Особенности строительства фундамента: признаки качества, характеристика

Фундамент любого здания является важнейшей, если не самой важной конструкцией, от которой в очень большой степени зависит долговечность сооружения и возможность его нормальной эксплуатации в течение всего срока службы.

Типов фундаментов, массово используемых в строительстве жилья, общественных и промышленных зданий, немного – это ленточные, столбчатые, свайные и плитные фундаменты. Каждый тип фундамента имеет разновидности в зависимости от вида применяемых материалов и вида отдельных элементов конструкции.

Необходимо знать, что на выбор конструкции фундамента влияют не только параметры возводимого здания – его конфигурация, этажность и т.п., но и тип грунтов основания, их характеристики, толщина слоев и особенности залегания, уровень грунтовых вод.

Фундаменты и грунты основания образуют единую систему, работа которой учитывается при индивидуальном проектировании загородного дома и строительстве коттеджа под ключ. Зачастую на участке строительства основание может быть сложено из грунтов с особыми свойствами – просадочных, пучинистых, плывунов, торфяников, – неблагоприятных для строительства, поэтому в таких случаях приходится предусматривать  специальные мероприятия и конструктивные решения для того, чтобы нейтрализовать негативные последствия.

Признаки некачественного фундамента и контроль качества

Главный признак некачественного фундамента – это изменения первоначальных правильных геометрических размеров здания в процессе строительства или после его завершения или недопустимые деформации его несущих конструкций - стен, перекрытий, балок и т.п.

Эти деформации могут быть вначале незаметными для невооруженного глаза, но со временем приобретают видимые формы – в виде трещин в несущих конструкциях, наклонов стен, перекосов и заклинивания окон и дверей. При этом, в зависимости от характера ошибок и нарушений при сооружении фундаментов, последствия таких нарушений в одних случаях могут развиваться долгие годы, в других случаях могут произойти внезапные одномоментные разрушения конструкций.

В первом случае имеется возможность для принятия каких-то мер, которые могут исправить ситуацию, во втором случае последствия могут быть катастрофичными. Однако в любом случае затраты на исправление неправильно сооруженных фундаментов будут значительными, поэтому необходимо уделять особое внимание контролю качества строительства и соблюдения строительных норм и правил на всех стадиях их возведения.

Для этого в строительной отрасли существует система контроля, который осуществляется, начиная со стадии проектирования и в процессе строительства вплоть до сдачи объектов в эксплуатацию.

Для контроля над качеством строительства имеются специально уполномоченные органы и службы – Государственная вневедомственная экспертиза, инспекция ГАСН – Государственного архитектурно-строительного надзора, службы технического надзора заказчиков, авторский надзор проектировщиков и т.д.

Факторы, влияющие на качество фундаментов на разных стадиях строительства

Проектирование

Строительство любого значимого объекта начинается с проектирования загородного дома. Именно на этапе проектирования принимаются главные решения по выбору конструкции фундаментов, их геометрическим параметрам, глубине заложения, используемым материалам и т.д.

Для принятия решений по выбору типа фундаментов и расчета основных параметров их конструкций проектировщикам необходимо иметь точные данные о грунтах основания: типу грунтов – скальных, песчаных, глинистых, суглинистых и т.п., их прочностных и других характеристиках, толщине слоев и глубине их залегания, уровне грунтовых вод и т.п.

С целью определения характеристик грунтов основания и грунтовых условий проводятся инженерно-геологические изыскания, в процессе которых на площадке строительства с помощью специального оборудования пробуриваются скважины на необходимую глубину, из которых отбираются образцы грунта. Эти образцы испытываются в лабораторных условиях, в результате чего выясняются и фиксируются характеристики грунтов, необходимые для расчетов.

Здесь необходимо отметить, что проекты всех значимых объектов, перечень которых определен действующим законодательством, в обязательном порядке проходят процедуру Государственной вневедомственной экспертизы, которая практически исключает ошибки при проектировании фундаментов и других конструкций.

Для проекта, поступающего на экспертизу обязательно и наличие заключения об инженерно-геологических изысканиях. Однако для менее значимых объектов, к каковым относятся малоэтажные дома для индивидуальных застройщиков, процедура экспертизы не требуется, поэтому при проектировании и строительстве таких объектов часто пренебрегают данными о грунтовых условиях, принимая решения по фундаментам «на глазок», что в дальнейшем может привести к нежелательным последствиям, исправить которые потом будет очень сложно.

