. Только роль опалубочной конструкции здесь играют стенки траншеи. Такое название эти основания получили за то, что траншея в грунте очень напоминает узкую щель. Благодаря небольшим неровностям на стенках траншеи обеспечивается более эффективное сцепление бетонной смеси с породой.

Нижняя часть щелевого основания также формируется за счёт грунта на дне канавы. Таким образом, нагрузки от строения равномерно распределяются по ленте и передаются на грунт. Закладка таких фундаментов может выполняться только на плотных глинистых грунтах, в которых можно выкопать траншею с ровными вертикальными стенками, не подверженными осыпанию.

Внимание: строительство щелевого фундамента для дома запрещено на песчаных грунтах, поскольку они плохо держат форму. В итоге осыпающая со стенок траншеи порода будет способствовать снижению несущей способности основания.

Стоит упомянуть о разновидности щелевых оснований – многощелевом фундаменте. В этом случае бетон заливается не в одну траншею, а сразу в несколько прорезанных в грунте щелей. В итоге конструкция основания выглядит, как несколько параллельно расположенных лент шириной 10-20 см. Каждая лента обязательно армируется перед заливкой бетоном.

Главные условия использования такого основания:

  • порода на участке преимущественно глинистая и плотная;
  • грунтовые воды проходят на большой глубине;
  • морозное пучение породы минимальное (на непучинистых грунтах можно использовать мелкозаглублённые конструкции, а на пучинистых породах лучше заложить основание ниже точки промерзания).

Совет: порой на одном участке находится сразу 2-3 разновидности грунта, а подземные воды могут иметь достаточно агрессивный состав. В таких условиях бетон не наберёт нужную прочность. Поэтому стоит заранее получить данные об участке строительства, заказав гидрогеологические исследования.

Преимущества и недостатки

Щелевой фундамент имеет следующие достоинства:

  • Значительно снижаются объёмы земляных работ. Согласно статистическим данным время на копку траншеи сокращается в два раза.
  • Не нужно устанавливать опалубку, что сокращает расходы и экономит время. Около 60-70 % времени на монтаж стандартного ленточного фундамента экономится в случае заливки щелевого основания.
  • Благодаря такой технологии строительства можно сократить расход бетона до 6 процентов, а арматуры почти до 20 процентов.
  • Траншейную технологию разрешено использовать на ограниченных участках, где запрещено применять динамические воздействия на породу. Такая ситуация может сложиться, если поблизости находятся постройки или проложены инженерные коммуникации.
  • Простота и доступность технологии позволяют выполнить монтаж своими руками без использования строительной техники.
  • За счёт протекания бетона в щели и неровности в стенках траншеи обеспечивается дополнительное сцепление с породой и усиление окружающего грунта. Именно поэтому при расчёте такой конструкции не учитывается показатель сопротивляемости породы.

Кроме основного недостатка таких оснований, который связан с ограниченной сферой использования (только на глинистых грунтах), щелевая конструкция основания для дома имеет и другие недостатки:

  • Из-за сильного бокового сцепления такого фундамента с грунтом его нельзя применять на пучинистых почвах, поскольку силы пучения в зимний период могут вытолкать основание из земли.

Совет: от морозного пучения можно защититься, заложив основание ниже точки промерзания, хорошо утеплив его и соорудив эффективную дренажную систему.

  • На таком фундаменте нельзя строить массивные дома.
  • Если заливать бетон в сухую траншею, часть влаги из смеси уйдёт в грунт. Это может привести к снижению несущей способности основания.

Совет: чтобы защитить щелевой фундамент от снижения прочности из-за потери влаги во время заливки, бетонную смесь лучше заливать на следующий день после дождя, когда грунт и так насыщен влагой. Только учтите, что в траншее не должно быть воды. Кроме этого, марку бетона стоит взять чуть выше, чем было установлено проектом.

Особенности взаимодействия с породой

Главной укрепляющей составляющей почвы является лёд. При достижении предельно низких показателей температуры в зимние дни касательные силы, возникающие от морозного пучения породы, оказывают максимальное воздействие на бетонные конструкции основания. При этом может быть несколько сценариев развития событий:

  1. Если нагрузки от всего дома больше или равны силам пучения, направленным по касательной, здание будет прочно стоять на основании, а деформации конструкций от воздействия пучения не будет никакой.
  2. В противном случае фундамент дома будет выталкиваться из почвы и деформироваться вместе с постройкой. Причём фундаментная подошва может оторваться от остальной части конструкции, что приведёт к образованию пустоты под ней. Весной после таяния снега здание начнёт проседать в образовавшуюся полость. Такое обычно случается при сооружении мелкозаглублённого фундамента для небольшого дома на пучинистом грунте.
  3. Щелевое основание, выполненное в виде жёсткой рамы, на пучинистых грунтах может не дать деформации и растрескивания сооружения, но со временем т появится постепенно нарастающий крен всего сооружения.

