Геодезия строительной площадки для индивидуального дома...("Сделай сам" №1∙2006)

Геодезия строительной площадки для индивидуального дома

А.А.Савельев

При привязке проекта индивидуального жилого дома к конкретной строительной площадке застройщику необходимо провести ряд геодезических работ. Так как сложные геодезические инструменты большинству читателей недоступны, разбивку дома придется производить самыми примитивными инструментами. Для этого потребуется тонкая стальная проволока для натягивания осей дома, металлические штыри длиной около 80 см для закрепления осей и углов дома, 50-метровая рулетка, водяной уровень (две стеклянные трубки, вставленные в резиновый шланг), деревянные столбики и пиломатериал для устройства обноски.

При разбивке дома на местности необходимо учесть расположение всех существующих и проектируемых систем коммуникаций и постараться не посадить будущий дом на них. А также контуры дома не должны пересекать красную линию генплана поселка. Красной называется линия на генплане, определяющая границу застройки. Она отделяет жилые дома от улицы на заданное расстояние. Возможно, когда-нибудь за границей красной линии будут прокладывать дороги или коммуникации, либо разбивать газоны и т. д. Дом, построенный на красной линии или пересекающий ее, будет подлежать сносу без возмещения ущерба. Расположение красных линий и существующих и проектируемых коммуникаций необходимо уточнить в районных отделах архитектуры; они же, кстати, могут сделать вам геодезическую разбивку дома. Документы, выданные отделом архитектуры на разбивку дома, перенесут ответственность на них.

При наличии на участке строительства существующих или проектируемых коммуникаций необходимо помнить, что грунт для их устройства или ремонта вынимают экскаватором. А экскаватор — машина громоздкая и требует пространства для поворотов. Слишком близко расположенный дом не позволит ему поворачиваться при выемке грунта, и он может зацепить ваш дом. Это же обстоятельство нужно учитывать при проектировании разработки грунта под ваш дом. У экскаватора должна быть хотя бы минимальная свобода передвижения, иначе придется копать лопатой.

Расположение дома на участке может быть самым разнообразным, он может размещаться на границе участка или быть в одном створе с другими домами, либо быть сдвинут в глубину участка. Исходя из этой предпосылки, забивают первый колышек, закрепляющий какой-либо из углов здания. Колышек забивают неглубоко, впоследствии при производстве земляных работ он должен будет вынут. Второй колышек закрепляет второй угол, его забивают на нужном расстоянии. Образующуюся линию устанавливают параллельно какой-либо из границ участка. Третий колышек забивают таким образом, чтобы линия, образованная им, была перпендикулярна первой. Прямой угол обычно образуется промером расстояний катетов и гипотенузы (рис. 1,а).

Рис. 1. Геодезия строительной площадки:

_{а — схема разбивки здания; б — устройство выноски и обноски; в — контроль за глубиной разработки грунта; 1, 2, 3, 4 — колышки, закрепляющие на местности углы здания; 5-12 — колышки выноски, закрепляющие оси здания; 13 — обноска; 14 — гвоздь, установленный по отвесу над осью здания; 15 — отвес; 16 — визирка (высота визирки принимается в зависимости от уклона местности; при небольших уклонах она принимается равной h + а, или h + (а + в)/2; при расположении дома на косогоре фундамент выполняют уступами и изготавливают несколько визирок соответствующей высоты).}

_{Примечание. Здания, имеющие в плане сложную конфигурацию, расчерчивают на несколько простых прямоугольников и затем разбивают на местности. Горизонт обноски лучше всего принять на уровне верха цоколя здания}

Размеры катетов должны составлять 3 и 4 м или 6 и 8 м, а гипотенузы — 5 или 10 м соответственно. Четвертый колышек устанавливают аналогично третьему. Затем промеряют все стороны (они должны соответствовать проектным) и диагонали. Разница в размерах диагоналей не Должна превышать 1 см (такая погрешность допустима, так как все равно не забить колышки строго вертикально). В качестве колышков нужно использовать стальные штыри диаметром 10–12 мм; деревянные колышки нежелательны, так как имеют ощутимые поперечные размеры. При несовпадении размеров диагоналей и размеров сторон разбивку нужно повторить и делать это до тех пор, пока не добьетесь нужного результата. Здания, имеющие в плане ромбовидные или трапецеидальные очертания вместо прямоугольных, очень трудно поддаются исправлениям в процессе строительства.

После закрепления на местности всех углов здания устраивают выноску. Над забитыми колышками углов здания натягивают тонкую проволоку и на расстоянии 1,5–2 м забивают выносные колышки. Эти колышки забивают глубоко в землю, оставляя над поверхностью не более 10–15 см. Такая глубина забивки объясняется очень просто: высоко торчащие колышки привлекают внимание, их обязательно или загнут, или выдернут. При производстве земляных работ колышки, закрепляющие углы здания, будут вами вынуты. Для последующего определения углов достаточно будет натянуть проволоку между колышками выноски — пересечение осей укажет на место расположения углов дома. Для переноса угла в вырытый котлован на место пересечений вешают отвес. Расстояние в 1,5–2 м обусловлено тем, что на объекте будут работать, и колышки выноски не должны сильно мешать. При работе на объекте тяжелых машин, выноски нужно показать механизаторам, чтобы они не наехали на них.

Далее выносные колышки дублируют обноской. Обноска — это два вбитых или вкопанных столбика с поперечной доской между ними. На доске обноски забивают гвоздь по отвесу строго над колышком выноски. Выноска и обноска дублируют друг друга и легко восстанавливаются в случае «вандализма» к какому-либо из элементов. Попрошу читателя отнестись к этому серьезно, отсутствие обноски или выноски при случае потери хотя бы одного из элементов разбивки приведет к выполнению повторной разбивки, а это не всегда удается сделать, особенно тогда, когда стройплощадка уже изрыта или завалена снегом.

Поперечные доски обноски нужно выставить параллельно горизонту. Для этого пользуются водяным уровнем. Обноска, выставленная по горизонту, позволит выкопать котлован или трап шеи под фундамент с достаточной точностью. Изготавливают визирку длиной, равной глубине заложения фундамента плюс высоте положения обноски относительно поверхности фунта. Визирку устанавливают на дно траншеи или котлована по мере их разработки. Контроль за глубиной разработки грунта ведется визуально.

При монтаже фундаментов из сборного железобетона на фундаментных подушках карандашом отмечают ось здания, устанавливая элемент в фундамент (на проволоку, натянутую между гвоздями обноски, накидывают отвес; после установки фундаментного элемента черточка, нанесенная на элемент, должна находиться строго под отвесом).

Другой метод переноса разбивки на дно котлована заключается в следующем: отвесом с перекрестий всех проволочных осей переносят углы здания, затем от них измеряют все необходимые привязки фундаментов, указанные в проекте.

Основное назначение фундамента — принять на себя нагрузку от веса здания, веса снега, давления ветра и передать ее на основание грунта. Правильный выбор ширины подошвы фундамента и глубины его заложения позволяет выполнить фундамент оптимальных размеров, то есть наименьший по стоимости.

Механика грунтов — одна из сложнейших частей при строительных работах. Один и тот же вид грунта может различаться по своим прочностным характеристикам в зависимости от влажности, пористости, коэффициента внутреннего сцепления и целого ряда других причин.

Грунт считается упруго-пластическим материалом. Под действием нагрузки, не превышающей определенного значения, он способен сжиматься и расправляться после ее снятия. Расчет фундаментов на такую нагрузку называется расчетом по несущей способности грунта. При увеличении нагрузки происходит необратимое смятие грунта. Расчет в таком случае называется расчетом по деформациям. Этот расчет позволяет выполнять более узкие, а следовательно, более экономичные фундаменты, но этот метод требует глубоких геологических исследований и более сложен в математическом исполнении. Заинтересованному читателю можно порекомендовать воспользоваться СНиПом 2.02.01–83* «Основания зданий и сооружений», Москва, 2001 г. Мы же в данной статье воспользуемся расчетом по первому предельному состоянию грунта — расчетом по несуей способности и представим его в упрощенном виде так, чтобы им мог воспользоваться любой человек, когда-то учившийся в школе.