Поэтому частному заказчику следует обратить особое внимание на то, какими соображениями руководствуются проектировщики при принятии решений по конструкции фундаментов и потребовать ясного обоснования этих решений. Иногда для получения данных о грунтовых условиях не обязательно производить полный комплекс геологических изысканий, что может быть очень дорого, достаточно сведений полученных у старожилов или наблюдения за подобными сооружениями поблизости от места строительства.

Наиболее распространенными являются ленточные фундаменты, поэтому рассмотрим несколько параметров, наиболее влияющих на их качество и дальнейшую работу. Прежде всего, следует отметить такую характеристику, как глубина заложения подошвы от уровня грунта. Глубину заложения ленточных фундаментов принимают таким образом, чтобы подошва была несколько ниже – на 15-20 см – глубины сезонного промерзания грунта в данном регионе, так как при сезонных колебаниях температур наружного воздуха происходит изменение несущей способности грунтов основания, что при давлении подошвы фундаментов на такой грунт может вызвать недопустимые деформации.

Кроме глубины заложения, определяющее значение на правильную работу фундаментов имеет ширина подошвы ленточного фундамента, которая рассчитывается в зависимости от нагрузки от вышележащих стен и перекрытий на конкретную стену, а также от несущей способности грунтов основания. Если ширина фундамента рассчитана неправильно, то давление на грунт будет превышать его несущую способность, то есть способность выдерживать определенную нагрузку без значительных деформаций. В этом случае неизбежна осадка сооружения, превышающая допустимые нормативные значения, что приведет к деформациям вышележащих конструкций.

Для свайных фундаментов, конструкция которых включает собственно сваи и объединяющий их ростверк, определяющее значение имеет глубина погружения свай, которая может достигать (для крупных сооружений) нескольких десятков метров. Для малоэтажного строительства глубина погружения свай обычно принимается в пределах нескольких метров. При проектировании свайных фундаментов в зависимости от нагрузки вышележащих конструкций и несущей способности грунтов рассчитывается шаг свай по длине каждой стены. Обязательно должны быть предусмотрены сваи под всеми углами и пересечениями стен здания. Глубина заложения ростверка в данном случае не имеет значения, так как обычно глубина погружения свай намного больше глубины сезонного промерзания.

Для столбчатых фундаментов, которые обычно используются в грунтах с хорошими прочностными характеристиками, глубина заложения подошвы принимается ниже глубины сезонного промерзания, а другие характеристики – шаг столбов под стенами, обязательность расположения под углами и на пересечениях стен – можно сравнить с правилами для свайных фундаментов.

Плитные фундаменты, так как на их сооружение требуются значительные материальные затраты,  обычно используются в случаях, когда основание сложено из грунтов с особыми свойствами, имеющими очень слабую несущую способность – просадочными, плывунами и т.п. и когда использовать другие типы фундаментов невозможно.

При непосредственном сооружении фундаментов следует обратить особое внимание на следующие основные факторы, имеющие влияние на качество строительства: разбивку осей здания, земляные работы, качество используемых материалов и соблюдение технологии строительно-монтажных работ, мероприятия по гидроизоляции конструкций фундаментов и защиту от грунтовых и поверхностных вод.

Перед началом строительства дома из кирпича и других материалов, производится разбивка осей здания, которая должна быть выполнена с максимальной точностью, так как от этих осей будут в дальнейшем отсчитываться габариты всех основных конструкций фундаментов и других элементов здания. Для разбивки осей должны использоваться точные геодезические приборы – теодолит, нивелир, лазерный дальномер. Оси закрепляются на местности с помощью прочных колышков, забитых в землю на некотором расстоянии от здания, так чтобы их было невозможно повредить. Ошибки в разбивке осей могут вызвать в дальнейшем несоответствия во взаимном расположении стен и фундаментов, перекрытий и других элементов здания.

Кроме того,  на этом этапе определяется нулевая отметка (уровень чистого пола первого этажа) здания, которая также закрепляется на ближайшем существующем сооружении. От нулевой отметки будет отсчитываться глубина заложения подошвы здания и другие параметры в вертикальном направлении.