Правила возведения

При сооружении щелевого основания для дома стоит придерживаться следующих правил:

  • Во время заливки бетонного раствора стенки траншеи должны быть целыми, то есть они не должны осыпаться и деформироваться.
  • На дне траншеи после дождя не должно быть воды. Перед заливкой бетона её нужно откачать.
  • Дно траншеи должно находиться ниже точки промерзания грунта.
  • При прохождении грунтовых вод ниже подошвы фундамента более чем на 1,5 м достаточно использовать обычные методы гидроизоляции основания. В противном случае стоит применить дополнительные мероприятия, например, обустроить дренажную систему.
  • Запрещено делать щелевой фундамент при расположении УГВ выше его подошвы.

Технология монтажа

Фундамент щелевого типа для частного дома возводится в такой последовательности:

  1. Земляные работы. После подготовки участка (уборки мусора, вырубки ненужных насаждений, срезки плодородного слоя почвы и выравнивая) выполняют разбивку, и копают траншеи. Выкопанный грунт складируется в стороне от траншей, поскольку он будет мешать проведению работ. Ширина траншеи равна ширине фундамента. Глубина определяется расчётом. В нижней части можно сделать уширение для выполнения монолитной подошвы.
  2. Дно канав тщательно трамбуется. Затем выполняется подсыпка из песка слоем около 10-15 см. Песок поливается водой и тоже хорошо утрамбовывается. После песка делается прослойка из щебня и тоже трамбуется. Чтобы после заливки бетона влага из него не впитывалась в грунт, поверх засыпки прокладывается прослойка из рубероида или плотной полиэтиленовой плёнки.

Важно: при устройстве заглублённого основания выполнение песчано-гравийной подушки является необязательным, а порой оно даже может навредить будущей конструкции.

  1. Теперь приступают к установке опалубки наземной части конструкции основания. Для этого используют струганые доски или ламинированную фанеру. Если для монтажа цоколя будут использоваться заводские бетонные блоки, то процесс установки опалубки пропускаем. Не рекомендуется делать цоколь из лёгкого бетона и кирпича. Такие материалы пропускают влагу и отличаются низкой прочностью.
  2. Если вы хотите защитить фундамент от влаги и морозного пучения, то стоить проложить стенки траншеи рубероидом или плёнкой, которые будут выполнять функции гидроизоляции, а также утеплить дно и стенки пенополистиролом. Если вы будете использовать утепление, не забудьте сделать траншею шире на толщину теплоизоляционных плит с двух сторон. Также утеплитель стоит поднять на высоту опалубочной конструкции наземной части.
  3. Обязательно выполняется армирование будущей ленты. Для этого изготавливается пространственный арматурный каркас из прутка диаметром 10-12 мм. Он должен устанавливаться так, чтобы со всех сторон арматура была защищена от коррозии 5-сантимеровым слоем бетона. Для этого перед установкой на дно заливается бетон слоем высотой 50 мм. После его застывания можно производить установку каркаса. Так же важно контролировать, чтобы арматура не приближалась к стенкам траншеи или теплоизоляционному материалу ближе, чем на 50 мм.
  4. Заливку бетона лучше производить за один день. Раствор заливается слоями высотой 20-30 см. Каждый слой трамбуется или прокалывается арматурой в разных местах для удаления воздуха.
  5. Чтобы застывание бетона проходило правильно, его накрывают плёнкой, и первые несколько дней смачивают водой. Также важно защищать бетонную поверхность от солнца, ветра, дождя и мороза. Иначе несущая способность основания понизится. Свою марочную прочность бетон набирает за 28 дней. По истечении этого срока можно приступать к выполнению дальнейших строительных работ.

Устройство щелевого фундамента для дома

Щелевой фундамент по своей сути является одним из вариантов ленточного основания. Применяется такой вариант для малоэтажной застройки, являясь своеобразной адаптацией традиционного ленточного фундамента к ограниченным возможностям частного застройщика.