Но прежде чем приступить к выбору ширины подошвы фундамента и глубины его заложения, нужно рассказать, какие процессы происходят в связанной системе грунт — фундамент.

Геология грунтов

По характеру происхождения интересующие нас виды грунтов делятся на естественные и насыпные. Естественные грунты — это напластования земной коры, находящиеся в естественном уплотненном и увлажненном состоянии, образовавшиеся за миллионы лет в результате разрушения древних горных или морских (озерных, илистых наносных и пр.) пород. Насыпные фунты — это результат деятельности человека. Фундамент дома лучше всего располагать на «материке», то есть на основании грунта, находящегося в естественном нетронутом состоянии. Лично я не сторонник всевозможных толстых песчаных или щебеночных подсыпок, рекомендуемых в качестве оснований под фундаменты. Все эти подсыпки требуют тщательного уплотнения. Самодеятельному строителю ни проливка водой, ни трамбование ручными трамбовками не обеспечат необходимого уплотнения грунта. Песчаная подсыпка допустима высотой не более 10 см, для выравнивания основания под фундамент. Более высокие подсыпки должны быть рассчитаны грамотным специалистом и уплотнены механическими трамбовками. Поверьте на слово, просто я видел, как трещат потом дома, выполненные на «экономном» фундаменте. При переборе грунта в котловане при его разработке экскаватором ямы заливают «тощим» бетоном или весь фундамент углубляют до нетронутого грунта. Засыпка ям более одного метра длины песком впоследствии может обернуться потерей уже отстроенного дома в результате трещин.

Естественные грунты делятся на крупнообломочные, песчаные и пылевато-глинистые. Для определения вида напластований грунтов на конкретной строительной площадке должны. быть произведены геологические изыскания, при которых бурят скважины и отбирают пробы фунтов, после чего в лабораториях определяют несущую способность данных грунтов. При невозможности исполнения геологических изысканий специализированными лабораториями читателю придется выполнить эту работу самому, хотя бы на самом примитивном уровне. На месте будущего дома роют шурфы и определяют состав грунта на уровне подошвы фундамента, но проще всего обратиться в районные отделы архитектуры и землеустройства, где должны знать состав фунтов. Россия — страна хоть и мало, но все же заселенная и наверняка где-нибудь неподалеку от вашей стройплощадки возводились государственные сооружения, на которых производилась геологическая разведка. Расчетные сопротивления фунтов сжатию по первому предельному состоянию приведены в нижеследующих таблицах.

Расчетное сопротивление R₀ крупнообломочных грунтов

Расчетное сопротивление R₀ песчаных грунтов

_{Примечания. Таблица применяется, если содержание в насыпи органических веществ не превышает 10 %. Для неслежавшихся отвалов и свалок грунта значение R0 принимается с коэффициентом 0,8.}

При проведении геологических изысканий непосредственно застройщиком может возникнуть вопрос: в чем различие между пылевато-глинистыми грунтами? Чем отличается супесь от суглинка?

Проводится простой тест. Небольшую порцию грунта обильно смачиваем водой. Затем из полученной массы между ладоней рук скатываем жгут. При загибании жгута в кольцо оно из супеси рассыпается на мелкие фрагменты, из суглинка — на две-фи части, из глины — остается целым. Коэффициент пористости определяется так же просто. Из тестируемого грунта вырезают кубик размерами 10х10х10 см и взвешивают. Таким образом мы узнаем объемную массу грунта в естественном состоянии. Затем этот грунт измельчаем и уплотняем. Так мы удаляем из кубика воздушные поры, у полученной массы измеряем объем, то есть мы находим объемную массу грунта без пор. Коэффициент пористости определяется по формуле:

где:

γ, γ₀ — объемный вес грунта в уплотненном (γ) и естественном (γ₀) состоянии;

G — вес единицы объема фунта;

V₀, V₁ — объем грунта в естественном (V₀) и уплотненном состоянии (V₁).

При вырезании кубика из фунта он может рассыпаться. Ну и что, объем известен, нам нужен только вес. Объем грунта без пор можно определить мерным стаканом.

Показатель текучести определяют более сложно, и читателю его не выполнить. Можно подсказать такой критерий: при нулевой текучести лопата в глину почти не лезет, при текучести 1 глина прилипает к лопате намертво.

Определение других грунтов, представленных в таблицах, не составляет труда. При любых сомнениях в определении вида грунта нужно принимать значение расчетного сопротивления грунта сжатию в сторону уменьшения, то есть лучше перестраховаться и сделать подошву фундамента немного шире, чем нужно.

При встрече на участке строительства биогенных (торфяников и пр.), засоленных, набухающих, либо просто непонятных для вас фунтов необходимо приостановить строительство и пригласить специалистов, так как фундаменты на таких фунтах нуждаются в качественном расчете, и риск здесь будет неуместен.

Грунтовые воды

Геологические напластования земной коры неоднородны по своему составу и плотности. Практически в любом месте земной суши имеются более рыхлые водоносные слои. Высотная отметка, показывающая верхний постоянно заполненный водой слой, называется уровнем грунтовых вод. Над уровнем грунтовых вод могут находиться еще и другие водоносные слои, но они заполняются водой периодически из-за дождей или таянья снега. Уровень этого слоя, да и саму периодически появляющуюся воду называют верховодкой. Грунтовая вода почти никогда не за-

Грунты обладают пористой структурой; грунтовые воды, поднимаясь по капиллярам, смачивают грунт и находящийся на нем фундамент. Фундаменты хотя и выполнены из более плотных материалов, также обладают порами и закачивают воду в себя, передавая ее вверх к цоколю и стенам. В период таяния снега и во время дождей влага насыщает грунт еще и сверху. Таким образом, фундамент всегда находится в увлажненном состоянии. Для того чтобы защитить стены от намокания, по верху фундамента укладывают слой гидроизоляции из двух слоев рубероида или толя, перекрывая тем самым капиллярный подъем воды (инфильтрацию воды). Тело фундамента частично защищают от намокания, покрывая его стенки битумной мастикой, тем самым закрывая поры фундамента (рис. 2).

Рис. 2. Гидроизоляция фундаментов:

_{а — при уровне грунтовых вод ниже подошвы фундамента, б, в, г — то же, выше подошвы фундамента; 1 — выравнивающая цементная стяжка; 2 — оклеечная гидроизоляция из двух слоев рубероида; 3 — выравнивающая затирка цементным раствором; 4 — окраска горячим битумом за два раза; 5 — стенка из полнотелого красного кирпича на цементном растворе толщиной 120 мм на всю высоту оклеечной гидроизоляции; 6 — конструкция пола подвала; 7 — выравнивающая цементная стяжка; 8 — бетонная подготовка — 100 мм; 9 — щебеночная или песчаная подготовка; 10 — жирная глина 200–300 мм; 11 — пригружающий бетонный слой; 12 — пригружающая железобетонная плита; 13 — заполнение битумом деформационного шва; 14 — на рулонной гидроизоляции устраивается небольшая петля, которая позволяет оставаться гидроизоляции целой при деформациях конструкции пола или фундамента мерзает, ее уровень колеблется незначительно. Даже в засушливое лето грунтовая вода редко уходит из своего горизонта (вы видели когда-нибудь, чтобы пересыхали колодцы? Я — нет).}

При близко расположенном уровне грунтовых вод к поверхности земли или при значительных объемах верховодки фундамент может быть расположен в водоносных горизонтах. В таком случае выполняют полную гидроизоляцию фундамента, оклеивая его гидроизолом со всех сторон. Гидроизоляцию в полах подвалов выполняют по бетонной подготовке пригружая ее сверху еще одним слоем бетона. Гидроизоляцию по стенам фундамента во избежание ее отслаивания защищают кирпичной стенкой толщиной в полкирпича. Используют только красный, хорошо обожженный кирпич.