После разбивки осей производятся земляные работы, в первую очередь планировочные, затем отрывка котлована под фундамент. Назначение планировочных земляных работ – это организация рельефа местности таким образом, чтобы максимально отвести поверхностные воды от участка строительства и недопущение попадания их в котлован. Необходимо следить, чтобы планировочные работы по участку строительства обеспечивали, прежде всего, водоотведение с участка.

При устройстве котлована должны быть соблюдены параметры по глубине заложения фундаментов с учетом подготовки под подошвой, которая может быть выполнена из песка, щебня или бетона, и толщина ее составляет обычно не более 100 мм. В случае превышения расчетной глубины котлована¸ необходимо сделать подсыпку до нужной отметки из несжимаемого материала (того же щебня или песка) или из грунта с тщательным послойным трамбованием.

При непосредственном устройстве фундаментов следует обратить особое внимание на качество используемых материалов, на соблюдение прочностных и других характеристик, а также технологии строительно-монтажных работ.

Параметры по прочности, плотности, морозостойкости и т.п. материалов фундаментов определяются проектом, но их нужно неукоснительно соблюдать при строительстве. Если, к примеру, в проекте указан бетон для ленточного фундамента  марки В15, плотности W6, то нужно проследить, чтобы эти параметры были точно выдержаны, так они принимаются в зависимости от нагрузки от вышележащих конструкций и от возможного агрессивного воздействия грунтов.

Если, например, допустить применение бетона с более низкой маркой по сравнению с проектной, то со временем в таком фундаменте могут появиться трещины и сколы, так как он не выдержит расчетную нагрузку и начнет крошиться. А повышенная плотность W6 (нормальная W4) принимается в связи с агрессивным химическим воздействием грунтов, которое также может разрушать бетон.

При поставке бетона с завода определить марку и плотность бетона можно по паспорту, который должен прилагаться к каждой партии бетона. При изготовлении бетона непосредственно на площадке нужно знать пропорции компонентов бетонной смеси – цемента, песка, щебня и воды – соответствующие определенным маркам по прочности и плотности, и следить за их соблюдением.

Кроме того, нужно знать правила соблюдения технологии по каждому виду строительных работ и неукоснительно их придерживаться. Например, снимать опалубку с бетонных или железобетонных конструкций следует по правилам после набора бетоном 70 % проектной прочности. Бетон набирает полную проектную прочность при положительных температурах наружного воздуха в течение 28 дней, значит, перед тем как снимать опалубку следует сделать технологический перерыв в течение двух-трех недель,  и только затем снимать опалубку и нагружать конструкцию фундамента. Помимо этого, за бетоном, уложенным в опалубку, следует ухаживать до достижения им проектных параметров – укрывать от прямых солнечных лучей в летнее время, поливать водой, не допуская растрескивания верхнего слоя и т.п.

При устройстве монолитных железобетонных фундаментов необходимо строго выдерживать назначенные проектом диаметры рабочей и конструктивной арматуры. При устройстве каркасов и сеток следует пользоваться только вязкой, исключая сварку, так как при сварке нарушается прочность арматуры. Не допускается использование ржавой арматуры.
Кроме контроля над качеством материалов и соблюдения проектных параметров и технологии строительно-монтажных работ особое место в обеспечении надлежащего качества фундаментов занимает их гидроизоляция и мероприятия по защите от грунтовых и поверхностных вод.

Воздействие грунтовой влаги, особенно если в грунтах имеются агрессивные химические соединения, могут со временем привести к разрушению конструкций фундаментов. Гидроизоляция фундаментов при отсутствии грунтовых вод выполняется обычно путем обмазки поверхностей, соприкасающихся с грунтом, битумной мастикой. Если имеется высокий уровень грунтовых вод, то применяются более серьезные мероприятия, такие как оклеечная гидроизоляция из различных материалов или дренажные системы для понижения уровня грунтовых вод.

Другие конструктивные мероприятия применяются для того, чтобы не допустить попадание поверхностных вод под фундаменты. Это особенно важно в случае наличия в основании просадочных грунтов, которые проявляют свои просадочные свойства при замачивании. В первую очередь это вертикальная планировка участка и отмостка вокруг здания. Помимо этого, вода может попасть под фундаменты в случае протечки инженерных коммуникаций – водопровода, канализации или тепловых сетей, поэтому в таких случаях все коммуникации прокладывают в водонепроницаемых лотках.