Общее описание технологии

Прежде всего, щелевые фундаменты отличаются от других разновидностей тем, что в их конструкции практически полностью отсутствует опалубка. По периметру будущего дома выкапывается траншея, стены которой и исполняют её роль. Отсюда происходит название данной технологии – так как заливка бетона производится не в заранее приготовленную опалубку, а в траншею («щель») в земле.

Глинистые почвы наиболее подходят для заливки данного типа основания

Оптимальным такой вариант можно признать лишь при соблюдении ряда условий:

  • Если строительство дома производится на глинистой почве.
  • Если грунтовые воды залегают достаточно глубоко (глубже нижнего уровня основания).
  • Если сезонное пучение грунта невелико.

В связи с наличием ограничений в использовании, прибегать к такой методике следует очень осмотрительно. Предварительно нужно тщательно исследовать все характеристики грунта на участке.

Глинистая почва наилучшим образом сохраняет форму, не осыпаясь на дно траншеи. Следовательно, именно на таких почвах лучше всего возводить щелевой фундамент для частного дома. На песчаных грунтах или же на почвах, богатых гумусом (чернозёмом), прибегать к подобной технологии не стоит.

Дело в том, что слабые края траншей, вырытых на таких почвах, при заливке бетона будут неизменно осыпаться внутрь. Этим самым, во-первых, будет ухудшаться качество бетона. Во-вторых, будет образовываться ненужная прослойка из органики между бетоном и гравийной подушкой.

Плюсы и минусы

Подобно любым другим строительным технологиям, щелевые фундаменты имеют как свои плюсы, так и минусы. Поэтому применение данной методики может быть как оправдано в одном случае, так и неприемлемо – в другом.

Недостатки

Рассмотрение недостатков и преимуществ такой технологии начнём с минусов. Сразу же следует отметить, что подобная методика заливки фундаментов противоречит строительным нормативам – в частности, пункту 22.13330 СНиП.

Вследствие чего, описание подобной методики нельзя встретить в официальной строительной литературе. Щелевой фундамент был изобретён в давние времена, но официального признания строительных технологов не получил.

Дело в том, что такая методика не может гарантированно обеспечить требуемую строительными стандартами прочность основания для дома. Как следствие, такой метод устройства фундаментов является уделом частных застройщиков – официально он не разрешается даже при возведении лёгких одноэтажных конструкций.

Среди других минусов – уже перечисленные выше ограничения в применении на глинистых и непучинистых почвах. Эти особые условия использования щелевой технологии и являются главными ограничениями в её широком использовании. Дело в том, что глинистые грунты сами по себе являются весьма влагонасыщенными. Поэтому в холодное время года они крайне подвержены пучению, что приводит к деформациям и даже разрушению фундамента.

Данный фактор особенно актуален для щелевых фундаментов: вследствие прочного бокового сцепления бетона с окружающим грунтом, основание подвержено сезонному «хождению» при промерзании почвы. А это уже является серьёзным недостатком для фундамента, и способно привести к перекосу и разрушению дома.

Преимущества

Но у оснований, возведённых без использования опалубки, есть и свои неоспоримые преимущества. Прежде всего – это уменьшение стоимости строительства путём отказа от возведения опалубки, что приводит к меньшим трудозатратам и сокращает общее время строительства.

В случае, если применение щелевой технологии возможно на данном участке строительства, то это может стать отличным способом оптимизации финансовых расходов. Как показывает практика, отказ от внутренней опалубки также позволяет сократить затраты труда и времени на заливку фундамента практически вдвое.

При выборе подобной технологии не стоит забывать, что скупой платит дважды. Если имеются какие-либо сомнения относительно целесообразности устройства щелевого основания для строящегося дома, то лучше всего будет отказаться от него в пользу более надёжных технологий.

Вместе с тем имеется несколько вариантов избежать ограничений, налагаемых на использование данного метода при строительстве фундаментных оснований для дома. Чтобы минимизировать его «хождение» при замерзании окружающего грунта, достаточно заглубить основание фундамента ниже точки промерзания.

Для разных регионов глубина зимнего промерзания грунта своя – так, для средней полосы России она составляет порядка 0,8-1,2 м. С этой же целью вокруг фундамента будущего дома обустраивается эффективная дренажная система, что позволяет отвести излишки подпочвенной влаги.

Этапы возведения щелевого фундамента

Технология устройства щелевых фундаментов мало чем отличается от строительства классических ленточных оснований. Однако имеет она и свои индивидуальные особенности.