Уровень фунтовых вод легко определить, заглянув в окрестные колодцы или расспросив старожилов. Они, как правило, знают, на какой глубине находится вода, пресная она или соленая и как часто затапливает погреба верховодкой. Следует отметить, что наличие на небольшой глубине горизонтов с соленой водой указывает на наличие засоленных фунтов. А это означает повышенную агрессивность к материалам фундамента, снижение со временем прочностных характеристик грунта и повышение вероятности осадок фундамента. При близко расположенных соленых грунтовых водах нужно делать специальный расчет фундамента.

При значительных объемах верховодки и регулярных подтоплениях подвалов вокруг здания необходимо выполнять дренажную систему (рис. 3), а по поверхности грунта — водоотводные канавы. Впрочем, дренажная система не помогает и во всех остальных случаях — фундамент будет находиться в более комфортных условиях.

Рис. 3. Схема дренажа фундаментов:

_{1 — дренирующий грунт; 2 — горизонтальные трубы дренажа (устраиваются по всему периметру здания с уклоном в сторону отвода воды); 3 — вертикальные трубы дренажа (опускаются до нижних дренирующих слоев напластований грунта); 4 — щебень.}

_{Примечание. Диаметр дренирующих труб должен быть определен по расчету, так как излишнее осушение грунта приводит к вымыванию из его состава минеральных веществ и изменению несущей способности. Либо это обстоятельство должно быть учтено при определении несущей способности грунта на стадии расчета размеров фундаментной подушки}

При проектировании фундаментов с подвалами, находящимися ниже уровня грунтовых вод, следует учитывать, что глухая гидроизоляция превращает подвал в небольшой корабль, и при значительном подпоре грунтовых вод и верховодки на подвал будет действовать выталкивающая сила. Большое водоизмещение подвала и незначительная масса дома могут привести к «всплыванию» дома. Однажды я видел, как всплыл погреб в гараже, целиком сваренный из стальных листов. После долгой и снежной зимы, а затем быстрой и бурной весны хозяин решил прокатиться на своем железном коне. Открыв гараж, он обнаружил свои «жигули» под самым перекрытием: всплыл погреб; машина, к счастью, не пострадала, остался запас в несколько сантиметров.

Технология возведения фундамента при близко расположенных фунтовых водах довольно сложная и индивидуальному застройщику вряд ли под силу. По периметру будущего дома роют траншеи глубиной ниже глубины заложения фундамента, в которые укладывают дренажную систему или воду откачивают насосами все время в период устройства фундаментов и подвалов. Если угроза затопления подвалов существует только от верховодки, достаточно дождаться теплого сухого периода года и в это время выполнить фундамент с полной гидроизоляцией. Дренаж в этом случае укладывают рядом с подошвой фундамента в траншеях, подготовленных под фундамент. Дренажную воду отводят по уклону местности или вниз до более низких водоносных слоев фунта.

Для защиты фундамента от ливневых потоков, скатывающихся с крыши, устраивают отмостку по периметру здания. Отмостку выполняют с уклоном от здания, отводя воду на 1–1,2 м от стен (рис. 4).

Рис. 4. Устройство отмосток:

_{1 — асфальт толщиной 30 мм; 2 — щебень; 3 — бортовой камень 4 — железнение (посыпка сырого бетонного основания сухим цементом с последующей затиркой); 5 — бетон; 6 — булыжный камень; 7 — мятая глина; 8 — дренирующий слой (булыжник, щебень, галька, крупнозернистый песок и т. п.); 9 — полиэтиленовая пленка; 10 — песчаный подстилающий слой или выровненный грунт}

Отмостку делают ниже уровня горизонтальной гидроизоляции стен. В период таяния снег с отмостки, расположенный выше гидроизоляции, желательно счистить во избежание намокания стен. Отмостку лучше выполнить после завершения всех строительных работ. Советы, рекомендующие изготовлять отмостку сразу после возведения фундаментов и засыпки пазух, — бред. Грунт в пазухах фундамента редко кто трамбует, а если и трамбуют, этого недостаточно для полного уплотнения фунта. Отмостка, выполненная по таким пазухам, обязательно провалится и отслоится от стены, то есть эффект от нее будет нулевой. Лучше дать время фунту в пазухах естественно уплотниться, а для защиты фундамента от атмосферных осадков на протяжении 2–3 лет использовать вместо отмостки полиэтиленовую пленку, пригрузив ее фунтом. В Финляндии отмостка, выполненная из пленки, считается постоянной.

Температура

Россия — страна северная, поэтому при устройстве фундаментов приходится учитывать сезонное замерзание грунтов. Замерзшие грунты многократно увеличивают свою несущую способность. Поэтому в зонах вечной мерзлоты устраивают фундаменты на сваях, вмороженных в грунт.

Сезонное замерзание грунта не только увеличивает его несущие способности, но и увеличивает его объем. Дело в том, что вода, содержащаяся в грунте (а она там есть всегда), при замерзании увеличивается в объеме. Такое увеличение в объеме называется морозным пучением фунта. Чем больше в грунте связанной воды, тем больше он увеличивается в объеме. Например, в скальных породах мало воды, при замерзании она рвет породу, но объем при этом практически не увеличивается. Такие грунты называются непучинистыми. Пылевато-глинистые грунты содержат в себе большое количество воды и при замерзании заметно увеличиваются в объеме. Причем сила пучения достигает такой мощи, что способна приподнять даже очень тяжелые сооружения. По сути энергия пучения — это энергия атомных и молекулярных сил. А как мы знаем, энергия атома огромна.

К пучинистым грунтам относятся пылевато-глинистые грунты, пески пылеватые и мелкие, а также крупнообломочные грунты с пылевато-глинистым заполнителем, имеющие к началу замерзания влажность выше определенного уровня.

При весеннем оттаивании вода в пучинистых грунтах превращается изо льда в жидкость, и грунт проседает. Оттаивание грунта происходит сверху вниз, одновременно в грунт попадает поверхностная влага от таяния снега, а так как нижние слои еще не оттаяли, более верхние слои насыщаются избыточной влагой. Пучинистые фунты относятся к разряду коллоидных, то есть при насыщении водой они начинают разбухать и опять увеличиваются в объеме. Но несущая способность их при этом падает. После полного оттаивания грунта талая вода будет проникать до водоносных слоев и постепенно грунт приобретает свою естественную влажность, но при этом опять уменьшится в объеме. Можете себе представить, что будет происходить с фундаментом, расположенным на таких грунтах. Замерзание, оттаивание, насыщение водой, высыхание — все эти процессы переплетаются между собой по времени и сторонам света (с южной стороны оттаивание будет происходить быстрее, чем с северной стороны дома), а фундамент должен все это выдержать и не сломаться. Для облегчения работы фундамента его подошву размещают ниже глубины промерзания грунта. При такой глубине заложения фундамента исключается действие всех негативных сил на его подошву, то есть он будет равно устойчиво стоять на незамерзающем и нетронутом (естественного уплотнения) материке. Негативные силы теперь будут действовать на него только по касательной к боковой поверхности. Наиболее опасна сила (касательная) от морозного пучения, которая действует с одинаковой энергией по всем направлениям. Эта сила, скользя по поверхности стены фундамента вверх и вниз, способна разорвать фундамент. Во избежание этой неприятности пучинистый грунт при засыпке пазух лучше заменить на непучинистый, например, на крупнозернистый песок, а еще лучше на галечный или щебенистый без глинистых включений. При применении такого грунта и выполненной дренажной системы исключается повышение влажности грунта в зоне фундамента, а следовательно, и понижается его пучение. Иногда рекомендуют грунт пазух перемешать с непучинистым грунтом, что, конечно же, экономически более выгодно, так как уменьшается доля привозного грунта. Но ведь перемешивание предполагает его перелопачивание вручную или экскаватором.

Нормативная глубина промерзания фунта принимается равной средней из ежегодных максимальных глубин сезонного промерзания грунтов (по данным наблюдений за период не менее 10 лет) на открытой, оголенной от снега горизонтальной площадке при уровне подземных вод, расположенном ниже глубины сезонного промерзания грунтов.

Нормативную глубину промерзания грунтов для конкретного региона строительства допускается принимать по карте СНиПа (рис. 5), или она уточняется в районных строительных организациях, либо отделах архитектуры и землеустройства.

Рис. 5. Нормативная глубина промерзания грунта

Глубина промерзания непосредственно в зоне фундамента может значительно менять свое значение в зависимости от теплового режима здания (рис. 6).

Рис. 6. Схемы влияния отрицательных температур на глубину промерзания грунта в зависимости от режима отопления здания:

_{а — отапливаемое здание без подвала; б — отапливаемое здание с подвалом; в — здание без подвала с периодическим режимом отопления; г — отапливаемое здание без подвала с утепленной отмосткой (жесткий пенополистирол)}

Изотерма нулевых температур может подниматься под влиянием положительных температур от отопления здания. Изотерму нулевых температур можно отодвинуть от подошвы фундамента посредством устройства утепленной отмостки. Чем шире и эффективней будет устроена отмостка, тем мельче можно будет выполнить фундамент.

Таким образом, суммируя все сказанное, фундамент должен иметь утепленную отмостку, гидроизоляцию и желательно дренажную систему. Тогда глубину его заложения можно будет уменьшить вдвое от нормативной. Разумеется, сие высказывание справедливо при точно выполненном тепловом расчете, о котором рассказывалось в предыдущих статьях («О коробке здания», «Крыши»), Толщина утеплителя при устройстве утепленной отмостки должна быть такой же, как при утеплении стен. Ширину отмостки нужно принять равной глубине промерзания для данного региона строительства. При глубине теплого подвала, равной глубине промерзания, утепленную отмостку выполнять не обязательно, но желательно. В этом случае ее можно сделать обычных размеров (около метра ширины). Она отодвинет изотерму нулевых температур, и картошка в подвале не замерзнет.

Глубина заложения фундаментов отапливаемых сооружений по условиям недопущения морозного пучения грунтов основания должна назначаться: а) для наружных фундаментов — от уровня планировки грунта по таблице СНиПа; б) для внутренних фундаментов — только из конструктивных соображений. Глубина заложения фундаментов для домов с прерывным отоплением (эксплуатирующихся наездами) назначается по таблице СНиПа, как для наружных, так и для внутренних фундаментов.

Для того чтобы дом устойчиво стоял на основании грунта, давление от его веса не должно превышать расчетного сопротивления грунта. Например, фундамент на суглинке, имеющем расчетное сопротивление 2,5 кг/см², не должен давить на грунт с большей силой, иначе произойдет необратимое смятие грунта и осадка дома.

Фундаменты, передающие нагрузки намного меньшие, чем расчетное сопротивление грунта, экономически невыгодны, так как нецелесообразное утолщение приводит к перерасходу материалов и утяжелению фундамента. Одним словом, фундамент должен быть ни узок, ни широк.

В малоэтажном строительстве используют в основном два вида фундаментов: ленточные и столбчатые. В слабых грунтах с низким сопротивлением грунта могут быть использованы висячие сваи или сваи-стойки. По способу погружения сваи подразделяются на забивные, вкручиваемые, буронабивные и др. Ни один из перечисленных видов свай, кроме буронабивных, не может быть использован самодеятельным застройщиком, так как предполагает дорогостоящее и в общем-то дефицитное оборудование. Даже винтовые сваи, которые выполняют из стальных труб, могут быть использованы только при строительстве легких дачных домиков. Это не значит, что перечисленные сваи нельзя применять, просто для их погружения мышечной силы человека недостаточно. Буронабивные сваи — это пробуренные или раскопанные скважины, заполненные каменными или бетонными материалами. Такие сваи работают на сжатие, их расчетная схема повторяет схему столбчатых фундаментов.

Свайные фундаменты выполняют специализированные строительные организации, которые и должны производить их расчет.

При строительстве дома на слабых грунтах индивидуальным застройщиком может быть использован фундамент на сплошной армированной железобетонной плите. Все четыре вида фундаментов, которые могут быть использованы читателем: столбчатые и ленточные, буронабивные сваи, железобетонная плита — рассчитывают по одной схеме. Находится площадь подошвы фундамента, позволяющая передавать нагрузку от веса здания, не превышающую расчетного сопротивления грунта.

Конструкция фундамента состоит из двух частей: фундаментной подушки и стены фундамента. Толщину фундаментной стены принимают равной толщине стен надземной части здания (рис. 7).

Рис. 7. Схемы работы фундаментов:

_{а — разрушение подушки фундамента в результате неправильно выбранного угла распределения нагрузки (должна быть произведена замена угла распределения нагрузки или подушка заменяется на армированную сборную); б — фундамент из неармированного монолитного бетона; в — фундамент из неармированного бутобетона или бутовой кладки; 1 — стена фундамента; 2 — подушка фундамента}

Ширину фундаментной подушки принимают по расчету, конкретно для каждой оси здания:

где: N — вес здания (снега, крыши, перекрытий, стен, цоколя, полов, окон и т. д.), приходящийся на конкретную ось, кг;

I — длина фундамента под конкретной осью, см;

R₀ — расчетное сопротивление грунта, кг/см²;

γ_ф — объемный вес материала фундамента, кг/см³;

h — высота фундамента, см.

Формула несложная, любой застройщик может рассчитать по ней ширину фундамента своего дома. Вес здания определяется, исходя из полных знаний основных строительных конструкций (о них рассказывается в статьях «Крыши», «О коробках здания», «Окна, двери, перегородки, полы, подвесные потолки»), и пропорционально распределяется на оси здания. Например, нагрузка на внутренние несущие оси в два раза выше, чем на наружные несущие оси; фундамент на самонесущих осях принимает только собственный вес и вес стоящей на нем стены. Для обеспечения большей надежности и для страховки от ошибок вес здания на несущих стенах нужно при расчете увеличить на 20–30 %, то есть умножить на коэффициент 1,2–1,3. Для самонесущих стен — на 1,1–1,2. При очень точном подсчете веса здания по конкретным осям и правильном определении несущей способности грунта основания коэффициент надежности можно не применять.

Величина I предполагает проектирование ленточного фундамента. Любой фундамент лучше всего рассчитать сначала как ленточный. Когда появятся цифры, характеризующие ширину и длину фундамента, а значит, определится площадь подошвы фундамента, — эту площадь можно будет раскинуть на несколько площадей столбчатого или буронабивного фундамента.

Расчетное сопротивление грунта сжатию приведено в таблицах данной статьи. Вообще-то эта величина усредненная, и она меняется в зависимости от глубины заложения фундамента. Если кто-либо из читателей нуждается в более полном расчете фундаментов, воспользуйтесь СНиПом 2.02.01–83*, приложение 3. Добавится еще одна формула, и расчет несколько усложнится, но не настолько, чтобы его не смог сделать неподготовленный человек.

Объемный вес материала фундамента характеризует этот материал и вместе с высотой фундамента учитывается при расчете силы давления на грунт собственного веса фундамента. Объемный вес бетонного фундамента равен 2,4 т/м³ или 0,0024 кг/см³. Высота фундамента определяется из его глубины заложения и высоты надземной части.

При применении в качестве стен здания облегченных конструкций вполне вероятно, что ширина подошвы фундамента окажется уже, чем толщина конструкции стены. В этом случае ширину подошвы фундамента принимают конструктивно равной толщине стены или весь фундамент выполняют тоньше стены (но не более, чем на 10 см), а саму стену здания строят с напуском (либо выполняют столбчатые фундаменты).