Земляные работы

Первый этап – проведение необходимых земляных работ. Прежде всего снимается верхний слой, насыщенный органикой.

При необходимости его можно применить для выравнивания горизонта строительной площадки. После этого производится разметка. В соответствии с проектом дома, на местности забиваются колышки и на них натягиваются осевые линии, выполняющие роль ориентиров.

Затем, в соответствии с осевыми линиями, выкапывается траншея под будущее фундаментное основание дома. Поскольку при заливке бетона её стены будут заменять опалубку, следует уделить ей особое внимание. Ширина траншеи должна соответствовать ширине фундамента – то есть, составлять 30-60 см. Края её должны быть плотными и не осыпающимися, если накануне заливки бетона прошёл дождь и размягчил глинистые стенки траншеи, то их необходимо срезать до плотного грунта.

На дне траншеи сооружается подушка из щебня, гравия или крупного песка, толщиной порядка 7–10 см. Песчаную подушку желательно уплотнить ручной трамбовкой или виброплитой. При обустройстве заглублённого щелевого фундамента вполне можно обойтись без песчано-гравийной подушки.

Армирование

Армирование фундамента производится по той же технологии, что и армирование обычного ленточного фундамента. То есть, в данном случае можно прибегнуть к сводным таблицам, которые даны в сборниках строительных нормативов. Особое внимание при сооружении каркаса следует обратить на углы. Соединение вертикальных и горизонтальных нитей арматуры лучше всего выполнять с помощью вязальной проволоки – такая технология делает каркас подвижнее в бетонном массиве, исключая напряжения и разрывы.

Посмотрите видео, как произвести заливку щелевого основания самостоятельно.

Устройство гидроизоляции и утепление

Щелевой фундамент, как и любой другой лучше всего изолировать от контакта с грунтовыми водами. Это значительно увеличит время его службы. Вследствие особой конструкции, гидроизоляция щелевого фундамента – дело довольно сложное.

Для проведения полноценной работы пришлось бы после заливки вновь раскапывать стенки основания. Однако это свело бы на нет все преимущества данной технологии, связанные с её скоростью и дешевизной. Поэтому рекомендуется применять особые добавки для бетона, повышающие его гидрофобность и устойчивость к сырости.

Чаще всего гидроизоляция данного основания осуществляется с помощью пленки

Возможно устройство импровизированной гидроизоляции из полиэтиленовой плёнки. Плёнкой застилается дно траншеи, с отворотом и закреплением краёв на её стенках. При желании можно полностью выстелить траншею полиэтиленом, выведя его края на поверхность.

Если же в проекте дома не предусмотрено сооружение цокольного этажа или подвала, то устройством гидроизоляции можно вовсе пренебречь – это не скажется кардинальным образом на технических характеристиках и сроках службы постройки.

Возможно произвести утепление основания, установив в яму по внешнему краю будущего основания вертикальные листы пенополистирола или минеральные плиты.

Заливка бетона

Заливку щелевого фундамента желательно производить сразу после копки траншеи. Это необходимо сделать в ближайшие 1-3 дня во избежание осыпания краёв траншей. При заливке щелевых фундаментов необходимо в обязательном порядке произвести уплотнение смеси с помощью вибратора. Это необходимо как для придания всей конструкции прочности, так и для заполнения бетоном всех неровностей грунта.

В результате заливки получается бетонное основание, верхний край которого находится на одном уровне с поверхностью почвы. Однако, согласно строительным нормативам, основание должно возвышаться над поверхностью минимум на 30 см. Поэтому прежде чем приступить к непосредственному возведению стен дома, нужно будет поднять основание до необходимого уровня. Сделать это можно при помощи кирпичной кладки.

Другой вариант – установка опалубки на нужную высоту и доливка бетона. Производить эту работу можно и одновременно с заливкой щелевого основания, смонтировав опалубку поверх траншеи.

Посмотрите видео, как производится заливка бетонного раствора в подготовленную щель.

Заключение

Несмотря на запрет использования щелевых фундаментов в промышленном строительстве, в частной застройке он продолжает пользоваться достаточной популярностью. Экономичность и быстрота возведения доказали возможность применения такой технологии в частном малоэтажном строительстве. Но хочется ещё раз добавить, что применение такой технологии требует основательного подхода, иначе ошибки проектирования могут дорого обойтись в ходе эксплуатации здания.

Читайте также:  Какой фундамент нужен для гаража из пеноблоков
Ссылка на основную публикацию