При ширине подошвы фундамента значительно больше стены фундамента высоту подушки принимают такой, чтобы нагрузка от веса оси здания распределялась под углом: для бетонных неармированных фундаментов — 45°; для бутобетонных — 33° (рис. 7). Несоблюдение этого условия приведет к разрушению выступающих консолей подушки фундамента. Лучше всего в качестве подушки фундамента применить сборные железобетонные подушки заводского изготовления. Они давно просчитаны и грамотно заармированы Уложив подушки требуемой толщины и ширины, на них можно будет выполнить любой фундамент — хоть сборный железобетонный, хоть бутовый, хоть монолитный. Даже при устройстве столбчатого фундамента я бы посоветовал положить под столбы фундаментные подушки заводского изготовления. Просто потому, что так будет быстрее и, главное, надежнее.

Глубина промерзания грунта под внутренними несущими стенами в отапливаемых зданиях без подвала приближается к верхней поверхности грунта, поэтому не имеет смысла устраивать по этим осям глубокие фундаменты. Но у наружных осей здания фундаменты внутренних и наружных стен должны стыковаться, поэтому грунт в местах стыковок выбирают уступами по высоте и фундаменты устраивают также уступами.

Ленточные фундаменты

Их проектируют сборными и монолитными. Сборные ленточные фундаменты выполняют из железобетонных плит-подушек и бетонных стеновых блоков (рис. 8).

Рис. 8. Ленточные фундаменты из сборного железобетона:

_{а — монтаж фундаментных подушек; б — монтаж фундаментных стеновых блоков; в — ввод систем коммуникаций через стену фундамента; 1 — колышек разбивки; 2 — причалка; 3 — проволочная ось, натянутая по обноске; 4 — отвес; 5 — риски на фундаментах (х, у и х1 у1) — привязка фундамента к оси по проекту; 6 — песчаная, щебеночная или бетонная подготовка, 7 — маячные подушки; 8 — рядовые фундаментные подушки; 9 — стеновой фундаментный блок; 10 — цементно-песчаный раствор; 11 — арматура; 12 — участки фундамента из монолитного бетона; 13 — гильза из коротыша трубы; 14 — вводимая труба; 15 — пакля (или другой волокнистый материал), пропитанная битумом; г — примыкание фундамента внутренней стены к наружной; д — деталь прерывистого ленточного фундамента; 1 — доборная железобетонная подушка; 2 — фундаментный блок стеновой; 3 — доборный (по высоте) стеновой фундаментный блок; 4 — доборный (по длине) стеновой фундаментный блок; 5 — бетон; 6 — затирка стен цементным раствором и окраска горячим битумом за два раза; 7 — арматурная сетка; 8 — горизонтальная гидроизоляция из двух слоев рубероида по выравнивающей цементно-песчаной стяжке; 9 — железобетонная подушка; 10 — утрамбованный грунт.}

_{Примечание. Монтаж фундаментных подушек может производиться по двум способам; по причалке (2) или по отвесу (4). Стеновые блоки монтируют по отвесу}

В малоэтажном строительстве на прочных сухих грунтах можно устраивать прерывистые ленточные фундаменты, в которых плиты-подушки укладывают с разрывами с последующей засыпкой последних сухим песком.

Глубину заложения фундаментов при переходе от подвальной части к бесподвальной или в примыканиях фундаментов внутренних стен к наружным изменяют ступенчато. Длина ступени должна быть в два раза больше разницы в отметках подошв фундамента, а высота уступа не более 600 мм.

При проектировании фундаментов из сборных железобетонных элементов следует знать их габаритные размеры.

Фундаментные подушки:

Стеновые блоки;

Технология работ при возведении фундаментов из сборного железобетона заключается в следующем. После разбивки осей здания и устройства песчаного или щебеночного подстилающего слоя укладывают фундаментные подушки по углам здания. Затем между этими маячными подушками и натягивают тонкую стальную проволоку, по которой укладывают все остальные фундаментные подушки. После укладки подушек на них настилают цементно-песчаный раствор толщиной 30 мм и монтируют углы фундамента на всю его высоту. Затем между углами опять натягивают проволоку и устанавливают рядовые фундаментные блоки. Часто практикуется монтаж фундамента без установки маячных подушек и стеновых блоков. Сразу на всю его высоту в виде убежной штрабы монтируют угол здания и от него — все стены фундамента. Этот метод позволяет производить работы по устройству фундамента быстрее, так как исключает многочисленные перестановки строительного крана, но он (этот метод) требует тщательной геодезической подготовки строительной площадки.

При вводе в фундамент здания различных труб коммуникаций предусматривают разрывы между блоками, в которые впоследствии устанавливают гильзы и места разрыва замоноличивают бетоном М200. Гильзы лучше запасти заранее, чтобы замоноличивание можно было произвести сразу одновременно с монтажом стеновых блоков. Чаще всего разрывы в стенах фундамента закладывают кирпичом. Это в общем-то не рекомендуется, но делают, как правило, повсеместно (кирпич должен быть глиняным, хорошо обожженным). Иногда стеновые фундаментные блоки из-за отсутствия доборных блоков приходится ломать, получая более короткие элементы Рекомендуется ломать блоки с помощью кувалд. На блоке карандашом отмечают линию разлома, ударами кувалды по этой линии блок разламывают. Качественно изготовленные блоки разломить очень тяжело. Поэтому чаще всего блоки разламывают строительным краном. Блок с одной стороны цепляют за чалку таким образом, чтобы при его подъеме чалка выскользнула, и блок сорвался вниз. На место падения подкладывают лом; блок, ударяясь о лом, раскалывается. Не буду более детально описывать весь процесс, так как он запрещен и техникой безопасности и органами Гостехнадзора. Тем не менее, такой прием существует, и им пользуются практически все строители. Если читателю понадобится раскладывать блоки, нужно обратиться к крановщику и отойти при этом процессе подальше. Но лучше всего тщательно рассчитать порядовку фундамента и запастись доборными элементами, тогда не потребуются ни кран, ни кувалда. И еще одно замечание по технике безопасности, если читатель сам решится монтировать фундаментные блоки, а не обратиться за помощью к специалистам. Внимательно, не забывая ни на секунду, следите за постановкой ног и рук. Фундаментный блок можно запросто поставить себе на ноги, а хват блока руками необходимо осуществлять в рукавицах к боковым поверхностям. Большой палец руки должен быть прижат к ладоням, а не оттопырен, иначе при придвижке блока к другому блоку палец может оказаться зажатым между ними. Я достаточно насмотрелся на оторванные пальцы и раздавленные ступни, к счастью, не на своих объектах. Но вообще-то грамотный крановщик никогда не подпустит к крану необученного человека. Так что хотя бы одного, но монтажника вам пригласить придется.

Для обеспечения большей надежности возводимого фундамента в нем устраивают армированные пояса (рис. 8,б). Армированные пояса желательны, но не обязательны. Обязательны они тогда, когда вы сомневаетесь в несущей способности грунта. Пояса в этом случае будут принимать на себя изгибающие моменты при возможных пучении или просадке грунта.

По верхнему ряду фундаментных стеновых блоков устраивают выравнивающую цементно-песчаную стяжку и наклеивают гидроизоляцию из двух слоев рубероида. Боковую поверхность фундаментных стен до засыпки пазух грунтом обмазывают битумной мастикой. Гидроизоляцию фундаментов от капиллярного увлажнения можно выполнить и под подошвой фундамента (хотя этого и нет в строительной литературе). Для этого втрамбовывают в грунт основания слой щебня, пропитанного в битуме, или укладывают насухо по песчаному подстилающему слою один слой рубероида. Выполненная таким образом гидроизоляция защитит фундамент от капиллярного увлажнения со всех сторон — и снизу, и с боков.

Для малоэтажных зданий при отсутствии индустриальной базы применяют монолитные ленточные фундаменты, выполняемые из бетона, бутобетона или бутовой кладки (когда бут является местным материалом).

Для кладки из бута (рис. 9) применяют камни неправильной формы массой не более 30 кг: рваный камень, в том числе постелистый (с двумя примерно параллельными поверхностями) и булыжный (имеющий округлую форму).

Рис. 9. Устройство фундаментов из бутового камня, бутобетона, бетона:

_{а, б — кладка ленточного фундамента из бутового камня под залив: в, г — то же, из бутобетона или бетона; д, е — то же под лопатку при глубине траншеи до 1,25 и более 1,25 м; ж — выбор камней скобой; 1, 9 — траншеи с вертикальными и наклонными стенками; 2 — щебень; 3 — бут; 4 — цементно-песчаный раствор; 5 — опалубка; 6 — рабочий настил; 7 — упор; 8 — подкладка; 10 — бутобетон; 11 — растворный ящик; 12 — деревянный щит для приема бутового камня; 13 — желоб для подачи бута; 14 — лоток для подачи раствора}

Кладку ведут горизонтальными рядами по возможности одинаковой толщины с перевязкой швов, чередуя в каждом ряду тычковые и ложковые камни. Углы примыкания и пересечения, а также верстовые ряды выкладывают из более крупных и более постелистых камней. Перед укладкой камни очищают, а в жаркую погоду еще и смачивают.

При возведении фундамента первый ряд выполняют насухо из более крупных постелистых камней. Тщательно заполняют пустоты щебнем, утрамбовывают и заливают жидким цементно-песчаным раствором. Кладку последующих рядов фундамента выполняют двумя способами — под залив или под лопатку.

1. Кладка под залив. Каждый ряд камней высотой 0,15-0,2 м кладут насухо враспор со стенками траншей (в плотных грунтах) или в опалубке в рыхлых грунтах, либо по конструктивным соображениям. При этом способе версты не выкладывают. Пустоты заполняют щебнем и заливают жидким (густота кефира) цементно-песчаным раствором. Так как раствор не всегда проникает и обволакивает все камни фундамента, кладка получается с пустотами, что снижает ее прочность. Поэтому под залив разрешается выполнять фундаменты под здания с полнотелыми кирпичными стенами высотой не более двух этажей, под здания с облегченными утепленными стенами — до трех этажей.

2. Кладку под лопатку начинают с выкладывания верстовых рядов. Кладку ведут рядами толщиной 0,3 м на растворе. Мешающие кладке выступы камней скалывают. Каждый камень укладывают на раствор и осаживают ударами кувалды. В промежутки между верстовыми рядами набрасывают раствор и на него укладывают более мелкие камни забутки. Пространство между камнями расщебенивают Для того чтобы верстовые ряды были более-менее ровными, при укладке используют шаблон-скобу. Горизонтальность и прямолинейность рядов кладки выдерживают по причалке, натягиваемой между порядовками или шаблонами.

Бутобетонную кладку из бута и бетона, либо фундаменты из монолитного бетона ведут враспор со стенками траншеи или с боковыми щитами опалубки. Бетонную смесь подают к месту укладки по лотку и укладывают горизонтальными слоями высотой не более 0,3 м. Сбрасывание бетона сверху лопатами, как это часто практикуется, приводит к расслаиванию бетона и снижению его прочностных характеристик. Наибольший поперечный размер камней, втапливаемых в бетон, не должен превышать толщины возводимого конструктивного элемента. Камни втапливают на половину их высоты, оставляя между ними, стенками траншей и щитами опалубки зазоры по 4–6 см. Уложенный бетон штыкуют арматурными стержнями или ломами (за отсутствием вибратора).

Распалубку можно производить на второй-третий день после укладки бутобетона. Нагружать фундамент можно только по истечении семи суток.

Фундаменты из бута и бетона или только из бетона менее трудоемки, чем бутовые фундаменты, но требуют большего расхода цемента и пиломатериалов для опалубок.

При небольших нагрузках в малоэтажном строительстве применяют столбчатые фундаменты (рис. 10), устанавливаемые под всеми углами здания и в местах пересечения и примыкания стен, а также на глухих участках стен на расстояниях, равных длине фундаментных балок.

Рис. 10. Столбчатые фундаменты:

_{1 — гидроизоляция; 2 — несущие железобетонные перемычки; 3 — подстилающий слой из непучинистого грунта толщиной 20 см}

В качестве фундаментных балок могут быть использованы несущие железобетонные перемычки (см. статью «О коробке здания»). В зданиях из оцилиндрованных бревен или бруса железобетонные перемычки не устанавливают, так как материал таких стен сам успешно работает на изгиб.

Столбы могут быть выполнены ступенчатой формы или прямоугольной. Возводить их можно из бута, бутобетона, бетона или сборного железобетона. Технология возведения таких фундаментов аналогична технологии ленточных фундаментов, описанной выше, с единственной разницей в размерах самих фундаментов.

Буронабивные свайные фундаменты по своей сути те же столбчатые фундаменты, но более значительной глубины. Такой фундамент (рис. 11) должен пронзить толщу рыхлых непрочных грунтов и упереться своей подошвой в материк. При большой глубине набивных фундаментов целесообразней ямы под них не копать, а бурить. Ям-бур, который используют электрики для установки столбов линий электропередач, позволяет бурить скважины диаметром до одного метра на глубину до 3–4 м.

Рис. 11. Буронабивные сваи:

_{1 — гидроизоляция; 2 — несущие железобетонные перемычки; 3 — подстилающий слой из непучинистого грунта; 4 — слой грунта со слабой несущей способностью; 5 — свая; 6 — твердый грунт (материк)}

Применяются при слабых, разрушенных, размытых, насыпных грунтах или при неравномерной сжимаемости грунтов, или при необходимости защиты от высоких грунтовых вод, или при значительном увеличении нагрузки от веса здания.

Плитные монолитные фундаменты (рис. 12) конструируют в виде плоских или ребристых плит.

Рис. 12. Плитные фундаменты:

_{1 — стены; 2 — монолитная армированная фундаментная плита; 3 — ребра фундамента (могут располагаться гораздо чаще)}

Для повышения жесткости плиты устраивают ребра в перекрестных направлениях. Ребра направляют как вверх, так и вниз по отношению к плите. Плита с ребрами, направленными вниз, менее трудоемка. Толщину ребристой плиты следует назначать от 1/8 до 1/10, а сплошной плиты от 1/6 до 1/8 пролета. Монолитная плита обязательно должна быть заармирована. Диаметр арматуры выбирают по расчету. К сожалению, расчет сложен и мне не удастся его свести к двум формулам, как я это сделал с теплорасчетом и расчетом подошвы фундамента. При необходимости выбора такого конструктивного решения за расчетом армирования монолитной плиты читателю придется обратиться к грамотному строителю.

Цоколь — надземная часть фундамента здания. Цоколи (рис. 13) выполняют из полнотелого кирпича марки по морозостойкости 50 мрз сплошной кладкой либо из бетонных фундаментных блоков.

Рис. 13. Цоколи:

_{1 — конструкция каменной (деревянной и др.) стены; 2 — цоколь из кирпича; 3 — гидроизоляция из двух слоев толя или подкладочного рубероида; 4 — вторая гидроизоляция по фундаменту или в теле цоколя; 5 — керамическая плитка на цементно-песчаном растворе; 6 — цоколь; 7 — облицовочный фризовый камень; 8 — сетка 150х150х4, привязанная к выпускам арматуры; 9 — облицовочная плитка из естественного камня; 10 — жесткий цементный раствор; 11 — выпуски арматуры, заделанные в кладку; 12 — бетонная подушка; 13 — фундаментные бетонные блоки; 14 — фундамент (из сборных блоков, бутовой кладки, бута и т. п.) 15 — облицовочный кирпич; 16 — цементная штукатурка}

На цоколе размещают две гидроизоляции, каждая из которых состоит из двух слоев рубероида на битумной мастике. Первую гидроизоляцию устраивают на высоте около 200 мм от уровня отмостки, вторую — по верху самого цоколя. Назначение гидроизоляций — отсекание проникновения влаги в стены из-за капиллярного подсоса воды из грунта и увлажнения стен от таяния снега и дождевых брызг.

Еще совсем недавно делали одну гидроизоляцию на уровне верха цоколя. Такая гидроизоляция отсекала подсос воды в стены, но сам цоколь при этом находился в увлажненном состоянии. Внимательный читатель может нередко заметить разрушенные цоколи домов в городских кварталах. Влага, скапливающаяся в капиллярах материала цоколя, при зимних замерзаниях увеличивается в объеме и рвет капилляры. Повторяющийся из года в год циклический процесс разрушает материал цоколей.

Теперь стали делать две гидроизоляции цоколей. Для защиты его от атмосферного увлажнения цоколь облицовывают лицевым кирпичом, плитами из естественного камня или прислонными керамическими плитками.

Характерные уязвимые места и дефекты фундаментов и способы их восстановления

На основе опыта эксплуатации сооружений выявлены характерные уязвимые места, в которых начинается разрушение. Обычно это сопряжения конструкций с основанием фунта, высотные переломы ступенчатых фундаментов, опорные узлы и т. д. Важно своевременно выявить эти места и провести мероприятия по восстановлению и усилению конструкций. Необходимо четко установить причину разрушений или деформаций и лишь затем приступить к восстановительным работам. Работы по усилению фундаментов относятся к особо сложным и ответственным, так как дальнейшее повреждение фундаментов может вызвать разрушение всего здания.

Повреждения фундаментов чаще всего возникают вследствие увлажнения оснований грунта при неправильной эксплуатации здания. А также под действием сил пучения при промерзании глинистых фунтов, либо из-за недостатков и ошибок при расчете фундаментов и при ведении строительных работ.

Известен, например, случай, когда здание, простоявшее десяток лет, вдруг разрушилось. Произошло это в результате аварийного подтопления фундамента водопроводной водой (в силу этого произошло намокание грунта и его более глубокое промерзание, чем во все предыдущие годы). Вывод простой: на фундаменты влияют не только объективные природные явления, но и субъективный человеческий фактор, связанный с эксплуатацией здания.

Уязвимыми местами в фундаментах являются: в цоколях — места сопряжений стен с отмосткой, облицовочный защитный слой, горизонтальная гидроизоляция; в фундаментах — места сопряжений с отмосткой, зона увлажнения и зона промерзания фунта; в основаниях — зоны застоя или притока воды, увлажнение и вымывания основания, зона перегрузки.

Чаще всего о деформациях фундаментов можно судить по внешним проявлениям разрушения стен и перекрытий, реже — при визуальном осмотре фундамента из подполья или подвала.

Осадка части здания, отклонение одной из стен от вертикали, осадка внутренней капитальной стены (продольной или поперечной) либо перегородок на грунте (рис. 14) — вот краткий перечень этих дефектов.

Рис. 14. Причины трещинообразования в стенах здания:

_{а — осадка средней части здания; б — осадка крайней части здания; в — осадка части здания, трещина постоянной величины по всей высоте здания; г — отклонение стены от вертикали; д — разница в осадках пересекающихся стен здания (внутренних и наружных); 1 — трещины; 2 — осадочная воронка (о существовании которой можно только предполагать); 3 — отклонение стены; 4 — наружные стены; 5 — внутренняя стена}

Причины дефектов и повреждений:

а) ошибки при изысканиях и в проекте (при оценке прочности основания на различных участках не выявлены своевременно засыпанные канавы и местные жесткие опоры: например, забетонированные колодцы, валуны и т. д.); при конструировании фундаментов под здание с разной этажностью не учтены различные силовые нагрузки на них;

б) недостатки в подготовке основания: излишне вынут грунт в основании и плохо уплотнен вновь подсыпанный; вымывание основания при откачке из котлована грунтовых вод;

в) недостатки в устройстве фундаментов: некачественный раствор, бетон или камень, несоответствующий по прочности или стойкости агрессивной среде;

г) недостатки эксплуатации: подтопление и вымывание основания атмосферными или бытовыми водами (особенно на участках со слабыми или просадочными грунтами); подсыпка или снятие поверхностного грунта, повлекшие за собой изменение температурно-влажностного режима работы фундамента, ведущее к увлажнению стен или к промерзанию и пучению самого фунта.

При отклонении стены от вертикали и осадке внутренних стен к выше перечисленным причинам могут добавиться: недостаточная жесткость продольной стены; отсутствие поперечных связей; большой распор от стропил; пропуск арматурных сеток в пересечениях стен.

Способы восстановления и укрепления зданий:

1. Усиление стен тяжами в местах перекрытий (рис. 15).

Рис. 15. Усиление стен стальными тяжами:

_{а — с наружной стороны здания напрягаемыми тяжами; б — то же, с внутренней стороны здания, в — установкой ненапрягаемых тяжей; 1 — тяж; 2 — уголок; 3 — опорная стальная пластина; 4 — швеллер}

Для установки поясов к углам здания на всю высоту закрепляют стальные уголки, к которым приваривают стержни диаметром 25–40 мм, и стягивают здание через стяжные муфты. Уголки и пояса размещают в специально подготовленных штрабах, которые впоследствии оштукатуривают, либо на поверхности стен. В последних случаях после оштукатуривания на фасаде здания появляются новые архитектурные детали в виде выступающих поясков.

Этот способ усиления здания относится к таким примерам, когда лечат не болезнь, а ее последствия. Тем не менее эти сравнительно нетрудоемкие работы повышают жесткость здания настолько, что позволяют избежать трудоемких операций по усилению фундаментов.

2. Применение стяжных поясов, опоясывающих все здание эффективно, но не всегда оправданно, чаще применяются локальные меры, приостанавливающие процессы трещинообразования. К таким мерам относятся: заделка стабилизировавшихся трещин, усиление перемычек, усиление простенков и столбов, устранение разрушающихся участков кладки от смятия под плитами перекрытия (рис. 16, 17).

Рис. 16. Устранение дефектов в аварийных каменных стенах:

_{а — вставкой простых кирпичных замков в широких трещинах; б — то же, замков с металлическим якорем (якорь устанавливают с той стороны, в которую развивается трещина, если трещина расширяется кверху, якорь устанавливают вверху, расширяется книзу — внизу); в — натяжными болтами по полосовым стальным накладкам на сквозные трещины по глади стены; г — то же, в углу; д — то же, скобами; е — усиление узла опирания железобетонной плиты перекрытия на стену при размере ее опирания менее проектного; ж — усиление кирпичных простенков стальной обоймой при отношении размеров простенка 2/1; з — то же, при отношении размеров более 2/1; 1 — усиливаемая стена; 2 — трещина; 3 — кирпичный замок толщиной в полкирпича, устанавливаемый по обе стороны стены; 4 — цементный раствор; 5 — стяжной болт; 6 — якорь из прокатного профиля (швеллер); 7 — стальная накладка; 8 — стальные скобы шагом 500 мм; 9 — железобетонная плита; 10 — кирпичный простенок; 11 — стальной уголок; 12 — штукатурка}

Рис. 17. Усиление кирпичных перемычек:

_{а — расклинивание трещин стальными пластинами; б — стальными уголками; в — то же, при более длинном пролете, с дополнительной подвеской; г — стальными уголками, соединенными со стальной обоймой простенков; 1 — кирпичная стена; 2 — трещина; 3 — усиливаемая перемычка; 4 — стальные пластины-клинья; 5 — стальной уголок; 6 — тяжи из полосовой стали; 7 — стальная обойма простенка}

Необходимо подчеркнуть, что при ведении работ в аварийных зданиях степень риска должна быть определена достаточно объективно. Ветхие и аварийные строительные конструкции, подлежащие восстановлению, должны быть временно закреплены. Например, при работе под плитами перекрытия, опирание которых в результате образования трещин стало меньше проектного, необходимо установить временные подпорки из бревен и т. п.

3. Усиление фундаментов (рис. 18).

Рис. 18. Усиление фундаментов:

_{а — простое уширение фундамента; б — углубление фундамента с уширением; в — уширение фундамента железобетонными балками; г — перенос нагрузки от веса стены на буронабивные (или забивные) сваи, выполненные с двух сторон; д — то же, выполненные с одной стороны, е — то же, на монолитные железобетонные приливы; ж — переустройство ленточного фундамента в плитный ниже подошвы фундамента; з — то же, в уровне подушек со шпоночными связями; 1 — стена; 2 — усиливаемый фундамент (материал фундаментов на рисунках изображен условно); 3 — поперечная разгружающая балка (двутавр или швеллер); 4 — выборка паза под шпоночное зацепление; 5 — монолитный бетон; 6 — продольная разгружающая балка (двутавр или швеллер); 7 — болт; 8 — арматурный каркас (по расчету); 9 — усиливающая монолитная полушка; 10 — усиливающие железобетонные балки; 11 — буронабивные сваи; 12 — монолитные железобетонные приливы (балки); 13 — усиливающая монолитная железобетонная плита}

Целью операции является расширение или углубление фундаментов, либо перенос части нагрузки от веса стен на выносные опоры.

Все работы, связанные с усилением фундамента, должны осуществляться по одной схеме: при угрозе обрушения стены после раскопки фундамента ее необходимо предварительно укрепить разгрузочными балками; фундамент нужно откапывать не полностью, а захватками и не одновременно. Захватки откапывают через одну, работы на новой захватке не должны начинаться, пока не будет зарыта предыдущая. Ширина и длина захватки определяются размерами конструктивных материал лов, применяемых для усиления, и обычно не превышают 1–2 м (например, если проводится усиление фундамента, в нижнем основании которого использованы сборные железобетонные подушки, длина захватки не должна превышать 60–70 см, так как длина такой подушки может быть 1,2 или 2,4 м. Если использована подушка длиной метр двадцать, то при отрытии захватки длиннее 70 см при углублении фундамента она просто упадет вниз). Грунт в отрытых захватках, вернее та площадка, на которой будет размещаться усиление, должны быть в нетронутом, естественном состоянии.

4. При необходимости радикально увеличить несущую способность ленточного фундамента его переустраивают в плитные с детальным расчетом армирования плиты.

1. Увлажнение от грунтовых и атмосферных вод и промерзание стен под окнами первого этажа (рис. 19).

Рис. 19. Увлажнение стен с последующим промерзанием:

_{а — от разрушения защитного покрытия цоколя; б — то же, от разрушения гидроизоляции}

Причины дефектов и повреждений:

а) повреждение гидроизоляции при деформации фундаментов и стен;

б) старение гидроизоляции;

в) некачественное устройство или отсутствие гидроизоляции;

г) повреждение облицовки цоколя или применение в качестве облицовки неморозостойкого материала;

д) поднятие уровня грунтовых вод (естественное или искусственное в результате подтоплений) выше расчетного;

е) разрушение отмостки или подсыпка грунта вокруг здания выше расположения горизонтальной гидроизоляции, либо низкое расположение гидроизоляции от отмостки (10–14 см) и отсутствие второй гидроизоляции по цоколю.

Способы восстановления конструкций:

а) введение гидроизоляции в цоколь взамен разрушенной или отсутствующей (рис. 20).

Рис. 20. Восстановление разрушенной гидроизоляции

Пробить отверстия в цоколе высотой в 2–3 кирпича кладки. Выровнять цементным раствором и уложить гидроизоляцию из двух слоев на битумной мастике. Каждый слой должен иметь свободный конец не менее 20 см. Заложить пробитое отверстие кирпичом.

2. Выщелачивание бетонных конструкций фундамента, либо кристаллизационное разрушение бетона (рис. 21).

Рис. 21. Разрушение материала фундамента под действием мягкой (щелочной) или соленой воды

Причины повреждения:

а) воздействие на бетон мягкой воды;

б) воздействие на бетон соленой воды.

Методы восстановления и защиты:

а) отвести от фундамента агрессивные воды или понизить их уровень устройством дренажа (рис. 3);

б) восстановить и защитить конструкцию от агрессивной воды (рис. 22).

Рис. 22. Восстановление фундамента:

_{1 — жирная глина; 2 — кирпич, пропитанный битумом; 3 — три слоя рубероида на мастике; 4 — цементный раствор}

Провести выемку грунта захватками по 0,8 м до основания фундамента. Провести очистку пораженных мест. Очищенные места закидать цементно-песчаным раствором (1:3). Устроить защитную рубашку из пропитанного битумом кирпича с прослойкой рубероида на асфальтовой мастике Выемку заполнить жирной глиной.

3. Расслоение кладки фундамента (рис. 23).

Рис. 23. Расслоение кладки фундамента

Причины повреждения:

а) отсутствует перевязка каменной кладки;

б) недостаточная прочность кладки;

в) перегрузка фундамента (в связи с надстройкой и т. п.).

Способы восстановления:

а, б) расширение фундамента или перенос части нагрузки на выносные балки с восстановлением фундамента (рис. 18).

4. Разрыв фундамента по высоте (рис. 24).

Рис. 24. Разрыв фундамента по высоте силами морозного пучения грунтов

Причины дефектов и повреждений:

а) морозное пучение вследствие неправильного конструирования и возведения фундамента (засыпка пазух смерзающимися фунтами, склонными к пучению, подтопление фундамента при поврежденной отмостке или поднятие уровня грунтовых вод).

Способы восстановления и усиления конструкций:

а) устранение разрыва фундамента. Убрать пучинистый грунт вдоль фундамента. Зацементировать место разрыва. Вместо пучинистого фунта пазухи за полнить непучинистым. Восстановить отмостку. При необходимости конструкцию оборудуют дренажной системой и устраивают утепленную отмостку, а пазухи засыпают дренажным материалом.

5. Трещины в плите фундамента или неравномерная его осадка (рис. 7,а).

Причины дефектов и повреждений:

а) неправильное соотношение размеров ступеней подошвы фундамента;

б) недостаточная ширина фундамента;

в) увеличение нагрузки на фундамент в связи с надстройкой;

г) снижение несущей способности основания в связи с его увлажнением.

Способы восстановления и усиления конструкции:

а) усилить фундамент, расширив его одним из способов, указанных выше (рис. 18).

Все выше перечисленные способы восстановления фундаментов касаются непосредственно их самих. Существуют и другие способы, при которых усиливается не фундамент, а грунт основания под ним. Эти способы предполагают закачивание под фундамент цементных, силикатных или смоляных растворов, либо электрохимическое или термическое закрепление грунтов. Хотя эти способы и менее трудоемки, однако они требуют специального оборудования и в нашей статье не приводятся.

И еще одно замечание. Заделку трещин на здании (особенно кирпичными замками) нужно проводить после стабилизации процесса осадки. Для определения времени окончания осадки на трещины здания устанавливают маяки (рис. 25).

Рис. 25. Установление наблюдения за развитием трещин:

_{1 — трещина: 2 — маяк (цементный на наружных или алебастровый на внутренних стенах)}

Их ставят на очищенную поверхность конструкции перпендикулярно трещине. На маяки наносят дату установки и начинают 20-дневное наблюдение. Для этого лучше всего завести журнал со схемой установки маяков, в который заносят даты появления на маяках разрывов и ширину разрывов. После разрыва маяка на его место устанавливают новый. Журнал впоследствии может пригодиться при привлечении вами специалистов.